论文摘要
弹头是弹道导弹的有效载荷,用于毁伤作战目标,它在整个导弹系统中占有重要地位。随着美国国家导弹防御系统发展的日趋成熟,尤其是大气层外中段防御系统对我国弹道导弹战略核威慑力量形成了巨大的挑战,突破外大气层拦截器(exoatmospheric kill vehicle,EKV)的有效拦截,提高弹头突防能力的一个重要技术途径是采用机动变轨技术。本文针对弹道导弹的突防问题研究了弹道导弹弹头在大气层外中段反拦截策略,在考虑到弹头机动过载受限制的前提下重点对弹道导弹弹头的机动变轨突防策略做了研究,建立仿真模型并进行了仿真分析。同时本文将EKV动力装置的设计思想应用到弹头机动变轨动力装置上,并提出了弹头机动变轨技术实现方法。其主要研究工作有以下几个方面:跟踪研究了弹道导弹中段的突防策略,给出了国内外弹道导弹中段突防的研究方向和最新进展,并介绍了美国、俄罗斯主要型号导弹突防措施的发展及其应用。叙述了弹头的机动变轨技术,重点介绍了机动弹头的特点和组成、弹道导弹突防对抗过程分析,并详细阐述了弹道导弹弹头突防与EKV拦截基本过程和弹头机动变轨技术的实现方法。针对动能拦截器(EKV)的反拦截问题,分析了进攻弹弹头和动能拦截器(EKV)的物理性能参数,作为仿真分析的前提,在此基础上建立了突防弹头和EKV在大气层外的动力学模型以及它们之间的相对运动关系。研究了大气层外弹头机动变轨的突防问题,其中最主要的就是弹头机动变轨突防策略的确定。通过对EKV脱靶量的分析得到了突防弹头的最优机动突防策略,对突防弹头的连续机动、阶跃机动、方波机动和正弦机动等四种机动方式分别从纵向平面内机动、侧向平面内机动以及纵向平面和侧向平面同时机动进行了仿真分析,最终确定了弹头机动变轨的最佳突防策略—方波机动,仿真分析验证了其有效性、可行性。仿真结果表明,脱靶量的大小与弹头的实际机动情况、机动幅值大小等很多因素密切相关,尤其是机动幅值变化对脱靶量大小产生很大影响,机动幅值越大脱靶量也越大。本文最后,在总结全文的基础上,提出了有待进一步研究和探索的一些问题。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景1.1.2 研究意义1.2 弹头机动变轨技术国内外研究现状1.2.1 弹头机动变轨技术国外研究现状1.2.2 弹头机动变轨技术国内研究现状1.3 本文研究的主要内容第二章 弹道导弹弹头的机动变轨技术2.1 弹头概述2.2 机动弹头的特点及组成2.2.1 机动弹头的特点2.2.2 机动弹头的组成及其功能2.3 弹道导弹突防对抗过程分析2.3.1 弹道导弹突防过程的物理描述2.3.2 弹道导弹突防过程的对抗分析2.3.3 弹道导弹弹头突防与EKV拦截的基本过程2.4 弹头机动变轨技术2.4.1 全弹道变轨机动2.4.2 中段机动2.4.3 再入段机动2.4.4 弹头机动变轨技术2.4.5 弹头机动变轨技术实现方法2.5 本章小结第三章 大气层外弹体模型的建立3.1 常用坐标系的定义E-XIYIZI'>3.1.1 地心惯性坐标系OE-XIYIZIE-XEYEZE'>3.1.2 地心坐标系OE-XEYEZE3.1.3 发射坐标系O-xyzI-XIYIZI'>3.1.4 弹体坐标系OI-XIYIZI2-X2Y2Z2'>3.1.5 弹道坐标系O2-X2Y2Z2V-XVYVZV'>3.1.6 速度坐标系OV-XVYVZVI-XSYSZS'>3.1.7 目标视线坐标系OI-XSYSZS3.2 坐标系间的转换关系3.2.1 地心坐标系与发射坐标系之间的方向余弦阵3.2.2 发射坐标系与弹体坐标系间的欧拉角及方向余弦阵3.2.3 发射坐标系与速度坐标系间的欧拉角及方向余弦阵3.2.4 速度坐标系与弹体坐标系间的欧拉角及方向余弦阵3.2.5 弹道坐标系与发射坐标系间的欧拉角及方向余弦阵3.2.6 发射坐标系与视线坐标系间的方向余弦阵3.3 模型的建立3.3.1 弹道导弹弹头运动模型的建立3.3.2 动能拦截器EKV运动模型的建立3.3.3 突防弹头与EKV的相对运动关系3.4 本章小结第四章 弹头机动变轨突防策略及仿真研究4.1 引言4.2 大气层外变轨机动方案的描述4.2.1 对外大气层拦截器拦截作战的性能弱点分析4.2.2 突防弹头机动变轨突防原理4.3 弹头机动变轨的突防策略4.3.1 机动弹头的侧向发动机排布及工作方式4.3.2 弹头机动变轨突防时刻的确定4.3.3 机动变轨突防方式的选择4.4 数值仿真及分析4.4.1 机动弹头仿真模型4.4.2 弹头做连续机动分析4.4.3 弹头做阶跃机动分析4.4.4 弹头做方波机动分析4.4.5 弹头做正弦机动分析4.4.6 机动变轨突防策略的结论4.5 本章小结第五章 总结与展望致谢参考文献作者在学期间取得的学术成果
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