战斗机空战建模及其视景仿真软件的研制与开发
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摘要
本文首先介绍了现代战斗机空战技术装备及其基本技术性能特点；而后使用系统仿真技术，依据分层模块化设计思想，制定了空战仿真系统总体设计方案；之后根据目前技术状况，建立了战斗机机体、推进系统、飞控系统、雷达、火控系统、航炮、空空导弹、航电设备等战斗机关键子系统数学模型；在此基础上，根据总体设计方案，在基于PC的分布交互式视景仿真平台上开发了一套分布式空战仿真系统软件，实现了战斗机交互式飞行仿真和分布式空战仿真。仿真表明系统具有实时、高精度、高逼真度和开放式联网的特点，可作为飞机设计和空战研究的重要辅助手段。最后，本文利用仿真软件，从实战角度研究了空战态势、态势感知和空战战术机动，一对一近距、超视距空战和二对一空战等情况，并根据仿真得出一些重要结论。
This thesis first states the characteristics of the equipments that have been adopted by the modern fighter and their basic technical performance. Then an overall layered modular design for air combat simulation system is made utilizing system simulation technology and critical sub-systems have been mathematically modeled known as fighter body, propulsive system, flight control system, radar, fire control system, gun, air-air missile and avionics. After that a set of distributed air combat simulation system software is developed based on the scene graphics PC platform. And interactive jet flight and air combat simulation is achieved. The simulation proves that the system is real-time, accurate, high fide and open-network-linked and is expected to be widely used to aid aircraft design and air combat research. Finally the air combat situation, situation awareness, air combat maneuver, one-one dogfight and beyond visual range combat, two-one air combat have been discussed in the view of the actual combat experience and some important points have also been concluded after the simulation.
This thesis first states the characteristics of the equipments that have been adopted by the modern fighter and their basic technical performance. Then an overall layered modular design for air combat simulation system is made utilizing system simulation technology and critical sub-systems have been mathematically modeled known as fighter body, propulsive system, flight control system, radar, fire control system, gun, air-air missile and avionics. After that a set of distributed air combat simulation system software is developed based on the scene graphics PC platform. And interactive jet flight and air combat simulation is achieved. The simulation proves that the system is real-time, accurate, high fide and open-network-linked and is expected to be widely used to aid aircraft design and air combat research. Finally the air combat situation, situation awareness, air combat maneuver, one-one dogfight and beyond visual range combat, two-one air combat have been discussed in the view of the actual combat experience and some important points have also been concluded after the simulation.
引文
1．李林刚 战斗机空战动力学研究 西北工业大学博士论文 2000
2．鲁道夫·布洛克豪斯 飞行控制 国防工业出版社 1999．9
3．陆彦 航空火力控制技术 国防工业出版社 1994．6
4．康凤举主编 现代仿真技术 国防工业出版社 2001．9
5．周彦，戴剑伟主编 HLA仿真程序设计 电子工业出版社 2002．6
6．王行仁主编 飞行实时仿真系统及技术北京航空航天大学出版社 1998．9
7．高浩 飞行动力学—飞机的稳定性与操纵性 中国试飞员学院 1992
8．尤·斯·别利肯 飞机动力装置自动控制
9．管彦深、张如桢主编 航空动力装置控制：系统部分 国防工业出版社 1985．4
10．徐鑫福、冯亚昌主编 飞机飞行操纵系统 北京航空航天大学出版社 1989．3
11．G·V·莫里斯 机载脉冲多普勒雷达
12．毛士艺，张端生，许伟武，李少洪等 脉冲多普勒雷达 国防工业出版社 1990．2
13．许伟武 F-22战斗机的APG-77雷达 国际航空 2000．1
14．以光衢等主编 航空机载电子系统与设备 北京航空航天大学出版社 1997
15．陆彦等编 航空外弹道学 西北工业大学出版社 1985．4
16．崔秉贵 目标毁伤工程计算 1995．1
17．张安，周志刚编著 航空综合火力控制原理 西北工业大学出版社 1997．9
18．彭冠一主编 防空导弹武器制导控制系统设计(上册) 宇航出版社 1996
19．袁起主编 防空导弹武器制导控制系统设计(下册) 宇航出版社 1996
20．于本水主编 防空导弹总体设计 宇航出版社 1995
21．王宏伦、张安、张海、伍冰、佟明安 空-空导弹攻击区的高精度快速拟合 航空学报Vol.18 No.5，1997
22．高浩 作战飞机设计方案的评估系统 2000．4
23．徐邦年，张彦冰，方礼明，杨镜宇 单机空战智能仿真系统的建立 飞行力学Vol.19 No.1，2001
