On the Performance of Hypersonic Glide Vehicles

Hypersoniska glidfarkoster skjuts upp och accelereras av en bärraket och glidflyger sedan genom atmosfären i en hastighet som överstiger fem gånger ljudets hastighet. Genom sin manövreringsförmåga och höga fart anses det svårt att med dagens robotförsvarssystem skydda sig mot denna typ av hot. Syftet med det arbete som beskrivs i denna rapport är att karakterisera hypersoniska glidfarkosters prestanda i termer av manövreringsförmåga. Ett typiskt koncept för en hypersonisk glidfarkost uppskjuten med en bärraket med interkontinental räckvidd används här som en bas för analysen. Ett banoptimeringsproblem formuleras som ett optimalt styrningsproblem för en rad scenarier för att beräkna maximal räckvidd längs och tvärs skjutriktningen och finna det största nåbara träffområdet på marken. Optimeringsproblemet löses vidare genom att använda en öppet tillgänglig programvara kallad PSOPT, för att skriva om flygdynamiken med direkta kollokationsmetoder till ett problem som kan lösas med metoder för ickelinjär programmering. Resultaten visar att den studerade hypersoniska robotkonfigurationen kan användas för att slå mot mål på avstånd över 8000 km längs skjutriktningen för ett antal olika nedslagsvinklar och nedslagshastigheter. Vapnet når även mål som är placerade upp till 3300 km i sidled gentemot skjutriktningen. Manövreringsförmågan kan användas för att förvilla försvarssystem, exempelvis genom att initialt skjuta i en riktning och sedan byta riktning i syfte att träffa ett mål placerat någon annanstans. Beroende på när längs banan slutmålet ändras, minskar det möjliga träffområdet. Glidfarkosten kan också manövreras för att undvika specifika områden beroende på exempelvis geopolitisk känslighet eller hot från en motståndares utplacerade försvarssystem.