本申請(qǐng)涉及一種飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，屬于空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)對(duì)抗。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)兩架飛機(jī)處于大航線交叉角狀態(tài)，并擁有足夠的航線間隔時(shí)，雙方將進(jìn)入名為剪刀的空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)。剪刀機(jī)動(dòng)指的是雙方為爭(zhēng)取后半球優(yōu)勢(shì)，在同一個(gè)機(jī)動(dòng)平面進(jìn)行一系列對(duì)頭轉(zhuǎn)彎和沖前，兩個(gè)的飛行軌跡看起來像是一系列互相顛倒反復(fù)的飛行路線。在剪刀機(jī)動(dòng)中，飛行速度決定了轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎的速率，需要選擇合適的飛行速度，使得自己飛機(jī)機(jī)頭優(yōu)先指向?qū)κ郑紦?jù)角度優(yōu)勢(shì)。

2、目前的剪刀機(jī)動(dòng)速度選擇方法主要是依據(jù)飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎特性，根據(jù)飛機(jī)飛行速度計(jì)算穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎半徑及轉(zhuǎn)彎速率，轉(zhuǎn)彎速率越好，速度較慢的飛機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑更小，更容易占據(jù)角度優(yōu)勢(shì)，讓自己處于對(duì)手的轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)。但該種方法的局限性在于未考慮雙機(jī)對(duì)抗的初始態(tài)勢(shì)，尤其是雙機(jī)的距離態(tài)勢(shì)信息，而雙機(jī)對(duì)抗初始的距離態(tài)勢(shì)信息會(huì)對(duì)空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。此外，在近距空戰(zhàn)中，該種方法無法對(duì)自己飛機(jī)的飛行速度進(jìn)行分析，導(dǎo)致空戰(zhàn)對(duì)抗的時(shí)間長(zhǎng)，影響空戰(zhàn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，綜合考慮雙機(jī)的初始態(tài)勢(shì)信息得到使得己方飛機(jī)獲勝的最優(yōu)的剪刀機(jī)動(dòng)速度以及空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)束時(shí)刻兩架飛機(jī)的距離，直觀呈現(xiàn)機(jī)動(dòng)對(duì)抗過程。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第一方面提供了一種飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，包括：

3、獲取飛機(jī)和敵機(jī)在空戰(zhàn)對(duì)抗開始時(shí)的初始態(tài)勢(shì)信息，其中，所述初始態(tài)勢(shì)信息包括飛機(jī)與敵機(jī)之間的初始距離、以及飛機(jī)和敵機(jī)各自的飛行速度、轉(zhuǎn)彎角速度、轉(zhuǎn)彎半徑；

4、根據(jù)所述初始態(tài)勢(shì)信息構(gòu)建優(yōu)化模型，其中，所述優(yōu)化模型的優(yōu)化目標(biāo)為飛機(jī)機(jī)頭指向敵機(jī)的速度大于敵機(jī)機(jī)頭指向飛機(jī)的速度；

5、遍歷飛機(jī)所有的允許飛行速度，通過所述優(yōu)化模型分別得到與各所述允許飛行速度相對(duì)應(yīng)的空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間以及雙機(jī)最終距離，其中，所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間為飛機(jī)機(jī)頭指向敵機(jī)所用的時(shí)間或敵機(jī)機(jī)頭指向飛機(jī)所用的時(shí)間，所述雙機(jī)最終距離為空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)束時(shí)飛機(jī)與敵機(jī)之間的最終距離；

6、根據(jù)各所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間和各所述雙機(jī)最終距離得到目標(biāo)飛行速度，并根據(jù)所述目標(biāo)飛行速度得到相應(yīng)的剪刀機(jī)動(dòng)速度，其中，所述目標(biāo)飛行速度為使得所述飛機(jī)機(jī)頭指向敵機(jī)的速度最快的允許飛行速度。

