导弹控制力/气动力/弹体弹性振动耦合作用分析

论文摘要

本论文研究了大长细比、轴对称导弹在气动力、控制力和弹体弹性振动联合作用下的耦合动力学问题,分析了柔性变形对弹体运动参数的影响。在科技高速发展的今天,随着导弹的射程、杀伤力和精度的提高,导弹的有效载荷越来越大,这就促使了导弹的长细比的增大和弹体柔性的增加。因此弹体弹性振动和气动力、控制力的耦合作用对弹体运动参数的影响已经不容忽视,本文以此为出发点,做了如下的研究:首先,研究了刚性导弹的动力学问题,将控制力施加在导弹的头部,利用刚体动力学理论,建立了导弹弹体在控制力和气动力耦合作用下的动力学模型;然后,针对具有较大长细比的导弹弹体,将其视为柔性体,根据铁木辛柯梁弯曲理论,充分考虑气动力、控制力和弹体弹性振动的耦合作用,建立弹体的柔性振动模型,并进一步建立了柔性导弹弹体在控制力、气动力和弹体弹性振动耦合作用下的动力学模型;最后,分别建立了刚性导弹的动力学仿真模型和柔性导弹的动力学仿真模型,通过仿真及对比实验发现,弹体的柔性变形使弹体运动参数的精度产生很大的误差,其中对攻角和侧滑角产生误差最大,弹体的长细比和弹体的初速度也会使弹体运动参数的精度降低。并在以上研究的基础上,给出了导弹设计和计算的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 导弹动力学概述
• 1.2 导弹动力学的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第2章 刚性导弹的气动力和控制力耦合作用动力学模型
• 2.1 引言
• 2.2 坐标系
• 2.2.1 常用坐标系的定义
• 2.2.2 坐标系间的转换关系
• 2.3 刚性导弹的气动力和控制力耦合作用动力学模型
• 2.3.1 刚性导弹的质心平动动力学模型
• 2.3.2 刚性导弹的绕质心转动动力学模型
• 2.3.3 刚性导弹动力学附加方程
• 2.4 本章小结
• 第3章 柔性导弹的气动力和控制力及弹性振动耦合作用动力学模型
• 3.1 引言
• 3.2 柔性弹体受力和力矩模型
• 3.2.1 气动力和力矩模型
• 3.2.2 其它力和力矩模型
• 3.3 柔性弹体弯曲振动方程组
• 3.4 柔性导弹气动力和控制力及弹性振动耦合作用动力学模型
• 3.4.1 柔性弹体的平动动力学模型
• 3.4.2 柔性弹体的转动动力学模型
• 3.4.3 柔性导弹动力学附加方程
• 3.5 本章小结
• 第4章 气动力和控制力耦合作用下导弹动力学仿真实验
• 4.1 引言
• 4.2 基于Simulink仿真模型
• 4.2.1 目标模块
• 4.2.2 耦合作用下的导弹动力学模块
• 4.2.3 控制模块
• 4.3 气动力和控制力耦合作用下的导弹仿真实验及分析
• 4.3.1 导弹的柔性变形对弹体运动参数的影响
• 4.3.2 导弹的长细比对弹体运动参数的影响
• 4.3.3 导弹的初速度对弹体运动参数的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