弹道参数对弹丸落点的影响分析

针对现代炮弹引信高精度修正技术要求,研究初始条件误差对弹丸落点的影响.提出一种比较辨识弹丸落点及精度的方法,通过建立弹道数学模型,利用龙格-库塔法实时快速的解算理论弹道,分析了弹道散布及其影响弹道散布的因素.用初速、弹道系数、射角参数对弹道散布影响进行仿真,仿真结果表明:积分步长h=0.05 s时,获得的理论弹道与<43年阻力地炮弹道表>射程相比,距离射程误差仅为0.7%.     

超高速破片发射系统内弹道参数设计及验证

为了解决超高速破片发射系统内弹道设计和弹丸设计问题,文中利用经典内弹道模型开发了超高速破片内弹道计算程序,分析了卡瓣分离不彻底对超高速破片杀伤能力的干扰,采用大药室、小口径火炮身管的发射方式提高破片初速。研究结果表明:仿真软件计算初速与实测值误差在10%以内,为后续超高速破片发射系统设计提供了依据;解决了由于常规小口径火炮药室容积限制带来的破片发射初速不高的问题;给出了速度在2 000 m·s~(-1)～2 400 m·s~(-1)的超高速破片发射系统的内弹道设计参数。     

变速枪内弹道模拟仿真

反恐防暴非致命武器需要根据不同射击距离调整弹丸的发射速度,为分析这种变化在武器射击过程中的内弹道过程,运用MATLAB软件对某变速枪的气室容积变化如何影响膛内压力和弹丸速度进行模拟仿真.结果表明:不同的气室容积,膛内压力变化不同,弹丸初速也不同;可通过调整气室容积改变弹丸的初始速度.     

基于MATLAB软件的弹丸射程与转数关系

建立火控弹道的数学模型,运用MATLAB软件对该数学模型进行计算分析,得出了弹丸射程与转数之间的关系,以及弹丸初速、射角变化对转数和射程关系的影响．     

控制弹箭头部攻角的弹道修正弹外弹道研究

目的 研究存在头部攻角的弹道修正弹头攻角对外弹道的影响。方法 通过分析弹丸头部攻角对弹丸外弹道性能的影响,建立了修正弹外弹道模型,根据模型编制外弹道仿真软件对弹道修正弹外弹道进行计算。结果 根据外弹道仿真结果,给出了头部攻角与弹丸射程之间的关系。结论 通过对弹丸头部攻角的控制,可以实现对弹丸飞行弹道的控制,所建立的外弹道模型及仿真结果对控制弹丸头部攻角的弹道修正弹控制执行机构的研究具有重要的指导意义。     

控制弹箭头部攻角的弹道修正弹外弹道研究

目的　研究存在头部攻角的弹道修正弹头攻角对外弹道的影响 .方法　通过分析弹丸头部攻角对弹丸外弹道性能的影响 ,建立了修正弹外弹道模型 ,根据模型编制外弹道仿真软件对弹道修正弹外弹道进行计算 .结果　根据外弹道仿真结果 ,给出了头部攻角与弹丸射程之间的关系 .结论　通过对弹丸头部攻角的控制 ,可以实现对弹丸飞行弹道的控制 ,所建立的外弹道模型及仿真结果对控制弹丸头部攻角的弹道修正弹控制执行机构的研究具有重要的指导意义 .     

基于MATLAB的外弹道模型仿真研究

介绍了基于MATLAB运用仿真模型的设计和仿真方法对直角坐标系下弹丸质心运动的研究方法.首先给出直角坐标系下弹丸质心运动方程组,研究如何采用MATLAB建立直角坐标系下外弹道质心运动系统的仿真模型,进行仿真实验并对实验结果进行分析.结果表明,利用该仿真算法对外弹道进行仿真研究具有模型设计简单、修改容易和结果直观等特点.     

一种基于虚拟仪器技术的弹丸初速度测试仪的设计

弹丸初速度是影响外弹道性能的主要参数。一种采用虚拟仪器技术设计的弹丸初速测试仪，不仅实现了高速连发弹丸初速度的测量，而且可利用虚拟仪器强大的软硬件功能，对测量中由于光线强弱变化产生的误差进行了处理，进一步提高了仪器的测量准确度；通过对测量数据的分析，判断出测量中的漏靶和误触发事件，并剔除由此产生的坏值，测量结果更加准确可靠，具有工程应用价值。     

一种弹丸轴向加速度测量方法和装置

弹丸质心轴向加速度是一维弹道修正引信进行射程修正的重要参数,为了消除加速度计安装在远离弹丸质心所引起的离心加速度,提出了一种双加速度计纵向排列测量质心轴向加速度的方法.利用弹道初始参数随机值和弹道方程生成随机弹道作为实际弹道进行仿真分析,仿真结果表明加速度测量误差小于180 mg.设计了加速度测量装置,进行了马歇特冲击锤抗过载实验,过载试验表明测量装置可承受15000 g的发射过载,具有过载生存和过载工作的能力.     

