基于高度的阻力系数实时修正方法

针对不同弹道高度的气象不同引起雷诺数不同,进而导致阻力系数不准确的问题,提出了基于高度的阻力系数实时修正方法。该方法通过空气动力计算软件获取到同一马赫数不同高度气象条件对应的弹丸阻力系数变化量与高度的对应关系,在弹道解算中,采用弹丸实际弹道高度插值该关系,实现了弹丸阻力系数的实时修正。155 mm榴弹底排弹最大射程角验证结果表明,4 500 m海拔时,高度修正的阻力系数对弹丸的射距和横偏影响可达2%,从弹道顶点时刻开始弹丸落点预测,采用修正后的阻力系数较采用地面阻力系数的落点预测精度约提高了一倍。     

基于线性弹道模型的末段修正弹落点预测

针对末段修正弹在弹道末段快速预测落点的问题,提出一种将六自由度刚体外弹道模型线性化的方法,得到线性弹道方程组并求其解析解,结合剩余飞行弧长估算公式,推导出弹道落点快速预测解析公式。以六自由度弹道为基准,通过仿真分析了不同射角不同预测点下线性弹道模型预测法的预测精度和解算时间,结果表明该方法对偏流方向的落点预测误差小于8 m,解算速度相比三自由度数值积分落点预测法提高了一个数量级。该方法为弹载计算机进行实时快速弹道解算提供理论依据,对末段修正弹的工程应用具有参考价值。     

旋转稳定二维弹道修正弹落点预测制导方法研究

针对旋转稳定二维弹道修正弹的落点预测制导方法设计问题,提出了一种通过两次落点预测修正一次弹道的制导方案。研究了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角、速度方向及落点运动规律,得出了落点修正量的相位角较固定舵滚转角超前一个前置角。提出了通过两次落点预测获得修正落点偏差所需的固定舵滚转角的方法:第1次无控落点预测得到目标点与实际落点的偏差方位角,第2次有控落点预测得到落点修正量的相位角相对于固定舵滚转角的前置角。仿真结果表明,落点预测制导具有较好的落点修正效果。研究结果对该类弹丸的制导方法设计提供了参考。     

阻尼片横向弹道修正的落点预测方法

为了减小旋转稳定弹的横向落点散布,对一种采用阻尼片调节弹道偏流的横向修正方案进行了研究。实现横向弹道修正的核心是落点预测,故对该横向修正方案的原理及有效性进行了分析,由此提出落点预测模型应满足的要求。针对无控弹道的升弧段和降弧段,分别推导出相应的弹道解析预测模型,并通过考虑弹丸的动力平衡角和转速特性,建立了一个可计及阻尼片作用的三自由度弹道模型。经后处理的炮射试验数据验证以及不同条件下的弹道仿真,结果表明,该横向弹道落点预测模型在线计算量较小,预测误差约为20m,可满足工程应用中对落点预测模型计算速度和精度方面的要求。     

基于摄动理论的动态弹道偏差阈值修正方法

基于摄动落点偏差预测的弹道修正方法具有落点偏差计算精度高,弹上计算量小等优点。研究了基于该理论在二维弹道修正应用中相关的系列问题。基于多元函数的泰勒级数展开理论,推导了完整的摄动落点偏差预测理论模型。基于摄动偏差理论提出了一种修正步长自适应的射角诸元快速求解方法,一般循环解算弹道模型不超过3次即可得到落点误差不超过1 m的射角诸元。基于不同弹道位置上平均弹道误差,给出了偏导数求解中弹道偏差设置方法。提出了一种动态弹道偏差阈值修正方法,选用该方法进行弹道修正,平均弹道修正次数减少29.1%,而弹丸落点CEP增大不明显。     

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛;预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8s,采样时间间隔宜在60~120ms范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。     

基于等效力方法的双旋弹侧向控制力落点响应分析

为研究双旋式弹道修正弹在侧向控制力作用下弹丸的落点响应规律,实现控制力作用下落点修正量的简便计算,提出等效控制力方法。将侧向控制力对弹丸质心运动的影响分解为力的直接作用和力与力矩引起的角运动变化产生的间接影响。基于双旋弹的7自由度弹道模型,推导出受控条件下弹丸平均攻角的变化量,从而求解等效控制力,并依此推导出控制力引起的落点位置变化量的理论表达式。理论分析表明,其余参数相同时,修正距离与控制力作用点到质心的距离几乎呈正比。仿真和实验数据表明,理论公式计算的误差在10%以内。     