7、在一種實(shí)施方式中，所述獲取飛機(jī)和敵機(jī)在空戰(zhàn)對(duì)抗開始時(shí)的初始態(tài)勢(shì)信息包括：

8、分別獲取飛機(jī)和敵機(jī)的飛行速度；

9、根據(jù)所述飛行速度分別得到飛機(jī)和敵機(jī)各自的轉(zhuǎn)彎角速度和轉(zhuǎn)彎半徑。

10、在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述飛行速度分別得到飛機(jī)和敵機(jī)各自的轉(zhuǎn)彎角速度和轉(zhuǎn)彎半徑包括：

11、根據(jù)飛行速度得到飛機(jī)或敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑為：

12、

13、根據(jù)飛行速度與轉(zhuǎn)彎角速度的關(guān)系得到飛機(jī)或敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎角速度為：

14、w＝v/r

15、其中，r為飛機(jī)或敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑，v為飛機(jī)或敵機(jī)的飛行速度，w為飛機(jī)或敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎角速度，ny為飛機(jī)或敵機(jī)的的法向過載。

16、在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述初始態(tài)勢(shì)信息構(gòu)建優(yōu)化模型包括：

17、根據(jù)所述初始態(tài)勢(shì)信息設(shè)置直角坐標(biāo)系；

18、根據(jù)所述直角坐標(biāo)系確定第一夾角和第二夾角，其中，設(shè)飛機(jī)機(jī)頭所指向的方向?yàn)榈谝恢本€，敵機(jī)機(jī)頭所指向的方向?yàn)榈诙本€、飛機(jī)與敵機(jī)連線所形成的直線為第三直線，所述第一夾角為所述第一直線與所述第三直線之間的夾角，所述第二夾角為所述第二直線與所述第三直線之間的夾角；

19、分別計(jì)算所述第一夾角和所述第二夾角的正切值；

20、根據(jù)所述第一夾角的正切值或所述第二夾角的正切值得到空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間；

21、根據(jù)所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間計(jì)算雙機(jī)最終距離，并得到所述優(yōu)化模型。

22、在一種實(shí)施方式中，所述計(jì)算所述第一夾角和所述第二夾角的正切值包括：

23、分別確定所述第一直線、所述第二直線和所述第三直線的斜率；

24、根據(jù)所述斜率分別計(jì)算所述第一夾角和所述第二夾角的正切值：

25、

26、

27、其中，θ1為第一夾角的角度，θ2為第二夾角的角度，k1為第一直線的斜率，k2為第二直線的斜率，k12為第三直線的斜率。

28、在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述第一夾角的正切值或所述第二夾角的正切值得到空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間包括：

29、當(dāng)所述第一夾角的正切值減小到0所用的時(shí)間小于所述第二夾角的正切值減小到0所用的時(shí)間時(shí)，根據(jù)所述第一夾角的正切值得到空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間；

30、當(dāng)所述第一夾角的正切值減小到0所用的時(shí)間大于所述第二夾角的正切值減小到0所用的時(shí)間時(shí)，根據(jù)所述第二夾角的正切值得到空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間。

31、在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間計(jì)算雙機(jī)最終距離包括：

32、計(jì)算空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)束時(shí)飛機(jī)的位置坐標(biāo)：

33、

34、計(jì)算空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)束時(shí)敵機(jī)的位置坐標(biāo)：

35、

36、根據(jù)飛機(jī)的位置坐標(biāo)和敵機(jī)的位置坐標(biāo)得到雙機(jī)最終距離：

37、

38、其中，r1為飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑，w1為飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎角速度，r2為敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑，w1為敵機(jī)的轉(zhuǎn)彎角速度，s為初始距離，ttotal為空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間。

39、在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)各所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間和各所述雙機(jī)最終距離得到目標(biāo)飛行速度之后還包括：

40、按預(yù)設(shè)時(shí)間周期將與所述目標(biāo)飛行速度相對(duì)應(yīng)的空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間進(jìn)行劃分，得到多個(gè)時(shí)間點(diǎn)；

