旋转导弹非线性动力学建模方法研究

为解决传统线性建模方法不能准确描述旋转导弹不稳定运动形态的问题,对一种旋转导弹非线性动力学建模方法进行了研究。基于空气动力学作用原理,在全攻角坐标系中建立旋转导弹的六分量气动力的描述。考虑导弹弹体运动描述的直观性,在准弹体坐标系中进行动力学建模,采用偏微分形式对气动力和气动力矩进行表述,通过等效代换获得完整的导弹非线性动力学模型。建模中考虑了静稳定力矩和马格努斯力矩对攻角的气动非线性作用,以及洗流迟滞等气动非定常效应的影响;增加了非线性阻尼的作用和舵偏角速度引起的洗流项;考虑了转速效应的影响,增加了转速对面内力矩和面外力矩的作用项。数值仿真结果表明:根据参数不同,该模型可描述攻角运动收敛、分叉和极限环等运动形态。研究为旋转导弹运动分析提供了数学模型基础。     

防空导弹发展趋势分析

防空导弹的发展历程早在二次世界大战末期,德国利用当时的火箭技术、空气动力学和电子技术成就发展了两种亚音速防空导弹龙胆草和蝴蝶以及两种超音速防空导弹莱茵女儿和瀑布,但都未装备使用。美、英、前苏联等国在这一阶段也进行了防空导弹研制。可以说,这一阶段是防空导弹发展     

考虑导弹自动驾驶仪动特性的三维非线性导引律

基于三维球坐标系下目标-导弹相对运动方程,考虑导弹自动驾驶仪动态特性,应用递推Lyapunov方法设计了一种三维非线性导引律.在设计的过程中,不需要消去三维制导动力学方程中的非线性耦合项,使得导引规律的最终表达形式得以极大简化.该导引律有效地克服了导弹控制系统的动态延迟对制导精度的影响.仿真结果表明,在目标做大机动逃逸,导弹自动驾驶仪存在较大滞后情况下,这种导引律仍具有很高的制导精度.     

BTT防空导弹自动驾驶仪方案设想

简要介绍BTT防空导弹控制原理、发展概况以及对驾驶仪的基本要求.详细推导了BTT导弹弹体动力学方程.对三种交叉耦合进行分析研究,提出相应的控制规律和方案设想.最后,对所建立的BTT自动驾驶仪原理框图进行扼要的说明.     

总体结构优化在导弹总体设计中应用

作为导弹总体设计的一项重要内容,结构总体设计优劣影响着导弹最佳总体技术方案成败.现根据型号研制的工程经验,提出了应用于结构总体设计的总体结构优化方法.结合实例,着重从结构最优布局、动力学优化和运动学分析等三方面阐述了具有并行设计特点的总体结构优化内涵.研究表明,总体结构优化是基于并行工程框架的数字化定义、数字化预装配和分析、仿真一体化设计,是解决导弹结构轻质化、提高导弹总体设计水平的有效途径.     

滚转偏转头导弹动态特性分析

基于复角模型,研究了弹头偏转对于偏转头导弹飞行稳定性和操纵性的影响。依据偏转头导弹的多体特点,建立了包含弹头和弹体动力学特征的滚转偏转头导弹多体动力学模型,通过模型简化,得出了其复角模型。以弹头偏角作为输入,攻角和侧滑角作为输出,得出了滚转偏转头导弹的传递函数。分析传递函数发现,弹头偏转主要影响了导弹传递函数的零点,文中给出了满足系统最小相位的条件公式;当弹体绕纵轴逆时针旋转时（由弹尾向前看）,导弹模型总为最小相位系统;定性分析了气动参数对于导弹运动稳定性的影响,得出弹头偏转运动对于飞行稳定性没有直接影响的结论;动力学仿真表明,弹头与弹体相互作用,导致两者产生相反的角运动。本研究表明,通过合理的选择气动和结构参数,并使导弹飞行过程中绕纵轴逆时针旋转,可以保证偏转头滚转导弹飞行过程中的运动稳定性,并有利于自动驾驶仪的设计。     

98’导弹飞行力学与航天器动力学学术会议纪要

中国宇航学会空气动力学与飞行力学专业委员会、国防科工委“8410”办公室和中国航天工业总公司科技委空气动力学与飞行力学专业组,于1998年6月28日～7月2日在安徽省黄山市召开了导弹飞行力学与航天器动力学学术交流会议。参加会议的单位有中国宇航学会、中国航天工业总公司、一院一部、二院二部、三院三部、702所、五院、501部、502所、512所、八院八部、805所、509所、国防科工委29基地、国防科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、天津大学、北京理工大学、浙江工业大学、解放军信息工程学院和机械动力学公司共22     

