无动力水下运载器的动力学建模与仿真分析

论文摘要

本文主要研究了水下无动力运载器的动力学和运动学建模、发射水动力环境对水下运载器水弹道的影响等方面的理论和应用问题。本文完整的建立了运载器水下弹道的动力学模型和运动学模型,详细的分析了水下运载器所受到的流体动力,把流体动力先按壳体和鳍舵分解,再按水下运载器的运动形式分解成三种形式,并拟合出水动力系数。对不同情况下的水下弹道进行了仿真,检验了水下弹道模型的正确性。本文建立了出水弹道的纵向运动的数学模型,给出了出水过程中水下运载器受到的流体动力及水下运载器的附加质量的计算方法,并对水下运载器倾斜出水弹道和垂直出水弹道进行了数学仿真,分析了初始攻角和初始角速度对出水姿态的影响。考虑到海洋环境的复杂性,水下运载器的水下段弹道会受到海流的干扰,而水下运载器出水段弹道会受到波浪的影响,建立了海流和波浪的数学模型,并对海流和波浪干扰下的水下段弹道和出水段弹道进行了仿真,分析了海流和波浪对水下运载器弹道的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 潜射导弹的发展现状和发展趋势
• 1.2.2 潜射运载器的发展现状与发展趋势
• 1.2.3 水下发射技术的发展现状和分析
• 1.2.4 水下发射运载器的水弹道研究现状
• 1.3 论文结构和主要内容
• 第2章 水下段弹道的数学建模与仿真
• 2.1 坐标系及主要参数
• 2.1.1 运载器的坐标系
• 2.1.2 水下运载器运动参数的定义
• 2.1.3 水下运载器的坐标转换
• 2.2 水下运载器的受力分析
• 2.2.1 浮力和重力的分析和计算
• 2.2.2 流体动力的分析
• 2.2.3 附加质量的分析和计算
• 2.3 水下段弹道的数学建模
• 2.4 水下弹道段的仿真
• 2.4.1 不同的出艇速度的弹道仿真
• 2.4.2 不同发射深度的弹道仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 出水段弹道的动力学建模和分析
• 3.1 出水问题的描述
• 3.2 出水段弹道的数学建模
• 3.2.1 出水段的流体动力计算
• 3.2.2 出水过程中的附加质量的计算
• 3.3 出水段弹道的仿真
• 3.3.1 倾斜出水的弹道仿真
• 3.3.2 垂直出水的弹道仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 海流和波浪对弹道的影响分析
• 4.1 海流对弹道影响的分析方法
• 4.2 波浪扰动数学模型
• 4.2.1 基本假定和基本方法
• 4.2.2 波浪扰动数学模型的建立
• 4.3 海流对水下弹道的影响仿真
• 4.4 波浪对弹道影响的仿真研究
• 4.4.1 波浪对水下弹道的影响仿真
• 4.4.2 波浪对出水弹道的影响仿真
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