24．王宏伦，佟明安 多机空战仿真系统 西北工业大学学报 Vol.16 No.1 1998
25．李林刚，高浩 飞行仿真中的机动生成飞行力学 Vol.17 No.3 1999
26．赵超，张君昌，周凤岐 混合策略制导在平面追躲问题中的应用 电光与控制 1998．4
27．姜玉宪 空战攻防对策的力学准则研究 飞行力学 Vol.15 No.3 1997
28．李林森，佟明安 协同多目标攻击空战决策及其神经网络实现 航空学报 Vol.20 No.4 1999
29．蓝伟华，赵春玲 空对空多机协同攻击多个目标的战术决策研究 火力与指挥控制 Vol.24 No.1 1999
30．王江云，王行仁，彭晓源 空战仿真系统中行为决策模型的设计与实现 系统仿真学报 Vol.13 No.2 2001
31. John W. McManus, Kenneth H. Goodrich Application of Artificial Intelligence (AI) Programming Techniques To Tactical Guidance For Fighter Aircraft AIAA Paper 89-3525
32. John W. McManus A Concurrent Distributed System for Aircraft Tactical Decision Generation
33. John W. McManus, Kenneth H. Goodrich Artificial Intelligence (AI) Based Tactical Guidance For Fighter Aircraft AIAA Paper 90-3435
34. Alan R. Chappell, John W.MCManus, Kenneth H. Goodrich Trial Maneuver Generation and Selection In The Paladin Tactical Decision Generation System AIAA Paper 92-4541
35． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol. 1, 1 May 1998
36． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol. 2, 1 November 1998
37． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol.3, 1 July 1999
38． ACC, AETC, NGB, PACAF, USAFE Multi-Command Instruction 11-F16(PACAF) Vol.3 21 April 1995
39． ACC, AETC, NGB, PACAF; USAFE Multi-Command Handbook 11-F16(PACAF) Vol.5 10 May 1996
2．鲁道夫·布洛克豪斯 飞行控制 国防工业出版社 1999．9
3．陆彦 航空火力控制技术 国防工业出版社 1994．6
4．康凤举主编 现代仿真技术 国防工业出版社 2001．9
5．周彦，戴剑伟主编 HLA仿真程序设计 电子工业出版社 2002．6
6．王行仁主编 飞行实时仿真系统及技术北京航空航天大学出版社 1998．9
7．高浩 飞行动力学—飞机的稳定性与操纵性 中国试飞员学院 1992
8．尤·斯·别利肯 飞机动力装置自动控制
9．管彦深、张如桢主编 航空动力装置控制：系统部分 国防工业出版社 1985．4
10．徐鑫福、冯亚昌主编 飞机飞行操纵系统 北京航空航天大学出版社 1989．3
11．G·V·莫里斯 机载脉冲多普勒雷达
12．毛士艺，张端生，许伟武，李少洪等 脉冲多普勒雷达 国防工业出版社 1990．2
13．许伟武 F-22战斗机的APG-77雷达 国际航空 2000．1
14．以光衢等主编 航空机载电子系统与设备 北京航空航天大学出版社 1997
15．陆彦等编 航空外弹道学 西北工业大学出版社 1985．4
16．崔秉贵 目标毁伤工程计算 1995．1
17．张安，周志刚编著 航空综合火力控制原理 西北工业大学出版社 1997．9
18．彭冠一主编 防空导弹武器制导控制系统设计(上册) 宇航出版社 1996
19．袁起主编 防空导弹武器制导控制系统设计(下册) 宇航出版社 1996
20．于本水主编 防空导弹总体设计 宇航出版社 1995
21．王宏伦、张安、张海、伍冰、佟明安 空-空导弹攻击区的高精度快速拟合 航空学报Vol.18 No.5，1997
22．高浩 作战飞机设计方案的评估系统 2000．4
23．徐邦年，张彦冰，方礼明，杨镜宇 单机空战智能仿真系统的建立 飞行力学Vol.19 No.1，2001
24．王宏伦，佟明安 多机空战仿真系统 西北工业大学学报 Vol.16 No.1 1998
25．李林刚，高浩 飞行仿真中的机动生成飞行力学 Vol.17 No.3 1999
26．赵超，张君昌，周凤岐 混合策略制导在平面追躲问题中的应用 电光与控制 1998．4
27．姜玉宪 空战攻防对策的力学准则研究 飞行力学 Vol.15 No.3 1997
28．李林森，佟明安 协同多目标攻击空战决策及其神经网络实现 航空学报 Vol.20 No.4 1999
29．蓝伟华，赵春玲 空对空多机协同攻击多个目标的战术决策研究 火力与指挥控制 Vol.24 No.1 1999
30．王江云，王行仁，彭晓源 空战仿真系统中行为决策模型的设计与实现 系统仿真学报 Vol.13 No.2 2001
31. John W. McManus, Kenneth H. Goodrich Application of Artificial Intelligence (AI) Programming Techniques To Tactical Guidance For Fighter Aircraft AIAA Paper 89-3525
32. John W. McManus A Concurrent Distributed System for Aircraft Tactical Decision Generation
33. John W. McManus, Kenneth H. Goodrich Artificial Intelligence (AI) Based Tactical Guidance For Fighter Aircraft AIAA Paper 90-3435
34. Alan R. Chappell, John W.MCManus, Kenneth H. Goodrich Trial Maneuver Generation and Selection In The Paladin Tactical Decision Generation System AIAA Paper 92-4541
35． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol. 1, 1 May 1998
36． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol. 2, 1 November 1998
37． USAF Air Force Instruction 11-2F-16 Vol.3, 1 July 1999
38． ACC, AETC, NGB, PACAF, USAFE Multi-Command Instruction 11-F16(PACAF) Vol.3 21 April 1995
39． ACC, AETC, NGB, PACAF; USAFE Multi-Command Handbook 11-F16(PACAF) Vol.5 10 May 1996