考虑地球非球形引力摄动影响的自由段弹道解析解

针对地球非球形引力摄动影响下的自由段弹道快速计算问题,在非正交坐标系内建立考虑J2项摄动的地球引力作用下的运动微分方程,在轨道坐标系内建立扰动引力作用下的运动微分方程,并计算天向扰动引力加速度对应的质量偏差,进而通过椭圆轨道以修正J2项摄动运动微分方程;在建立上述运动微分方程解析解的基础上,给出了地心坐标系内弹道飞行器位置和绝对速度的表达式,从而提出了J2项摄动引力和扰动引力作用下的自由段弹道解析计算方法。仿真分析表明:该方法具有较高的计算效率,落点位置偏差小于20 m,满足弹道飞行器高精度实时制导、轨迹预测等应用需求。     

激光制导炸弹弹道拟合模型与算法

由于激光制导炸弹的弹道受控,其弹道复杂,采用传统炸弹弹道的拟合方法达不到精度要求。从抛物运动的角度提出了两种对激光制导炸弹弹道拟合的方法。第一种方法对一般的抛物运动标准解引入修正项实现对激光制导炸弹弹道的拟合。第二种方法对激光制导炸弹的攻击运动过程进行分析,然后,引入加速度修正项对激光制导炸弹弹道进行拟合。通过大量的仿真表明这两种方法的拟合精度均很高。相比较而言,第二种方法精度更高。     

地球模型偏差对远程弹箭弹道仿真的影响及修正

针对地球模型精确度影响远程弹箭弹道仿真的问题,分析了地球模型偏差对弹道仿真精度的影响并加以修正。采用总的地球椭球系,在已有弹道模型的基础上,分析了垂线偏差的产生机理及其对定向定位参数的影响,并由此得出弹道几何偏移随定向偏差的变化规律,研究了引力加速度初值偏差对弹道的误差累积,并对由水准面不平行性造成的实际落点高差进行了理论推导。对比仿真算例表明,考虑地球模型偏差影响的仿真结果与不考虑的情况下差别较明显,在远程条件下对弹道仿真精度的影响不容忽视。     

基于三次B样条曲线的一维弹道修正弹空气阻力系数拟合

为提高弹道修正弹的射击精度,对一维弹道修正弹空气阻力系数的拟合方法进行了研究。在分析Logistic曲线对43年阻力定律拟合缺点的基础上,提出了一种采用三次B样条曲线对其进行拟合的新方法。并通过某型号一维弹道修正弹验证了该拟合方法具有可行性好、拟合精度高、运算简单、结果可靠等优点。该拟合方法的提出为一维弹道修正弹空气阻力系数的拟合提供了一种新的研究方法,更便于外弹道的仿真计算。     

改进的Barrar型中间轨道——远程弹道飞行器自由飞行段的解析解

本文提出了一种改进了的Barrar型中间轨道,得到了远程弹道飞行器自由飞行段的解析解。利用不同的C值,经过不同的组合,可以求得Kepler椭圆轨道解,以及考虑J_2或J_3项摄动的不同解。此方法宜于推广使用。几十条模拟弹道的计算结果表明:此方法的计算量较小;考虑J_2项摄动的方法误差(射程和横程)约为10m,考虑J_3项摄动时约为10mm。     

基于弹道预测的脉冲修正弹末段控制方法

针对脉冲修正弹箭的控制方法问题,探讨了一种基于快速弹道预测的弹道末段控制方法.在一定假设下,对三自由度质点弹道方程组进行解析求解,得到一组精度较好的弹道诸元解析模型;基于该解析模型,提出一种通过估算剩余飞行时间进行快速弹道预测的方法;在此基础上,提出了适配的脉冲控制参数(脉冲作用方位、脉冲作用个数)的确定方法.以某脉冲修正弹为研究对象,采用Monte Carlo打靶法,在一组相同扰动源条件下分别对无控和有控弹道进行了数值仿真.仿真结果表明:该控制方法可有效提高脉冲修正弹的落点精度,有控落点圆概率误差比无控落点圆概率误差减小80％以上.     