旋转稳定弹扰流片气动外形多目标优化设计

为提升旋转稳定弹的射击精度,将微型扰流片应用于旋转稳定弹,可以为弹丸提供侧向升力、改变弹体姿态,继而达到改变飞行轨迹的目的。通过数值模拟方法计算扰流片轴向力系数、法向力系数和静力矩系数,分析扰流片气动系数随外形参数和马赫数的变化规律,以及外形参数和马赫数对平衡攻角的影响;以扰流片主要外形参数为设计变量,以弹道修正量和终点存速为目标,考虑攻角、修正能力、扰流片尺寸等约束,建立多目标优化设计模型,并采用遗传算法获得全局最优解。结果表明：采用扰流片对弹丸进行姿态调整、弹道修正的方法可行有效;在亚跨声速段扰流片外形参数存在升阻比最优解,在超声速下升阻比随马赫数增加呈下降趋势。     

脉冲修正弹药射程预测控制方法

介绍了一种脉冲发动机直接力控制的弹道修正方案,分析了脉冲修正弹药制导律设计特点,指出纵向导引律是设计的首要问题.提出了射程预测导引的概念,其核心问题是建立射程预测方程:通过理想弹道和典型扰动弹道的解算获取样本点,建立射程和中间弹道参数的多项式模型,采用回归方法求取多项式系数.仿真表明,采用该导引方法进行纵向修正后,弹丸的纵向落点标准误差从123 m下降到21m.     

基于摄动原理的火箭弹落点实时预测

基于摄动原理,提出了以6自由度弹道方程解算的弹道为火箭弹基准弹道,求解参数扰动引起的落点偏差变化量的落点实时预测方法,并给出了详细解算步骤。将各种扰动系数的解算赋予地面火控计算机,降低了弹载计算机的解算复杂度和解算量。以122 mm火箭弹为例,选取一条基准弹道,分别对无扰动、仅存在初始扰动和全弹道存在随机扰动3种条件下的无控弹道进行了落点预测仿真实验和火箭弹落点预测飞行试验。研究结果表明：该方法在仿真实验和实际飞行试验中都具有较高的预测精度,横向偏差收敛速度较纵向偏差快,其波动幅度在全弹道上较纵向偏差小,而且纵向偏差预测在火箭弹降弧段才趋于收敛;采用该方法进行预测时每次解算时间为167 ns左 右,远小于弹载控制器2 ms的控制周期,实现了实时预测。     

基于GPS测量的弹道落点快速算法

将GPS接收机应用于弹道修正引信的关键技术之一是根据GPS测量的一部分弹道数据预测弹道的落点.文中采用正交多项式拟合弹道和误差补偿的方法预报弹道的落点,大大降低了预报落点的偏差,对GPS应用于弹道修正引信弹道的解算具有重要意义.     

基于PID控制的二维弹道修正弹仿真

为了验证某二维修正弹的修正过程,采用三维建模、动力学和运动学的联合仿真,得出了弹丸的气动特性和整个修正过程。重点分析了基于PID控制的弹道修正过程中对舵片的控制,得出在弹丸修正过程中目标姿态的控制是弹道修正技术的关键。由气动特性分析可知:弹丸阻力系数随着马赫数的增大先增大后减小,在亚音速下弹丸的阻力系数最大;弹丸升力系数和偏航力矩系数随攻角的增大而增大,同一攻角下偏航力矩系数随着马赫数的增大而减小。     

基于神经网络补偿的线性弹道落点预报方法

针对线性化法预报弹丸落点存在侧向速度、角速度计算复杂和适用范围小的问题,提出了基于神经网络补偿的线性弹道落点预报方法。该方法在线性假设下,对刚体六自由度弹道进行线性化处理,得到线性弹道模型;将弹丸的圆周运动方程组视为线性定常系统,利用系统的解得到圆周运动的解析式,并利用梯形近似法处理其他参数的导数,得到基于线性弹道的落点预报解析式;然后利用神经网络理论设计了补偿项,不仅解决了线性化法适用范围小的问题,还提高了线性弹道预报落点精度。数值仿真测试结果表明,该方法预报弹丸射程和横偏的最大误差分别约为4m和7m,预报落点时间约0.024ms,比解算6D弹道的时间少了1.451s。因此,该方法可为快速精确预报弹丸落点提供理论参考。     

