复杂外形导弹带空泡出水动力学特性研究

首先对潜射导弹出水过程进行动力学和运动学建模,随后基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对带空泡的潜射导弹水动力学特性进行了数值计算研究。最后,依据以上动力学和运动学模型,对波浪扰动作用下,潜射导弹带空泡出水弹道及弹体姿态进行了数值仿真。结果显示,零攻角出水时,导弹轴向力系数随弹体空化扩大显著增加,压心后移;有攻角出水时,弹体法向力系数增量随攻角增加呈现先增大后减小的趋势。空化使潜射导弹出水速度降低约10%,出水时间延长约12%,导弹受波浪扰动程度增加约6%~7%。     

推力对舰载导弹出筒姿态的影响研究

针对高海情下舰艇运动对舰载导弹冷发射出筒姿态的影响问题,提出了改变弹射推力可能对导弹出筒姿态具有一定的优化效果。聚焦二者间的定量关系进行了研究,建立了舰艇运动的数学模型和发射系统的实体模型。基于不同等级海情下舰艇的运动幅度,采用虚拟样机技术针对导弹的出筒姿态进行了动力学仿真。仿真结果显示,提高弹射推力可以达到改善导弹出筒姿态的效果。当海情小幅超过发射允许值时,理论上可通过增加推力的方式满足发射条件。     

波浪作用下水下航行体出水成功概率预报

为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。     

车载导弹推力偏心初始扰动影响研究

针对随机因素干扰问题,研究了发动机推力偏心对发射精度的影响。基于修正的CraigBampton法和虚拟样机技术,建立了车载导弹垂直发射刚柔耦合动力学模型。通过参数化动力学仿真,基于蒙特卡罗方法获取了以推力偏斜角度为随机变量的多工况导弹姿态样本数据。运用直方图法和极大似然估计法进行数据统计分析,研究了导弹相关姿态的分布规律,明确了推力偏心与车载导弹垂直发射初始扰动的内在关系。研究结果表明,考虑推力偏心影响时,导弹姿态分布规律近似于正态分布。     

捷联干涉仪导引头旋转弹体角运动解耦设计

捷联导引头在结构上与弹体固连,由于耦合有弹体角运动信息,从而不能直接得到比例导引所需的制导信号.针对采用相位干涉仪制导的旋转导弹,分析了相位干涉仪的测角机制,探讨了弹体角运动解耦原则.最后,提出了一种采用动力陀螺实现弹体角运动解耦的可行性方法,并易得到比例导引所需要的制导信号.仿真结果表明,该方法可以很好地隔离弹体角运动的影响,去耦效果良好,具有一定的工程可行性.     

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出了一种复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行了分析。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著；肩部在15m/s出水时产生空化并随速度上升而迅速增长, - 攻角时肩空化非对称性显现；舵面空化受出水速度影响较小, 攻角以下时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角超过 后空化面积迅速增长至50%以上；减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

变后掠翼导弹制导精度研究(英文)

将飞行器变后掠翼技术应用于导弹上,弹翼的运动对弹体动态特性与整个系统的制导精度会直接产生影响。首先基于多刚体动力学原理获得的变后掠翼导弹完整的数学模型,通过小扰动线性化方法得到了弹体相关的传递函数,并利用统计线性化方法计算了制导数学模型的均值与协方差传播方程,最后应用协方差分析描述函数方法分析得到了导弹的弹翼转动速度、弹翼后掠角大小与弹翼转动时刻对制导精度影响的规律。     

潜射导弹出水过程空化流数值计算

运用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行分析。仿真结果表明:出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后对空泡脱落与振荡的影响将更为显著;肩部以15 m/s的速度出水时产生空化并随速度上升而迅速增长,5°~10°攻角时肩空化非对称性显现;舵面空化受出水速度影响较小,攻角小于等于5°时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角大于5°后空化面积迅速增长至50%以上;减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

子母弹结构特征对分离特性影响分析

超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题。采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响。结果表明:嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流场;子弹体数目越多,弹体间的气动耦合效应越强;尾翼的存在能够极大提高弹体的静稳定性;相较于"圆周型"分布,"中心圆周型"分布趋于加快弹体间的分离。     

无动力运载器出水过程误差分析

无动力运载器在出水过程中受海浪的扰动作用,运动参数会产生一定的偏差。针对海浪随机性的特点,应用波能谱理论,在P-M谱基础上构建了随机海浪模型,并使用四元数法建立运载器水弹道数学模型,解决了运载器垂直出水姿态角存在的奇异性问题,通过采用二元切片法给出波浪力的计算公式。最终在Matlab/Simulink仿真工具箱下建立了运载器仿真模型,就不同海况与主浪向角影响下运载器出水的运动参数偏差进行了仿真计算,分析了其变化规律。仿真结果表明,运载器在4级海况以下各项运动参数都满足出水要求,对运载器的设计与使用具有一定的参考意义。     