航空低阻炸弹弹射投放弹道的研究及其计算方法

本文研究了航空低阻炸弹弹射投放弹道中的问题,主要是初始攻角δ_0及初始攻角角速度δ_0对弹道的影响;炸弹绕质心摆动的衰减过程及弹道诸元的计算方法。作者用FORTRAN语言编写了计算程序流程图及计算程序,并对弹道诸元的计算结果拟合出简化计算解析式。限于篇幅,本文只讨论了弹射投放弹道中的问题及其计算方法,介绍了程序的流程图,其它部份从略。     

弹道目标一次性小扰动辨识与轨迹滤波方法

针对弹头末修和释放诱饵带来的小扰动,提出了基于高精度多普勒测速的修正残差扰动检测方法,显著降低了虚警概率和漏检概率.针对扰动特点,提出了采用增加状态变量和衰减记忆滤波的自由段弹道估计改进算法,仿真验证了扰动后轨迹滤波的有效性.     

末段修正弹一种修正方案

为了在弹道末段对弹道偏差实施修正,建立了脉冲控制力下的六自由度弹道模型,研究了单个脉冲修正能力的快速估算方法,并由落点弹道偏差量确定脉冲方向角和点火数,由此提出一种较为精确的修正方法。利用上述模型和算法,进行了仿真计算。仿真结果表明:脉冲控制可有效地修正弹道偏差,对算例中给定的目标偏差量,纵向修正误差约为10%,侧向修正误差约为5%。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

跳跃-滑翔弹道扰动引力自适应网格快速赋值方法

为实现高超声速跳跃-滑翔弹道扰动引力的快速赋值,提出自适应网格赋值模型,并根据反距离加权理论,优化广义延拓逼近算法,对模型的逼近误差进行分析。该赋值模型的网格划分为两级,第一级网格根据标准弹道空域进行划分,第二级网格根据滑翔导弹实际弹道在线生成。根据一级网格节点数据,通过优化广义延拓逼近算法计算二级网格节点数据,最后根据二级单元内插计算实际弹道点的扰动引力值。仿真结果表明:在同等大小的网格划分下,优化广义延拓自适应网格模型的逼近精度高于一般赋值方法;在同等精度要求下,该赋值模型的最大单元格边长大于一般赋值方法,从而减少了单元格划分数量,进而降低弹上数据存储量;针对不同滑翔方向以及不同滑翔距离的跳跃-滑翔弹道,该模型逼近误差对应的落点偏差小于5 m,具有较好的适应性。该赋值模型在满足计算速度的前提下,提高了传统赋值方法的逼近精度,降低了弹上存储量,具有一定的工程应用价值。     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与气体阻尼耦合模型的数值分析

辐射计效应和气体阻尼是纯引力轨道验证质量的重要干扰力,是影响纯引力轨道构造水平的重要因素.在纯引力轨道飞行器中,这两种力分别描述了由腔体中温度梯度和验证质量相对运动引起的气体分子作用,两者从不同角度描述了气体分子作用力,均是气体分子作用力的一部分,而两者的耦合模型则可以反映验证质量受到的气体分子作用力总和.针对耦合模型形式复杂的特点,本文以内编队系统为例,利用数值方法分析了耦合模型中的影响因素,这些因素包括内卫星相对运动速度、内卫星半径、外卫星腔体半径、腔体平均温度、腔体温差和腔体平均压力等.对大量计算结果进行了数据拟合,给出了内卫星气体分子作用力与各物理参数关系的拟合公式,和原始计算结果相比,拟合误差在20％以内.     

尾流自导鱼雷直进射击系统误差的提前角修正方法

针对尾流自导鱼雷直进射击方式下弹道简化产生的命中结果系统误差问题,采用几何分析法,首先,分析了尾流自导鱼雷的直进射击原理;然后,依据尾流自导鱼雷弹道过程,建立了尾流自导鱼雷命中点偏差的解析计算模型,并分析了该偏差对鱼雷命中效果的影响;最后,研究了消除该系统误差的提前角修正方法。通过实例论证了该修正方法的可行性和有效性。     

基于摄动理论的落点预测算法研究

针对弹道修正控制系统需要实时进行落点预测的问题,分析了脉冲弹道修正弹弹道特点以及脉冲发动机点火条件,并根据摄动理论,提出了一种快速落点预测算法。该算法通过对标准弹道和扰动弹道的解算获取样本点,采用回归方法求解落点预测模型。并基于该落点预测算法,设计了一种适用于简易修正弹的弹道修正方案。六自由度弹道仿真结果表明,该落点预测算法精度达到控制系统的精度要求,采用该控制方法的弹道修正弹,落点散布误差也大幅降低。     

