弹道修正弹药现状及关键技术

分析了弹道修正弹药的原理和国外发展现状,研究了弹道修正弹药的关键技术,飞行弹丸弹道探测、弹丸姿态测量和弹道修正控制技术,对国内弹道修正弹药技术发展提出建议。     

一维弹道修正引信弹道敏感技术

根据“通过确定弹道上最小速度点的速度值及其出现时间即可完全而唯一的确定该条弹道”的结论，以单片机为弹道敏感测试系统的核心，采用微机电系统(MEMS)压力传感器测量飞行弹丸轴向的迎面动压力，进而换算成弹丸的轴向速度，用单片机的内部定时器精确定时，从而解算出实际弹道参数，为一维弹道修正引信的控制系统提供控制信号。通过几种马赫数下的风洞实验，验证了测试系统的原理及实现的可行性。     

弹道修正引信脉冲修正参数研究

根据提高高射弹丸对机动目标命中率的实际需求,研究了空射型二维弹道修正引信。基于外弹道理论,结合脉冲发动机的工作特点,构建了两种外弹道模型。以高炮弹丸为例,利用六自由度弹道程序进行仿真,分析了修正距离与脉冲发动机的工作级数、修正时刻、修正角度等参数的关系,通过仿真得到了各参数与修正距离关系的拟合模型,该模型为脉冲修正机构的设计提供了理论基础。     

弹道修正弹脉冲修正机构简易控制方法

建立了采用脉冲力控制的弹道修正弹飞行弹道模型.利用均匀设计方法,通过回归分析研究了脉冲修正起始时间、脉冲力级数、弹丸射角以及作用角度对修正效果的影响,推导出关系模型,利用该模型提出了一种简易的脉冲力控制方法.仿真结果证实该简易方法控制脉冲发动机工作能够有效提高弹丸的命中精度,对脉冲发动机在弹道修正弹上的工程应用有一定的参考意义.     

脉冲力作用下弹道修正弹飞行稳定性研究

根据提高高射弹丸对机动目标命中率的实际需求,研究了空射型二维弹道修正弹.文中基于外弹道理论,建立了在脉冲力和脉冲力矩共同作用下的弹道修正弹刚体弹道模型.以某高炮弹丸为例,利用6自由度弹道程序进行仿真,分析了脉冲力、喷管径向位置偏差、轴向位置偏差对弹丸飞行稳定性的影响,通过仿真得到了该弹丸的最大允许作用脉冲力、径向与轴向稳定区域.这对弹道修正方案的设计,具有一定的参考意义.     

一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法

针对在发射前预先装定弹道信息的传统弹道修正弹控制方法存在易受外界因素扰动的问题,提出了一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法;通过建立弹道滤波模型外推弹道,利用自适应落点控制算法,得到阻尼器修正参数修正弹道,并根据弹丸飞行参数每隔特定时间循环上述过程实现自适应修正,直到引信引爆;仿真结果表明:滤波外推后的弹道更接近于实际弹道,经过多次弹道修正可以有效减小落点弹目偏差,与传统弹道修正方法相比较,改进弹道修正方法可较大幅度提高对静态目标的打击精度.     

二维弹道修正引信制动控制建模与仿真

为解决二维弹道修正引信滚转姿态实时控制问题,提出了固定舵制动模型。根据弹道修正原理及固定舵控制规律,建立了制动控制数学模型。构建了基于双轴仿真测试转台的半实物仿真系统,对不同弹道环境下制动控制性能进行了半实物仿真。结果表明干扰力矩在0～0.5 N · m变化范围,该方法能够有效跟踪滚转角控制指令实现实时跟踪。当弹丸转速在100～167 r／s范围时,该模型制动时间和精度满足控制系统总体要求。     

解弹道方程求解舰炮武器系统射击诸元的数学模型

本文提出了解弹道方程组求解舰炮武器系统射击诸元的较完整的数学模型。包括根据目标提前点位置只解一次弹道方程求解相应射击诸元及弹丸飞行时间的方法，修正各种非标准弹道条件和发射舰运动以及偏流等的方法。该方法可以大大减少解弹道方程组求解舰炮武器系统射击诸元的计算量，提高计算速度。     

外弹道阶段修正丸弹偏差量研究

为实现"快速精确打击"的构想,首先构建6DOF弹丸运动微分方程组,综合应用龙格-库塔法与阿当姆斯法求解方程并建立以目标为原点的理论弹道模型;为了准确获取弹丸在实际飞行中的弹道坐标信息,以便精确计算理论弹道与实际弹道的偏差量,应用了卡尔曼滤波方法。研究结果表明,该模型能减少对于弹丸改装的复杂度,大幅降低弹丸命中偏差量。     

一维弹道修正引信的弹道辨识方法

根据一维弹道修正技术原理，基于质点弹道提出了一种新的弹道辨识方法，即通过弹道最小速度点的速度值及其出现时间来确定弹丸实际飞行弹道，并证明了其唯一性，仿真分析表明，该方法对弹道的识别精度较高。     

