“标准”-3导弹武器系统建模与攻防对抗仿真

论文摘要

随着动能武器的发展和各国对制空权的争夺升级,更多性能卓越的防空导弹应运而生。作为“宙斯盾”海基导弹防御系统的主力型号,“标准”-3舰载反导导弹为海外的美国海军和盟军部队提供了全战区弹道导弹防御能力。为了适应新的形势和为我国突防导弹与导弹防御系统提供参考,本论文对“标准”-3 BLOCK IA导弹武器系统的进行了建模与攻防对抗仿真。本论文在适当简化及假设的前提下,建立了“标准”-3导弹系统的数学模型。由于存在垂直发射的相关问题,采用一种新的转换次序建立导弹发射段模型,避免了方程的奇异性以及四元数对于边界确定的不定性。根据从现有资料获得的相关信息,应用工程估算的方法,并运用反设计思想,计算或合理给出了“标准”-3导弹的推进系统参数、气动外形参数和气动参数。对武器控制系统、发射系统和导弹制导控制系统性能进行了分析研究。发射段采用程序转弯,设计了指令控制方程;对中制导段进行基于零控拦截流形的制导方案设计;并分析了参与末制导段的动能弹头的制导控制系统性能。在上述工作的基础上,分别对“标准”-3导弹拦截平飞状态和俯冲状态目标时的飞行性能进行了分析,并与这两种状态下的目标进行攻防对抗仿真,包括目标分别以不同速度和不同高度突防时的拦截过程仿真。最后,对攻防对抗仿真的结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 美国弹道导弹防御系统概况
• 1.3 “标准”-3 导弹武器系统概况
• 1.3.1 “宙斯盾”弹道导弹防御系统
• 1.3.2 “标准”-3 导弹发展概况
• 1.4 “标准”-3 导弹系统结构组成和作战过程分析
• 1.4.1 “标准”-3 导弹结构组成
• 1.4.2 “标准”-3 导弹武器系统作战过程分析
• 1.5 拦截导弹反设计方法的研究现状
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 “标准”-3 导弹系统数学模型
• 2.1 坐标系定义及转换
• 2.1.1 坐标系定义
• 2.1.2 坐标系转换关系
• 2.2 地球模型及引力计算
• 2.2.1 地球圆球模型
• 2.2.2 IAG-75 椭球模型
• 2.3 导弹运动学与动力学建模
• 2.3.1 导弹垂直发射段运动学与动力学建模
• 2.3.2 导弹飞行中段运动学与动力学建模
• 2.3.3 动能拦截末段运动学与动力学建模
• 2.4 本章小结
• 第3章 “标准”-3 导弹系统相关参数计算
• 3.1 “标准”-3 导弹推进系统参数
• 3.2 “标准”-3 导弹气动外形估算
• 3.2.1 气动布局分析
• 3.2.2 外形参数估算
• 3.2.3 气动参数估算方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 “标准”-3 导弹武器系统性能分析
• 4.1 武器控制系统
• 4.2 导弹发射系统
• 4.3 导弹制导系统
• 4.3.1 制导体制
• 4.3.2 搜索跟踪系统模型
• 4.3.3 中制导
• 4.3.4 中末制导交接班
• 4.4 导弹控制系统
• 4.4.1 MK72 助推器推力矢量控制的实现
• 4.4.2 垂直发射控制系统设计
• 4.4.3 MK136 第三级推进装置
• 4.5 动能弹头LEAP的制导控制系统
• 4.5.1 姿轨控推进器模型
• 4.5.2 动能弹头与目标间的相对运动方程
• 4.5.3 动能拦截末段制导律研究
• 4.5.4 姿态控制规律研究
• 4.6 本章小结
• 第5章 “标准”-3 导弹武器系统攻防对抗仿真
• 5.1 目标飞行器特性分析
• 5.1.1 防空作战对象分析
• 5.1.2 目标的飞行性能
• 5.1.3 弹道导弹目标特性及数学模型
• 5.2 “标准”-3 导弹拦截平飞目标仿真
• 5.2.1 “标准”-3 导弹飞行性能仿真
• 5.2.2 目标导弹以不同速度突防时的拦截仿真
• 5.2.3 目标导弹以不同高度突防时的拦截仿真
• 5.3 “标准”-3 导弹拦截俯冲目标仿真
• 5.3.1 “标准”-3 导弹飞行性能仿真
• 5.3.2 目标导弹以不同速度突防时的拦截仿真
• 5.3.3 目标导弹以不同高度突防时的拦截仿真
• 5.4 动能武器拦截效能分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