一维弹道修正弹气动力计算方法和射程修正量分析

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正是一种低成本的一维弹道修正技术.基于牛顿流理论和风洞实验数据提出了一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法,通过对不同阻力环结构的气动力数值计算分析,得到阻力环外露高度对扩增阻力系数的影响远大于安装位置等结论.建立了一维弹道修正弹的数学模型,对阻力环机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量进行了数值计算和炮射试验对比,计算弹道结果和实测弹道结果基本一致.表明提出的一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法和射程修正量计算数学模型有较高的计算精度,可作为该类弹箭的弹道设计工具.     

垂线偏差对弹道导弹命中精度的影响

本文讨论垂线偏差对弹道导弹命中精度的影响。首先,通过导弹主动段飞行中垂线偏差影响的分析,获得关机点条件的摄动。然后,通过对脱靶系数的分析,得出结论:必须用考虑地球旋转的关机点参数来计算脱靶系数。文章导出利用不考虑地球旋转的关机点参数求取考虑地球旋转关机点参数的解析表达式。利用这个解析结果,可以计算在任意发射条件下的关机点参数,而无需去积分微分方程组,用这些关机点参数即可计算脱靶系数。就本文提供的方法与直接积分弹道方程的计算结果而言,脱靶量的相对误差小于2%,绝对误差约为30米。最后,本文给出全程制导下计算垂线偏差的脱靶量的表达式,并对惯性制导修正脱靶量的方法进行了讨论。     

地球外部空间扰动引力并行计算

针对传统的司托克斯积分方法计算量大、模型复杂的缺点,通过将地球球面以适当的经纬度差进行划分及合理简化,实现了司托克斯积分法计算外部空间扰动引力的积分方程的离散化,建立了地球扰动引力的快速计算模型,并在快速计算模型的基础上采用并行计算技术,实现扰动引力的实时计算。仿真结果表明,提出的快速并行计算模型能较好地实现地球扰动引力的快速、高精度计算。     

二维弹道修正弹修正方法

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正;增设阻尼片,调节炮弹的极阻尼力矩来改变炮弹旋转速度,进而调节偏流大小来实现侧向弹道修正,是一种低成本的二维弹道修正技术。基于牛顿流理论、经验公式和风洞实验数据提出了组合式二维修正机构弹道修正弹的扩增阻力系数和扩增极阻尼力矩系数计算方法,对不同阻力环、阻尼片结构的气动力进行了数值计算分析。分析了组合式二维弹道修正弹的侧向弹道修正原理,建立了其飞行弹道数学模型,对阻力环、阻尼片机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量、侧向弹道修正能力和动态飞行稳定性进行了数值计算。结果表明:该二维弹道修正技术可以满足对弹道纵向和侧向偏差修正的需求,且不影响炮弹的飞行稳定性。     

康普顿散射中的重整化链传播子效应（英文）

为精确描述康普顿散射过程中高阶传播子对散射结果的影响,在量子电动力学中采用量子场论微扰理论对康普顿散射过程进行高阶圈图解析计算,并采用电子与光子的最小耦合模型对康普顿散射过程中电子重整化链传播子进行了解析计算,获得了相应过程的辐射修正信息。通过分别比较电子树图和重整化单圈传播子条件下康普顿散射的微分截面,发现链图级的辐射修正比单圈图精确度高10-3数量级。研究结果为使用重整化理论来精确描述康普顿散射以及对处理电磁相互作用的内部复杂过程提供了有效的理论依据。     

球谐函数法解地球扰动引力并行计算方法

随着导弹射程的增加,传统求解地球扰动引力的球谐函数法模型阶数增大,扰动引力的计算速度明显下降。为提高弹道导弹扰动引力的赋值速度,在现有条件下结合球谐函数法计算模型的特点,在并行计算平台上,应用流水线技术和任务交叉分配的方法,建立了球谐函数法的并行计算模型。通过仿真验证,该方法能有效地提高地球扰动引力的计算速度,得到较高的并行加速比和CPU利用率。