一种基于速度方向修正的旋转稳定弹弹道跟踪制导方法研究

针对旋转稳定二维弹道修正弹的制导律设计问题,提出了一种基于速度方向修正的弹道跟踪制导方法,推导了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角及速度运动规律,得到了平均偏角的相位角与固定舵滚转角的关系。通过在标准弹道上生成一个虚拟未来点,得到了速度角的指令。提出了通过修正速度方向与该指令的偏差,实现对标准弹道跟踪的原理。提出了一种当实际弹道偏离标准弹道较远时,通过落点预测实时生成新的标准弹道的方法。仿真结果表明:小射角射击时,可在全弹道采用速度方向修正来跟踪标准弹道;大射角射击时,可在降弧段在线生成标准弹道,再通过速度方向修正来跟踪该标准弹道。     

应用阻力系数拟合曲线解析式数值解算外弹道诸元

为了研究工程解算弹丸外弹道诸元精度,采用FLUENT软件对某尾翼弹外流场空气动力特性进行数值模拟,得到不同马赫数下的零升阻力系数;利用Origin Lab软件对其进行分段拟合,得到阻力系数拟合曲线解析函数表达式,代入外弹道质心运动微分方程组数值解算外弹道诸元;并与用经典空气阻力定律及相应的平均弹形系数方法解算的外弹道诸元对比。两种方法解算所得弹道落点诸元相对误差在4.61%以内,全弹道上诸元相对误差在6.65%以内。因此,即使能够得出特定弹丸的全弹道阻力系数解析函数表达式,但在工程应用上也可以继续应用简便的经典空气阻力定律及相应的平均弹形系数方法解算外弹道诸元。     

基于GPS/MR组合的弹道修正弹数据处理

针对弹道修正弹的修正控制过程中最关键的弹丸滚转角的解算问题,采用GPS/MR组合对弹道修正弹数据进行处理。基于卫星和地磁组合的弹道修正弹滚转角测量原理,建立滚转角的数学解算模型。通过拉格朗日插值法对数据进行插值处理,利用高频率的地磁数据进行小段的正弦拟合得到正弦函数角速率,代替滚转角的角速度从而求得滚转角,并以Matlab进行仿真比较。仿真结果表明:通过高频率的地磁数据进行插值处理的方法是可行的,能满足实际工程需求。     

基于地磁传感器的点火脉冲选择策略分析

采用小型脉冲推力器组修正弹道偏差是提高火箭弹射击精度，减小落点散布的有效方法。但脉冲推力器的点火时机对射弹落点的控制能力有很大的影响，如何从脉冲发动机组中选择点火是弹道修正过程中的关键环节。文中在旋转弹有控弹道模型的基础上，提出了一种借助于地磁传感器测量，来控制脉冲推力器适时点火的策略。地磁传感器测量的数据不仅用于解算弹体飞行姿态，同时可通过计算给出点火脉冲发动机选择的方向基准。     

非标准条件对一维弹道修正弹弹道稳定性影响的研究

分析了阻力片打开前后弹丸弹道稳定性的变化规律,分析了弹道风、初始角速度扰动对一维弹道修正弹弹道稳定性的影响。以某型100 mm一维弹道修正弹为研究对象,建立了6自由度刚体弹道模型。仿真结果表明：弹道风、初始角速度扰动对一维弹道修正弹弹道稳定性的影响较小,在一般气象条件及初始扰动下,阻力片打开后弹丸可稳定飞行;阻力片打开会使弹丸攻角增大并伴随一定幅值的振荡,陀螺稳定性增强,动态稳定性先减弱后增强,追随稳定性减弱,落点侧偏有一定增加。     

二维弹道修正组件滚转角测量误差补偿方法

针对二维弹道修正组件受到干扰磁场影响,导致滚转角测量存在较大误差的问题,提出了基于干扰磁场标定的滚转角测量误差补偿方法。该方法首先在弹丸发射前进行干扰磁场标定;然后在弹丸飞行过程中,实时采集磁传感器测得的磁场信号,并从中减掉已标定的干扰磁场,得到恢复后的地磁场以解算翼面滚转角。仿真结果表明,该方法滚转角解算误差降为处理前的20%以下。外场试验结果表明,大幅提高了滚转角解算精度,解算误差5°以内,该方法可以有效消除干扰磁场。     

一种基于神经网络的弹箭飞行控制方法

为了对飞行中的弹丸进行快速高效的弹道修正,文中提出了一种基于落点预测的修正方法。首先基于Elman神经网络进行弹丸落点预报,并对预报数据进行滤波处理。根据对预报落点与理论落点的偏差分析,使用脉冲发动机进行弹道修正,并且引入了基于CMAC的飞行控制方法。最后进行了仿真修正,经修正后在很大程度上减小了落点散布,说明文中提出的方法是有效的。