● 摘要
随着世界军事强国识别技术和拦截技术的高度发展，弹道导弹的突防能力已经成为当前导弹设计最为突出的问题之一。机动弹头是实现强突防、高精度的重要技术途径，因此成为弹头领域一个极其重要的发展方向。本文研究一种弹头再入机动变轨技术，将传统弹道导弹的末段抛物线弹道设计成以“拉起—平飞—下滑”方案飞行的机动弹道，使得对方导弹防御系统很难准确探测和计算导弹的弹道和落点，大大提高了弹道导弹的突防能力。以美国“潘兴Ⅱ”弹头为原型进行改进，设计出合理的弹道方案。首先，根据任务需求，建立了弹头在再入情况下的高超声速气动模型；其次，针对弹头在稠密大气层飞行时所受热环境的影响，对其气动加热问题进行了研究，并建立了弹头再入时的驻点热流和锥面热流分布模型；第三部分，建立了导弹质点弹道模型，设计了一条机动变轨再入弹道；第四部分，采用遗传算法对弹道进行优化计算，其中设计了一种适当的惩罚函数来处理约束条件，提高了求解效率，从而得到了全局最优弹道。最后，对优化结果进行了分析。实例计算结果表明，数学模型正确，计算方法可行，能够较快地搜索到最优解，所设计的再入机动弹道能满足弹头对飞行姿态、热流和终端速度的要求。