具有脉冲姿控发动机的自旋导弹动态分析与控制设计

对脉冲姿控发动机阵列和自旋导弹进行建模,在导弹动力学模型中通过定义为矢量形式的力和力矩放大因子来描述喷流干扰效应,指出了这种定义的优点。在只考虑稳定气动力矩的情况下对低速自旋导弹进行了简单的动态分析,通过定义进动坐标系直观地表示了导弹的陀螺运动。动态分析的结论导致了导弹动力学方程的简化并应用到控制策略的设计中,最后设计了控制策略和点火逻辑。给出了采用不同喷流干扰效应数据情况下分别应用枚举算法和快速算法的点火逻辑的仿真结果,其验证了控制算法和快速点火逻辑的有效性,并显示出喷流干扰效应中的主向力矩因子的影响是主要的。     

基于改进Craig-Bampton法的导弹发射过程多柔体动力学研究

应用刚柔耦合系统动力学方法,将车载导弹发射装置关键零部件如车架、起落架等作为柔性体,通过改进的Craig-Bampton方法融合在车载导弹发射系统多体动力学模型中,建立了柔性多体系统的动力学模型.进行了发射过程的动力学仿真,并和刚体模型的计算结果进行了对比,获得了导弹在发射过程中的姿态参数和发射系统的动力学特性.结果表...     

超高速防空导弹结构防热技术

介绍了高超声速导弹结构防热技术的发展现状，根据新一代超高速防空导弹气动加热特征，讨论了防空导弹弹体结构，包括天线罩，弹身各舱段，弹翼和空气舵的结构热防护技术以及相关的热结构分析与试验技术。     

防空导弹控制系统分析

基于弹体动力学,讨论了防空导弹运动的可控性及其条件。采用以速率陀螺为敏感元件与伺服系统构成的速率反馈回路,以及为适应静不稳定弹体的气动特性引入的具复合反馈的稳定回路,以使弹体的跟踪过程有较佳的动态响应,并分析了两种回路的特性。讨论了导弹非中立稳定、中立稳定等状态的控制,以及控制系统的响应。研究表明：具复合稳定回路控制系统的弹体运动稳定和指令控制的鲁棒性较优。     

美国陆军导弹高级制导系统的新进展

一九七八年,美国陆军导弹司令部开始进行一项艰巨的研究任务——为未来的导弹发展一种高级制导系统。为了对付具有二十世纪九十年代以及更远时期预计特性的目标,满足当时战场环境所强加的严格要求和约束条件,设想该系统要“远远超越”目前正在研制的各种系统。本文对此课题重新作了详细说明,并且介绍了最新的发展研究规划。同时,还对迄今已经取得的各种成果作了评述,特别是在以下各个方面:目前正用来分析和模拟导弹及其制导系统的各种数学模型;空气动力学;推进系统;正在研究与分析的各种导引规律;扰动调节控制的发展状况;定位与跟踪目标的信号处理和数字化设计方法研究。本文最后一节还列举了得到合同承包者支持的各种未来计划。     

有翼导弹的动态稳定性分析

导弹动态稳定性是导弹飞行动力学的重要组成部分。当导弹作高机动飞行时 ,线性理论将不再成立。本文运用非线性动力学理论 ,通过对导弹动力学方程的数值仿真 ,讨论了以导弹控制舵偏角为参数导弹高机动飞行时的非线性动态稳定性 ,并得到了相应的结论 ,为导弹控制系统的设计提供了必要的理论依据     

简化导弹发射程序的研究

本文基于海上战场态势预报,应用二次型性能指标最优跟踪理论,对某型导弹控制系统和搜索雷达天线随动系统进行改进,使此二系统处于次优工作状态.应用同相控制,改善导弹控制规律,扩展雷达搜索范围,提高搜索精度,确保雷达以概率1搜索目标.据此可简化导弹发射程序.发射导弹的程序简单,则易于实现发射过程自动化.发射导弹过程不计算目标机动运动,侧风、温度,湿度,陀螺漂移等干扰的影响.本文对探索导弹新的控制和导引规律以及全方位发射问题,有重要的意义.     

无人机机载导弹落角和时间控制导引律研究

改进了一种能同时控制命中角和命中时间的修正比例导引律,将其用到无人机机载空对地导弹中,将其中的剩余时间估计加入了命中角约束的影响,旨在保证无人机机载导弹垂直命中目标的同时,使命中时间更为准确.通过对此导引律和一种仅考虑垂直命中角约束的修正比例导引律以及和改进前导引律的比较,仿真表明,此导引律使无人机机载导弹能在保证垂直...     