潜射巡航导弹现在点攻击捕获概率计算

由于潜艇探测设备所获得的目标方位和距离信息存在误差,造成目标初始位置在一定的区域内存在散布情况,分析了潜射导弹在攻击水面舰艇时目标的散布情况,给出了目标散布区域的表示方法,根据巡航导弹搜捕目标的原理,给出导弹捕获散布目标的概率计算模型,并进一步探讨导弹齐射对散布目标的捕获情况,可为海战中导弹攻击方式的选择和导弹优化使用提供辅助决策.     

基于制导与控制一体化的导弹编队队形控制

为了提高导弹编队协同作战队形控制能力,研究了基于制导与控制一体化思想的编队队形控制器设计问题。根据领弹-从弹的动力学以及运动学方程,推导出了领弹-从弹的相对运动模型,建立了领弹姿态信息与从弹舵偏角之间的关系,将从弹通道间的耦合项作为不确定项进行处理,并利用自适应神经网络理论设计了补偿器,对不确定项进行了处理。根据反演理论设计了编队队形控制器,能够对导弹编队队形进行有效的控制。     

基于模糊干扰观测器的高超声速飞行器一体化制导控制方法

为充分利用高超声速飞行器在俯冲段的质心运动与绕质心运动之间的耦合作用和飞行过程中的不确定性，基于模糊干扰观测器提出了三维一体化制导与控制问题。首先根据飞行器的动力学方程以及飞行器-目标的视线角相对运动方程，推导出来适用于倾斜转弯控制的一体化制导控制模型。接着，针对模型中的不确定性采用模糊干扰观测器进行补偿，并使用块动态面方法设计了一种一体化制导控制律。然后，通过选取适当的李雅普诺夫函数证明了闭环系统状态的一致毕竟有界性。最后，仿真结果验证了该一体化制导控制方法的有效性和鲁棒性。     

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合,为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,文章以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;最后讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。     

BTT导弹制导律研究综述

与STT导弹相比,BTT导弹在气动效率、机动能力、控制性能等方面具有明显优势,但其运动耦合特性也给传统研究框架下的制导律设计带来了挑战。本文针对BTT导弹制导律设计问题展开研究,首先描述了BTT导弹制导基本问题,分析了BTT导弹制导律设计的技术难点,需要综合考虑运动耦合、多约束、目标机动、弹体动态效应等因素,然后综述了国内外现代制导律设计的基本方法,将其分为双通道解耦法、球坐标法、现代几何法等,最后指出了BTT导弹制导律的进一步研究方向。     

机动作战地空导弹载波相位差分定位模型研究

地空导弹部队在防空作战中,导弹火力单元要按上级的命令适时机动,需要对所在位置进行精确定位并及时上报上级单位,以便尽快组成新的雷达网继续参加战斗。根据GPS测距和差分GPS定位原理,利用载波相位差分设备把采集的载波相位发送给用户站进行求差解算坐标,得到机动作战导弹火力单元的位置坐标。根据载波相位差分定位GPS载波相位差分接收机技术成熟,成本不高,适合机动作战导弹部队应用。通过编制相应的模型软件,以及加入通信接口,便可用于导弹火力单元雷达站址的快速定位。     

重力扰动对SINS水平姿态的影响

为研究动基座下捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)水平姿态误差角与水平重力扰动间的关系,推导了南北方向、东西方向匀速直线运动时,SINS纯惯性解算的水平姿态误差与水平重力扰动间的传递函数,并分析了传递函数的零极点分布;推导了组合导航模式下,水平姿态误差角与水平重力扰动间的传递函数;通过仿真分析了纯惯性解算和组合导航模式下传递函数的幅频特性。组合导航相对于纯惯性解算模式,截止频率更大,SINS姿态误差角受更多高频重力扰动信号的影响,因此,组合导航模式需要更高分辨率的重力扰动数据来进行重力扰动补偿。此外,在对高精度SINS进行重力扰动补偿时,对于重力扰动分辨率的需求是有限度的,过于精细的重力扰动数据只会带来测量和存储压力,不能提高SINS的姿态精度。     

垂直发射低空超低空防空导弹杀伤区近界研究

以低空超低空防空导弹为研究对象,分析了影响其杀伤区近界的主要因素,并针对其采取垂直冷发射的特殊发射方式,应用快速姿态调转的方法,保证了导弹由姿态调转段到制导段的动态误差小。提出了有效的控制方式,进行了大量的典型弹道的数学仿真,从结果来看,这种设计可以将低空超低空防空导弹的杀伤区近界压至接近最小。