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.     

一维弹道修正弹阻力环修正控制算法研究

根据一维弹道修正弹阻力环修正技术的特点,建立了一维弹道修正弹的弹道模型.在此基础上分析了利用阻力环进行一维弹道修正的能力以及阻力环张开时刻与射程修正量之间的关系.提出了阻力环张开时刻的算法.仿真结果表明,该算法具有较强的修正能力,选择合适的阻力环张开时刻,可以使弹丸的落点偏差大大减小.     

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。     

末段修正火箭弹简易脉冲修正技术

提出了一种末段修正火箭弹简易脉冲修正技术的设计方案,并建立了修正弹道模型.在此基础上提出了火箭弹在修正过程中目标点坐标的计算方法;提出了旋转角速度的测定方法;进而提出了简易的点火算法.对上述方法进行了仿真分析的结果表明:该种修正方法具有较强的修正能力,选择合适的点火时机,可以使火箭弹落点偏差大大减小.     

尾流模拟火箭弹空中弹道对模拟尾流生成区域的影响

为了研究尾流模拟火箭弹的空中弹道特性对模拟尾流区域的影响，建立火箭弹质点外弹道模型、阻力板和发动机空间运动微分方程以及连接绳的受力模型，得到火箭弹无控飞行、空中转向、空中分离至爆索展开入水全过程的空间运动微分方程。对尾流模拟火箭弹全程弹道进行仿真分析，着重分析不同初始射击诸元对爆索空中弹道的影响，探究初始发射角、脉冲发动机的喷管数量、点火时间以及火箭弹空中分离时间对模拟尾流生成区域的影响。仿真结果表明：初始发射角为15°时火箭弹射程和最大射高相对比较合理；火箭弹空中转向角度依赖于脉冲发动机总冲量，与点火时刻无关；空中分离时刻对爆索入水发泡区域影响不太明显，在满足转向要求和发泡区域要求的情况下应该尽早完成空中转向和分离。     

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.     

舰炮一维弹道修正弹射击误差分离和校正研究

由于工作原理不同,传统无控弹射击校正方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和射击观测特点,提出一维弹道修正弹射击校正新方法,首先通过修正机构不工作,利用观测弹着点相对预测弹着点偏差平均值校正火控设备预测弹着点误差;然后利用修正弹正常工作时观测弹着点相对目标（或提前点）偏差平均值校正修正机构误差。假设各误差值,通过解弹道方程仿真计算表明,按新方法射击校正能够显著提高射击精度。     

关于火箭弹射程标准化研究

火箭弹的射程是一项重要指标。通过建立模型,引入推力和阻力符合系数,拟合火箭弹飞行试验中实测最大飞行速度和射程。将得到的推力和阻力符合系数和标准气象条件代入刚;体外弹道方程,可得瓤标准气象条件下魄射程,即标准化射程,并结合实例进行射程标准化,验证了研究结果的有效性。     

舰炮一维修正弹校正诸元误差和预测误差试射

由于工作原理不同,舰炮使用传统无控弹试射方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和试射的必要性,提出了一维弹道修正弹校正射击诸元误差和预测误差试射新方法。首先通过分析对海射击以实际观测弹着水柱与提前点偏差作为发射诸元误差的精度,以及以预测弹着落点与实际观测弹着水柱偏差作为预测误差的精度,提出了求取诸元误差和预测误差的方法,论证了试射发数;然后从距离上和方向上校正诸元误差和预测误差。假设各误差值,通过仿真计算表明,按新方法试射能够显著提高射击精度。     

制导火箭弹非线性最优预测姿态的控制器设计

为了提高制导火箭弹的控制效果,基于最优控制理论,提出将非线性预测控制方法应用于火箭弹姿态的控制器设计.根据火箭弹的运动特点,结合弹箭一般运动方程组,给出了尾翼稳定火箭弹姿态动力学模型.以舵偏角为控制变量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律,并设计了姿态控制器.在控制时域一定的条件下,利用6自由度弹道模型仿真分析了控制阶数对制导火箭弹非线性姿态控制器的影响,得到控制阶数对非线性最优预测控制影响的定性规律.仿真结果表明:该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,可基本实现无差控制.     

脉冲末修弹落点预测导引方法研究

在分析剩余射程影响因素的基础上,以弹道特征参数弹道高y及速度矢量分量Vx和Vy为解释变量,以回归分析方法为数学工具,建立脉冲末修弹剩余射程预测模型。以目标点与弹丸预测落点之间的差值为广义弹道偏差,结合数值仿真,对落点预测导引进行深入研究,验证了回归分析模型的可行性。     

一种连续修正速度方向的导引方法

考虑制导炮弹由身管武器发射，其飞行控制能力和导引信息量有限，基于预测落点位置偏差量来修正速度方向并在控制时间内连续分配导引指令的思想，提出了一种新的三维末制导方法。根据非线性弹道方程组的级数解预测弹丸落点位置，得到落点与目标的偏差，并提出了两种通过此偏差解算当前速度方向修正量的方法。取剩余飞行时间为修正时间，通过将速度方向修正量分配到整个剩余导引段建立了加速度修正公式，以减小导引指令饱和的可能性。通过连续地预测落点和分配加速度指令来实时地导引飞行。仿真结果表明：该导引方法简单可行，精度高，对控制能力要求较低，且具备较好的制导效果和毁伤效果，为该体制制导炮弹的应用提供参考依据。     

基于实测数据的雷达探测距离修正方法

借鉴雷达检飞的思想,以雷达在日常工作中积累下来的实际探测数据为基础,提出了雷达探测距离的修正方法,构建了相关算法和数学模型,实现了雷达探测距离的修正.既提高了雷达探测距离的精度,又避免了雷达实地检飞的难题,为雷达探测距离推算提供一种简单易行的方法.     