41、計(jì)算飛機(jī)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)各個(gè)位置坐標(biāo)得到飛機(jī)以所述目標(biāo)飛行速度飛行時(shí)的動(dòng)態(tài)飛行軌跡。

42、本申請(qǐng)第二方面提供了一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，該處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第一方面或者上述第一方面的任一實(shí)施方式中的步驟。

43、本申請(qǐng)第三方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，上述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，上述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第一方面或者上述第一方面的任一實(shí)施方式中的步驟。

44、由上可見，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，綜合分析近距空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)飛機(jī)和敵機(jī)的初始態(tài)勢(shì)信息和飛機(jī)轉(zhuǎn)彎特性，以飛機(jī)機(jī)頭最快指向敵機(jī)為優(yōu)化目標(biāo)，通過建立優(yōu)化模型計(jì)算得到己方飛機(jī)的最優(yōu)飛行速度，進(jìn)而得到最優(yōu)的剪刀機(jī)動(dòng)速度，并分析計(jì)算空戰(zhàn)對(duì)抗結(jié)束時(shí)刻兩架飛機(jī)的距離，直觀呈現(xiàn)機(jī)動(dòng)對(duì)抗過程，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)近距空戰(zhàn)剪刀機(jī)動(dòng)取勝，提高空戰(zhàn)效率。本申請(qǐng)?zhí)峁┑娘w機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法可為飛行任務(wù)規(guī)劃、空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)制定和培訓(xùn)教學(xué)提供技術(shù)支持，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述獲取飛機(jī)和敵機(jī)在空戰(zhàn)對(duì)抗開始時(shí)的初始態(tài)勢(shì)信息包括：

3.如權(quán)利要求2所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述飛行速度分別得到飛機(jī)和敵機(jī)各自的轉(zhuǎn)彎角速度和轉(zhuǎn)彎半徑包括：

4.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始態(tài)勢(shì)信息構(gòu)建優(yōu)化模型包括：

5.如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述計(jì)算所述第一夾角和所述第二夾角的正切值包括：

6.如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一夾角的正切值或所述第二夾角的正切值得到空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間包括：

7.如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間計(jì)算雙機(jī)最終距離包括：

8.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)各所述空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間和各所述雙機(jī)最終距離得到目標(biāo)飛行速度之后還包括：

9.一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種飛機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法，屬于空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)對(duì)抗技術(shù)領(lǐng)域，包括：獲取飛機(jī)和敵機(jī)在空戰(zhàn)對(duì)抗開始時(shí)的初始態(tài)勢(shì)信息；根據(jù)所述初始態(tài)勢(shì)信息構(gòu)建優(yōu)化模型，優(yōu)化目標(biāo)為飛機(jī)機(jī)頭指向敵機(jī)的速度大于敵機(jī)機(jī)頭指向飛機(jī)的速度；遍歷飛機(jī)所有的允許飛行速度，通過優(yōu)化模型分別得到與各允許飛行速度相對(duì)應(yīng)的空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間以及雙機(jī)最終距離；根據(jù)各空戰(zhàn)對(duì)抗時(shí)間和各雙機(jī)最終距離得到目標(biāo)飛行速度，并根據(jù)目標(biāo)飛行速度得到相應(yīng)的剪刀機(jī)動(dòng)速度，其中，所述目標(biāo)飛行速度為使得所述飛機(jī)機(jī)頭指向敵機(jī)的速度最快的允許飛行速度。本申請(qǐng)?zhí)峁┑娘w機(jī)剪刀機(jī)動(dòng)速度優(yōu)化方法可為飛行任務(wù)規(guī)劃、空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)制定和培訓(xùn)教學(xué)提供技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：李培源,錢雪亮,趙貴喜,鄭洪濤,范文瀾,陳玉峰,張冀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍93199部隊(duì)理論訓(xùn)練系
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28