超声速巡航靶弹弹道设计与分析

论文摘要

近年来,超声速巡航导弹武器系统的快速发展,对导弹综合防御体系提出了越来越高的要求,必须建立有效的超声速巡航导弹防御系统。为检验该类系统的技术性能,配合防御作战训练,就需要了解超声速巡航导弹的各种特性,建立能模拟超声速巡航导弹飞行特性的靶弹系统。论文根据背景导弹的飞行特性,结合我国实际情况,拟定了超声速巡航靶弹的设计要求和总体设计方案,确定了靶弹的飞行弹道方案,建立了靶弹弹道设计与仿真计算模型,分析了靶弹的标准弹道特性和机动弹道特性。首先,研究了靶弹离轨发射与飞行过程,推导了靶弹发射和飞行运动方程组,拟定了靶弹总体设计设想和飞行弹道方案,为论文进行弹道设计和分析奠定了基础。其次,研究了发射导轨类型及长度对靶弹离轨运动特性的影响,分析了助推器推力对转级点速度的影响,分析了固冲发动机推进剂燃速和阻力特性对巡航速度的影响,通过仿真计算给出了各自合适的设计值。然后,针对靶弹飞行的机动性与过载要求,仿真分析了机动弹道的纵向过载。研究了靶弹质量偏差、气动阻力偏差和冲压发动机推力偏差对飞行速度的影响。最后,建立了靶弹按方案弹道飞行的数学模型,在超低空巡航标准弹道和中空巡航标准弹道仿真计算的基础上,进行了跃起俯冲机动飞行和蛇形机动飞行弹道的仿真计算,给出了各弹道特性参数,并设计完成了靶弹弹道设计与计算软件。弹道仿真计算表明靶弹总体设计方案合理可行,满足所提出的设计要求。弹道设计与分析是靶弹总体设计的重要组成部分,论文通过以上几方面的研究,为靶弹总体设计分析、控制系统研制和弹道优化设计提供了有效的参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景与意义
• 1.2 超声速巡航靶弹发展概况
• 1.2.1 美军靶弹的发展现状
• 1.2.2 俄军靶弹的发展现状
• 1.2.3 外军靶弹研发的新特点
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 靶弹运动方程组
• 2.1 靶弹发射离轨运动方程组
• 2.2 靶弹飞行运动方程组
• 2.3 靶弹的纵向运动和侧向运动
• 2.4 用四元数建立靶弹运动方程组
• 第三章 靶弹弹道方案设计
• 3.1 主要设计要求
• 3.2 总体设计设想
• 3.3 弹道方案设计
• 3.3.1 靶弹供靶飞行弹道的基本要求
• 3.3.2 靶弹飞行弹道设计方案
• 3.4 弹道控制方案设想
• 3.5 靶弹气动特性
• 3.5.1 靶弹气动布局设计
• 3.5.2 气动特性计算结果
• 第四章 靶弹系统若干设计参数的分析
• 4.1 发射导轨类型及长度对离轨运动参数的影响
• 4.2 助推器推力对转级点速度的影响
• 4.3 固冲发动机推进剂燃速和阻力特性对巡航速度的影响
• 第五章 弹道设计与仿真计算
• 5.1 飞行弹道计算建模
• 5.1.1 “瞬时平衡”假设
• 5.1.2 靶弹质心运动方程组
• 5.2 方案飞行弹道
• 5.2.1 下滑段按给定高度的方案飞行
• 5.2.2 爬升转平段按给定俯仰角方案飞行
• 5.2.3 平飞水平面内方案
• 5.3 弹道仿真的基本算法
• 5.3.1 非线性微分方程求解算法
• 5.3.2 多维气动力插值算法
• 5.4 弹道仿真及结果
• 5.4.1 弹道仿真模型与流程
• 5.4.2 标准弹道仿真结果
• 5.4.2.1 超低空巡航飞行标准弹道
• 5.4.2.2 中空巡航飞行标准弹道
• 5.5 飞行机动能力与过载分析
• 5.5.1 靶弹的机动性与过载
• 5.5.2 靶弹巡航飞行机动能力的基本要求
• 5.5.3 靶弹法向机动过载分析
• 5.5.3.1 靶弹跃起俯冲机动弹道过载分析
• 5.5.3.2 靶弹蛇形机动弹道过载分析
• 5.5.4 机动弹道仿真结果
• 5.5.4.1 超低空巡航飞行跃起俯冲机动弹道
• 5.5.4.2 中空巡航飞行蛇形机动弹道
• 5.6 性能参数偏差仿真分析
• 5.6.1 冲压发动机推力偏差分析
• 5.6.2 靶弹质量偏差分析
• 5.6.3 巡航级气动阻力系数偏差分析
• 5.6.4 综合偏差分析
• 5.7 弹道设计与计算软件的实现
• 5.7.1 软件功能描述
• 5.7.2 软件设计框架与输入输出关系
• 5.7.3 软件的界面与演示
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果