中程空空导弹可攻击区解算的新方法

建立空空导弹初始发射距离三维预估模型,提出一种空空导弹可攻击区解算的新算法。该算法将空空导弹初始发射距离预估模型与黄金分割法相结合,用导弹初始发射距离预估值构成黄金分割法的初始搜索区间,进行攻击区边界搜索。仿真结果表明,该算法提高了空空导弹可攻击区的精度,降低了边界搜索循环次数,具有有效性。     

固定舵二维弹道修正组件结构模型

为了满足二维弹道修正组件小型化设计要求,设计了3种二维弹道修正组件模型,应用Solid Works软件和ICEM软件分别建立3种修正组件的实体模型和网格模型,并利用Fluent软件进行气动特性数值计算,将计算结果进行对比分析,得出不同修正组件模型参数对气动特性的影响。研究结果表明,修正组件尺寸的减小会增大阻力系数;舵片形状和尺寸对阻力系数和升力系数影响较小,但是对滚转力矩系数影响较大,矩形结构的舵片对舵片周围气动特性会产生不利影响;在满足修正要求的前提下,可以适当缩小舵片面积来降低舵机控制难度,提升飞行稳定性。     

远程火箭弹滑翔增程技术研究

基于火箭弹滑翔增程技术中采用的控制导弹法向过载和保持升阻比最优的2种滑翔控制方案,建立了滑翔弹道模型,分析了2种不同控制方案的约束条件,并进行了全弹道仿真,计算了不同下滑点对弹道增程的影响,为增程弹道控制方案的选择提供了依据.     

Formation of explosively formed penetrator with fins and its flight characteristics

The ultimate goal of weapon system employing an explosively formed penetrator (EFP) is to defeat a target at the longest standoff. In order to do this, an EFP must be aerodynamically stable so as to strike the target at a small angle of obliquity, and the decay velocity per meter of EFP must be smaller at extended standoff. As the angle of attack increases, the penetration ability of EFP greatly reduces. The fins improve the EFP aeroballistic characteristics and decrease the flight drag of EFP as well. EFP with fins formed by three-point initiation is presented. The formation of EFP with fins is studied by LS-DYNA, and the aeroballistics is studied through experiment. The experimental results show that the decay velocity per meter of EFP with fins is much smaller than that of normal EFP, and the attitude angle steadily decreases.     

An experiment evaluating how the tiny mass eccentricities in spin-stabilized projectiles affect the position of impact points

This study investigates and quantifies some possible sources affecting the position of impact points of small caliber spin-stabilized projectiles (such as 12.7 mm bullets). A comparative experiment utilizing the control variable method was designed to figure out the influence of tiny eccentric centroids on the projectiles. The study critically analyzes data obtained from characteristic parameter measurements and precision trials. It also combines Sobol's algorithm with an artificial intelligence algorithm—Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS)—in order to conduct global sensitivity analysis and determine which parameters were most influential. The results indicate that the impact points of projectiles with an entry angle of 0° deflected to the left to that of projectiles with an entry angle of 90°. The difference of the mean coordinates of impact points was about 12.61 cm at a target range of 200 m. Variance analysis indicated that the entry angle — i.e. the initial position of mass eccentricity — had a notable influence. After global sensitivity analysis, the significance of the effect of mass eccentricity was confirmed again and the most influential factors were determined to be the axial moment and transverse moment of inertia (Izz Iyy), the mass of a projectile (m), the distance between nose and center of mass along the symmetry axis for a projectile (Lm), and the eccentric distance of the centroid (Lr). The results imply that the control scheme by means of modifying mass center (moving mass or mass eccentricity) is promising for designing small-caliber spin-stabilized projectiles.     

高超声速滑翔再入飞行器的可达区快速预测

防御方对来袭滑翔再入飞行器进行可达区的预测存在先验信息量不足且时效性要求高等难题。为此提出一种基于最优化飞行假设的可达区快速预测方法:仅需已知目标当前位置、速度与最大升阻比(可基于雷达探测数据通过实时弹道估计获得),基于平衡滑翔假设和最大横程的埃格斯解分别获得目标最大纵程和横程终点坐标,在经纬度二维平面内,可达区即可近似为以两个最大横程终点间线段为短轴、最大纵程终点到短轴距离为半长轴的半椭圆区域。仿真结果表明,与传统的数值优化方法和常倾侧角方法相比,提出的方法具有利用先验信息少、精度较高和运算量小的优点,可满足实时性要求。     

垂线偏差对弹道落点精度的影响分析

针对垂线偏差对弹道落点精度的影响,结合弹道飞行器质点动力学模型,系统分析了垂线偏差对发射坐标系、初始参数、飞行过程中受力、程序角控制基准、地心坐标系弹道参数等的影响机理,并建立了相应的数学模型。进一步,基于给定的弹道落点偏差计算方法,以某飞行弹道为例,定量给出了不同发射点大地纬度、不同发射方位角下垂线偏差引起的落点偏差。本文研究工作对提高弹道飞行器落点精度具有重要参考意义。