双药室喷管气流反推减后坐机理

为解决发射高初速榴弹的榴弹机枪系统后坐力大的问题,提出了一种双药室拉瓦尔喷管气流反推减后坐技术.设计了适用于高速榴弹机枪系统的双药室拉瓦尔喷管减后坐装置,利用一维非定常流理论推导了双药室喷管低后坐武器的内弹道阶段和后效期阶段的气体动力学方程;将试验测得的压力峰值、弹丸初速及后坐力与仿真数值进行对比,验证建立的双药室喷管气流反推减后坐计算模型的正确合理性;计算双药室喷管低后坐武器后药室、前药室、导气室及喷管气室的压力,并分析压力参数随时间变化规律;对比分析双药室喷管武器与普通武器的膛压曲线、弹丸速度曲线,重点分析双药室喷管内气流压力、温度、密度和速度随时间变化曲线及在喷管内分布状况;探讨了后药室装药量、喷管导气孔直径及喷管内经对武器喷管反推力、喷管减后坐效率、弹丸初速等武器发射性能的影响.研究结果表明,在保持弹丸初速不变的情况下,合理匹配双药室减后坐结构参数,采用双药室喷管气流减后坐技术可实现武器低后坐发射的目的.     

近地小行星探测转移轨道方案设计与优化

探测小行星转移轨道的设计不同于传统的飞行器轨道设计,由于需要更多的能量,仅依靠冲量轨道转移难于实现,针对此问题,以近地小行星3288 Seleucus为例,采用了先将飞行器递推至以2 a为周期的日心大椭圆轨道的远日点,加深空机动使之再次与地球相遇,进行借力飞行的轨道转移技术,设计了其转移轨道.为了进一步减少此探测任务在轨道转移方面所需的总的能量,采用了变分与主矢量原理推导出了总的速度增量对自由变量的偏导数,把复杂的多维非线性轨道优化问题归结为一个多维参数优化问题,并利用梯度下降法,对所设计的探测3288 Seleucus小行星的转移轨道方案进行了优化.数学仿真结果表明:这种地球借力飞行的轨道转移技术可有效的降低完成任务所需的总能量,特别是发射时所需的能量.     

载人小行星探测最优两脉冲转移轨道优化设计

为实现对目标小行星的载人探测,提出一种时间严格约束条件下的最优两脉冲往返转移轨道设计与优化方法.针对载人小行星探测任务的特点,建立了两脉冲转移轨道设计方案,初步设计了两脉冲往返转移轨道,并且利用序列二次规划算法进行了轨道优化,得到了各转移阶段的发射、到达窗口和最优往返转移轨道.仿真结果表明,给出的最优两脉冲往返转移轨道单次施加脉冲能够控制在5 km/s以内,可以满足未来300 d内的能量较小的载人小行星探测任务.     

Pseudospectral method based trajectory optimization and fairing rejection time analysis of solid launch vehicle

The problem of real-time trajectory optimization for small solid launch vehicle of operational responsive space (ORS) was studied by using pseudospectral method. According to the characteristic of the trajectory design, the dynamics model was set up in the inertia right-angled reference frame, and the equation and parameter at the orbit injection point were simplified and converted. The infinite dimension dynamic optimal control problem was converted to a finite dimension static state optimization problem and the algorithm reduced the complexity so as to become a general algorithm in trajectories optimization. With the trajectories optimization of a three-stage solid vehicle with a liquor upper stage as example, the model of the trajectory optimization was set up and simulations were carried out. The results demonstrated the advantage and validity of the pseudospectral method. The rejection time of fairing was also analyzed by the simulation results, and the optimal flight procedure and trajectory were obtained.     

变信赖域序列凸规划RLV再入轨迹在线重构

针对可重复使用运载器（RLV）的再入轨迹重构问题,提出一种基于变信赖域序列凸规划的RLV再入轨迹快速求解方法. 首先,通过离散化及对非凸约束的线性化处理,将RLV的非凸轨迹优化问题转换为凸优化问题,然后通过序列凸规划方法对凸优化问题进行求解. 在序列凸规划求解过程的初始迭代中,采用预测校正算法对初值猜测轨迹进行设计,确定轨迹求解的终端时间;在后续迭代过程中,设计基于优化性能指标的信赖域更新策略,提升算法的收敛性能. 在轨迹快速求解方法的基础上,考虑RLV再入过程中可能发生的突发事件,如实际轨迹大幅度偏离参考轨迹或目标点变更,基于变化的初值约束及终端约束在线重构轨迹,并结合重构轨迹和LQR（Linear quadratic regulator）方法设计再入制导律实现对重构轨迹的有效跟踪. 最后,将此设计方法与Gauss伪谱法及传统序列凸规划算法进行仿真对比验证. 仿真结果表明:变信赖域序列凸规划方法相较于伪谱法和传统的序列凸规划方法在轨迹求解实时性及收敛性方面有较大的提升,具备应用于轨迹在线重构的能力,此外,所提出的轨迹在线重构方法具备良好的鲁棒性以及抗扰性.     