喷气阻尼效应作用下旋转导弹锥形运动分析

研究了喷气阻尼和推力偏斜对旋转导弹锥形运动的影响。建立了考虑变质量特性和喷流影响的旋转导弹姿态动力学模型。将旋转弹姿态动力学方程分为自旋运动和锥形运动两组,用复攻角简化锥形运动的微分方程,分析了自旋转速和锥形运动,推导出准攻角和准侧滑角的解析解,讨论了陀螺力矩、气动力矩、喷气阻尼力矩和推力偏斜对锥形运动的影响,获得了锥形运动稳定的条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。研究表明:喷气阻尼效应增大了锥形运动的阻尼,利于锥形运动的稳定,但对锥形运动的频率无影响;推力偏斜使锥形运动中增加了与自旋同频的受迫振动,为限制受迫振动的幅度应使自旋转速避开慢圆运动和快圆运动的频率,并增大锥形运动的阻尼。研究对旋转弹的喷气阻尼力矩影响分析和总体设计有较大的参考价值。     

双通道控制旋转导弹舵面控制律研究

为解决导弹总体设计中亚跨速稳定性和超声速机动性不能兼顾的问题,对双通道控制旋转导弹舵面控制律进行了研究。分析了正弦、Bang-Bang、梯形和饱和正弦等控制律的原理与特点,给出了各自的等效舵偏角及其相应等效控制力的数学模型。采用基于两对舵面配合控制方式,给出了上述4种控制律的统一表示形式。讨论了两对舵配合控制方式的影响及工程可实现性,发现两对舵面相位差固定时,其等效控制力的方向由舵面1的相位决定,大小由其最大舵面偏角和特征函数决定,在工程中易实现;两对舵面相位差可变时,等效控制力的大小和方向需由控制舵1的相位和两对舵的相位差共同决定,考虑的变量更多,设计难度大,舵机系统复杂,难以实现小型化设计。仿真结果表明:采用基于两对舵面配合控制的旋转弹双通道控制方式,通过改变导弹舵面控制律,能有效提高导弹的操纵效率,在保证弹体静稳定性的同时增强导弹的机动能力,有效解决了传统旋转导弹总体设计中两者难以兼顾的难题。     

防空导弹导引方法研究综述

对防空导弹武器的导引方法及研究进行了综述.介绍了三点法、前置角法、追踪法、平行接近法、比例导引法等经典导引方法的优缺点及在防空导弹中的应用.给出了基于最优控制理论、基于非线性控制理论和基于鲁棒控制理论的现代导引方法的优缺点与研究现状.讨论了导弹武器发展对空间导引律、考虑姿控回路导引律、考虑角度约束导引律、基于小弹目速度比导引律、离散导引律和基于姿态程序导引律等的需求.     

旋转导弹广义马格努斯动力学建模

针对传统基于理论计算、工程估算及大量飞行试验迭代辨识建立的动力学模型无法实现旋转导弹交叉耦合效应定量表征的问题,基于非定常CFD计算结果并结合傅里叶系数展开法,对广义Magnus效应建模进行了研究。基于参数辨识理论,用一周等效法建立旋转导弹的交叉耦合力和力矩的周期描述;基于频谱分析方法,将非定常计算的实时计算结果用傅里叶级数法叠加至Magnus力与力矩的周期描述中,形成沿时间轴展开的结果;将建立的力和力矩描述代入六自由度刚体运动学和动力学模型,构建完整的交叉耦合动力学模型。仿真计算发现:广义Magnus力会提高导弹的稳定性;广义Magnus力矩会降低导弹的稳定性甚至导致螺旋的锥形运动,当该力矩达到导弹主力矩7%时导弹处于临界稳定。该结论可用于驾驶仪设计以避免导弹出现锥形失稳,在工程中有重要指导意义。     

导弹电磁弹射器有限元仿真及分析

为克服导弹电磁弹射器超大推力与装备质量、体积限制的矛盾,同时降低能量供应和高功率电源控制等的难度,提出一种基于双边有槽直线感应电机的多驱动导弹电磁弹射器设计方案.根据作战实际要求,通过导弹弹射运动学分析,确定弹射器基本性能要求.进行弹射器驱动电机初步设计,通过等值电路分析和迭代计算,得出初始结构性能参数.考虑材质、维修...