鸭式布局防空炮弹的鸭舵设计优化

为提高防空有控炮弹的弹道性能,以一对鸭舵控制的防空弹道修正弹为对象,阐述了系统工作原理与鸭舵控制方式,在全指令控制信号及弹体稳态飞行条件下,研究了由鸭舵偏转产生的弹道法向修正速度,给出了精度较好的估算公式。由此提出一个以鸭舵气动外形参数为设计变量的弹道修正能力综合优化设计模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明,采用该模型对鸭舵气动外形参数进行综合优化设计,能够有效提高鸭式布局防空炮弹的弹道控制能力,为该类有控炮弹的鸭舵气动外形参数设计提供了参考。     

二维弹道修正弹修正机构气动特性研究

二维弹道修正弹气动力特性的研究是求解二维弹道修正弹弹道、分析二维弹道修正弹飞行稳定的基础,是实现精准控制、减小散布必要的理论支撑.该文对二维弹道修正弹的力学特性进行了分析,采用弹翼组合体气动特性工程计算方法,建立二维弹道修正弹气动计算模型,对二维弹道修正弹的升力和阻力进行计算.计算结果与CFD仿真结果对比,误差均小于1...     

带微型扰流片旋转稳定弹外弹道建模与仿真

为发展修正能力更强的有控旋转稳定弹,研究了一类带有微型扰流片控制机构的旋转稳定弹。分析了该类有控弹的控制原理,针对其动力学建模问题,考虑气动非对称,建立了带扰流片旋转稳定弹的控制力和控制力矩数学模型。根据六自由度弹道模型,仿真分析了扰流片外露高度和弹丸射角、初速及启控时间对速度、弹丸稳定性和修正能力的影响。结果表明:扰流片外露高度越高,修正能力越强,但速度降越明显,攻角振荡幅度和稳态值越大,稳定性越差; 速度从亚音速向超音速变化时,修正能力先减小后增大。     

舰载跟踪雷达测量弹道修正弹坐标转换模型

弹道修正弹是目前信息化弹药的研究热点之一,为了对舰炮发射修正弹后的实际弹道与预定弹道进行比较、形成修正指令,建立了舰载雷达所测量的相对弹道到相对地球静止的绝对坐标系的转换模型,解决了舰炮发射修正弹以后舰艇继续航行,雷达随舰艇运动、摇摆和升沉对测量弹道的影响。仿真结果证明,该模型是可行的,可为进一步研究弹道辨识问题提供依据。     

基于减旋控制的侧向弹道修正技术

为了对旋转稳定炮弹的侧向弹道进行修正,实现低成本的二维弹道修正,阐述了旋转稳定炮弹通过减旋控制减小方向偏差的修正原理;根据旋转稳定炮弹的飞行稳定性条件,推导出方向修正时修正弹的最低转速要求;建立了组合式二维弹道修正弹的飞行弹道数学模型,对修正弹的转速、方向动力平衡角、飞行稳定性和最大方向修正能力等进行了数值计算.结果表明,采用减旋控制方式可以调节弹道方向偏差,方向修正控制后修正弹的转速应高于其最低转速要求.研究结果对简易二维弹道修正技术研究有较好的参考作用.     

隔转鸭舵式弹道修正弹电磁执行机构工况研究

为研究隔转鸭舵式弹道修正弹执行机构的工况,对鸭舵和轴承进行动力学建模,改进基于欧拉方法的双旋弹道模型,并利用弹道参数对电磁执行机构的设计工况进行验证。以不同发射条件下弹体和鸭舵的滚转状态为基础,提取执行机构的工作转速和电磁扭矩。计算结果表明：鸭舵在出炮口后能够快速实现相对弹体的反向滚转,并逐渐达到低速的平衡状态,且平衡转速受发射条件影响小。弹体转速是引起执行机构工作转速范围较大的原因,弹丸经过弧顶后,执行机构的工况趋于平稳,转速保持在130~230 r/s范围,所需扭矩小于0.5 N·m. 从执行机构工作带宽的角度考虑,最佳启控点宜在弧顶之后。基于顶层弹道模型获取关键部件设计指标的方法为双旋弹道修正弹的工程应用提供了借鉴。     

固定舵二维修正弹外弹道仿真与动态模拟

为研究固定舵二维弹道修正弹的修正能力,采用流体力学分析软件Fluent与机械系统动力学自动分析软件Adams联合仿真方法建立了固定舵二维修正弹的动力学仿真模型。基于鸭舵修正原理提出了仿真环境下鸭舵减旋和测姿的模拟方法,在Adams软件环境下通过在舵片模型上建立Marker监测点实现了对鸭舵实时滚转角的直接监测;应用该仿真方法对横风作用力从1 N增大到10 N的情况进行仿真,相比于无风干扰,横偏增加了36.5%到298.0%;分别对10 N横风作用力、0.5°横向跳角和0.5°定起角干扰下的弹道修正进行了仿真。研究结果表明：相对于无修正情况下的横偏,在10 N横风作用力下的修正量能够达到90%,由跳角引起的横向、纵向落点偏差得到显著降低;通过与半实物仿真实验及实弹射击试验的对比,证明该仿真方法具有一定的合理性。