基于脉冲机动的引力辅助深空探测轨道设计

以借助金星引力的火星探测器轨道设计为背景,针对借力前后可能存在的速度不匹配问题,提出了一种施加脉冲机动的解决方式。首先以借力飞行的基本理论为基础,推导了施加脉冲的实现过程。其次,探讨了基于等高线图的引力辅助轨道设计方法,当速度不匹配时,不存在无动力的借力飞行,针对可能发生的速度不匹配的情况,文章采用在引力辅助过程完成之后,施加脉冲,提高探测器的速度,实现了速度不匹配的借力飞行情况。最后研究了遗传算法在引力辅助轨道设计中的应用,以金星借力的火星探测轨道为例,同样在无动力的引力辅助不满足要求的情况下,研究了基于遗传算法的引力辅助轨道优化设计流程,得出与等高线图法基本一致的结果。对两种方法的结果进行比较分析,验证了施加脉冲机动的方法在引力辅助轨道设计中的适用性。     

运载火箭外测安全系统地面测试设备仿真训练系统

为使航天科技人员迅速掌握运载火箭外测安全系统地面检测设备的工作原理、工作过程及检测程序.针对外测安全系统在火箭飞行过程中的地位和作用,论证了基于网络模型的功能仿真设计方案和仿真训练方法.提出了运载火箭外测安全系统地面测试设备仿真训练系统实现的原则与目标,确定了系统的功能需求和软硬件环境,完成了系统框架设计.在系统软件开发环境下,充分利用网络技术和多媒体手段,对设备原理模块和工作过程仿真模块进行了论证.本训练系统能提供较为完备的交互式仿真训练手段.     

Ivar asteroid rendezvous mission system scenario and trajectory design

The asteroid exploration opportunities are searched and calculated with launch dates in 2006 to 2010, and with asteroid Ivar 1627 as the target, the spacecraft and its subsystems are designed and analyzed, and the transfer trajectory is designed using △VEGA technology for the asteroid rendezvous. The design results satisfied the energy requirements for small explorers.     

不同构型潜射航行器倾斜出水流场演化特性

研究头部构型、发射角度、发射速度对潜射航行器跨介质出水载荷及水流场演化特性的影响.基于潜射航行器跨介质出水弹射试验及数值仿真数据,采用统计学相关分析与跨介质水动力、水流场演变特性相结合的方式,揭示各试验影响因素对航行器跨介质水流场特性的影响及机理.研究结果表明,各因素影响航行器跨介质稳定性的程度关系为:头部构型>发射角度>发射速度.影响潜射航行器跨介质出水载荷及水流场演化稳定特性的因素如下:1)头部构型差异引起流场脱落涡强度与脱落涡频率的不同,影响了湍动能耗散(最大耗散为0.075 J);2)发射角度不同引起了航行器运动状态与分力的改变;3)发射速度不同引起的初始动能不同诱发跨介质动能耗散不一.     

基于流形插入的日地系Halo轨道转移轨道设计

研究了入轨点在流形上不同点的Halo轨道转移轨道设计。首先给出了仿真的数学模型,计算了Halo轨道及与其相连的不变流形,然后简单介绍了转移轨道设计的微分修正方法,最后以Halo轨道距离地球最近的流形为标称流形,使用微分修正算法计算入轨点在流形上不同点的转移轨道,分析入轨点对转移轨道需要的速度增量、飞行时间的影响。数值仿真表明,入轨点机动速度存在3个局部极小值;相比ISEE-3卫星,在飞行时间相同的条件下,在第2个局部极小值附近进行流形插入可以节省约10m/s的速度增量。     

智能雷发射初始条件的正交优化设计

为了评估发射初始条件对智能雷扫描捕获目标概率的综合影响,利用飞行动力学仿真软件模拟了智能雷飞行扫描运动过程。在分析了发射初始条件对智能雷飞行扫描运动影响的基础上,以影响智能雷飞行运动状态的自转角速度、章动角、进动角等主要因素为设计变量,以扫描捕获概率最高为目标函数值,应用正交优化设计方法求出了发射初始条件的最优组合。结果表明：经过正交优化发射初始条件后的智能雷,扫描轨迹的偏移量减小,扫描圆的横向幅度增大,飞行扫描轨迹趋于良好,扫描捕获概率得到提高．