非线性力矩作用下气动偏心弹丸强迫圆锥运动稳定性条件

为了指导无伞末敏弹等气动非对称弹丸的结构设计和气动设计,建立了气动偏心弹丸在三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的攻角方程,运用平均法求解了方程的近似解析解及其线性变分方程。在此基础上,根据Hurwitz判别准则,得到了气动偏心弹丸做强迫圆锥运动的渐近稳定条件,分析了该条件的物理意义,并应用数值计算算例对该条件进行了验证。结果表明,当自转角速度和气动偏心角满足一定的约束条件时,三次方非线性静力矩和二次方非线性赤道阻尼力矩作用下的弹丸可以实现固定攻角的稳定强迫圆锥运动。     

火箭运动的非线性动稳定判据

本文详细地讨论了非线性马格努斯力矩、赤道阻尼力矩和俯仰力矩对火箭运动的影响;引入非线性动稳定因子概念,并利用它给出火箭13种稳定运动的条件。本文给出的近似解析解可以作为根据射击试验测试的攻角数据求气动力系数的理论模型。     

转速闭锁对远程弹箭的影响

针对远程弹箭研制过程出现的飞行不稳定现象,研究了远程弹箭诱导滚转力矩与诱导侧向力矩的形成机理,推导了在诱导滚转力矩与诱导侧向力矩作用下转速闭锁与似月运动的形成条件,对转速闭锁的形成进行了数值仿真验证.结果表明,转速闭锁的存在使火箭无法达到设计转速,使远程弹箭做较长时间的大振幅锥形运动,全弹道阻力增大、射程减小,严重时会造成飞行失稳.通过减小诱导滚转力矩和发射初始扰动、适当增大导转力矩等方法可对其进行抑制.     

空气动力非对称弹丸大攻角旋转共振运动研究及应用

弹丸旋转时,空气动力非对称会对弹丸的角运动产生周期性的强迫干扰,在一定条件下,可以形成弹丸纵轴相对于速度矢量成一定角度的旋转运动,这种旋转运动可用于实现无伞末敏弹的稳态扫描。在考虑弹丸所受非对称空气动力与其他力和力矩的前提下,建立了弹丸的运动微分方程,推导出了复数形式的攻角方程。以攻角方程为基础,探讨了弹丸形成稳定旋转共振状态的条件。针对某空气动力非对称弹丸进行了仿真计算,结果表明：空气动力非对称弹丸在一定条件下可以形成旋转共振运动,为无伞末敏弹的气动设计提供了理论参考。     

高空条件下远程弹箭的弹道特性计算分析

为研究高空条件下远程弹箭的弹道特性,基于稀薄气体动力学的分子运动论初步推导了远程火箭在高空稀薄气体中的阻力系数表达式,计算分析了在稀薄气体中阻力系数随马赫数和攻角的变化.提出了远程弹箭的弹道计算中应考虑高空稀薄气体的影响,全弹道阻力系数应兼顾稠密大气与稀薄大气中的阻力系数结合使用.计算结果表明,当攻角与马赫数相同时,阻力系数随着弹道高度的增加而增大,稀薄空气中阻力系数大于稠密空气中阻力系数,采用稠密大气与稀薄大气数据结合使用的阻力系数计算得到的射程小于完全采用稠密大气中阻力系数计算得到的射程.     

气动偏心角对非对称翼末敏弹扫描运动的影响规律研究

针对非对称尾翼末敏弹的结构特点,建立适合力学分析的坐标系,分析考虑气动偏心角和大攻角非线性时的力和力矩模型,推导出六自由度运动微分方程组。以某非对称末敏弹结构为例进行数值仿真计算,计算结果与实验数据相吻合,表明：与非对称翼展开方向一致的气动偏心角能够诱导弹体产生稳定螺旋扫描运动,且扫描角必定与气动偏心角共面,扫描转速随气动偏心角的增大而减小,扫描角随气动偏心角的增大而增大,且大致成线性关系,为非对称翼末敏弹的结构设计和气动设计提供了理论参考。     

火箭亚跨超声速气动特性数值研究

为研究不同攻角、马赫数下火箭的气动特性,采用有限体积法,对某型火箭在亚跨超声速来流条件下的流场进行了数值模拟,给出了阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数、升阻比以及压力中心随攻角、马赫数的变化规律,结果表明:小攻角和大攻角条件下,阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数和压力中心随攻角表现出不同的特性,且与马赫数也有很大关系;不同马赫数下,升阻比最大值基本在22°～26°攻角范围内取得。     

旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据

为获得旋转尾翼弹箭极限圆锥运动稳定判据,针对现有理论方法的不足,提出了改进理论模型。该模型通过对弹箭在准圆运动状态下的振幅平面方程进行泰勒展开,从而充分考虑幅值变化对振幅平面方程中根号项取值的影响;在此基础上,根据不同参数取值情况,对其非零奇点的存在性和稳定性进行分析,导出了弹箭在非线性静力矩和非线性马格努斯力矩作用下形成稳定极限圆锥运动的解析判据,并给出两条仅与攻角方程初始参数相关的综合判据条件J₁>0和J₂>0;以某型旋转尾翼弹箭气动及结构特征参数为例,对所得理论判据进行了验证。研究结果表明,给出的稳定极限圆锥运动形成判据,与现有理论结果相比,更为全面且明确,利用所得判据条件,可方便准确地对弹箭极限圆锥运动特性进行分析判断。     

非对称×形折叠翼巡飞弹气动特性数值研究

为了研究非对称×形折叠翼巡飞弹的气动特性,在保证弹径、弹长、舵翼的弦长和暴露展长相同的情况下,分别开展了对称×形折叠翼气动布局与非对称×形折叠翼气动布局巡飞弹气动特性的数值模拟,对比了两者侧向力系数、滚转力矩系数、升力系数以及阻力系数,发现与×形翼气动布局相比,非对称×形折叠翼气动布局产生了侧向力与滚转力矩。进一步分析了非对称×形折叠翼气动布局产生侧向力与滚转力矩的原因。结果表明：在亚音速条件下,非对称×形折叠翼气动布局的升力系数与阻力系数随着攻角和马赫数的增大而增大;非对称×形折叠翼气动布局由于舵翼沿着弹身是非对称布置的,导致了非对称的气动干扰,从而产生了侧向力和滚转力矩。非对称×形折叠翼气动布局的侧向力系数随着马赫数的增大而增大,随着攻角的增大呈现先增大后减小再增大的趋势,滚转力矩系数随着攻角和马赫数的变化较为复杂。     

RBCC巡航飞行器气动耦合特性数值分析

以火箭基组合循环（RBCC）发动机为动力的高超声速巡航飞行器的气动力、推进系统、结构之间存在很强的耦合作用,文中基于二维无粘可压缩流理论和单步有限化学反应模型对此飞行器在巡航状态进行了一体化数值计算以分析这种耦合特性.考虑了不同飞行攻角、不同燃料流率下气动参数,包括升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数的变化规律.结果显示,增加飞行攻角,可以提高飞行器升力,同时阻力也相应提高,但升阻比是先快速增加,然后逐渐达到某一最大值,俯仰力矩随飞行攻角的增大而减小;增加发动机的燃料流率,飞行器升力将相应提高,而阻力基本没有变化,升阻比提高,而俯仰力矩降低.     

弹道修正弹末段脉冲推力控制研究

研究了弹道修正弹末段脉冲推力控制的应用.通过对弹上脉冲推力控制器布置、激光探测器工作过程和弹丸受力情况的分析,建立了俯仰平面内弹道修正弹末段脉冲推力控制的弹道模型,研究了脉冲推力的射程修正能力及非质心脉冲推力对弹体姿态的影响.仿真结果表明,在非质心脉冲推力作用情况下,由于弹体自身阻尼小,脉冲控制力矩使弹体摆动的角度大、过渡过程时间长,很难采用闭环控制的弹体追踪制导律.     

灰色预测模型在反舰导弹靶试数据分析中的应用

在导弹飞行末段遥测信号缺失的情况下，采用灰色预测模型对导弹飞行末段的运动参数进行数据重现是一种较为可信的方法．本文以某反舰导弹靶试数据为例，应用灰色预测模型对导弹靶试时刻的运动参数进行预测，并对导弹的弹着角进行了评估．     

着靶姿态对半穿甲战斗部穿甲过程的影响

利用LS-DYNA对半穿甲战斗部着靶时不同着角和攻角对穿甲过程的影响进行研究,进行了在着靶速度为2Ma,靶厚为50mm,着角、攻角分别为0°、10°、20°条件下的侵彻数值模拟.仿真结果证明,着靶时着角、攻角均对穿甲过程产生影响,且攻角的影响更大.     

无动力动能弹命中角约束变结构导引律研究

基于变结构控制理论推导得出一种命中角约束下的导引律。以某型动能弹为例,分别针对固定目标和慢速移动目标开展了弹道仿真。计算结果发现,无论是打击固定目标还是慢速移动目标,动能弹都能够以指定的终端角度准确命中,而且命中目标时,动能弹的攻角和侧滑角均保持为0°,有利于提升动能弹的打击效果。动能弹在整个过程中,过载、攻角和侧滑角均满足限制条件,说明该弹着角约束导引律是可行的。     

液体动力陀螺仪快速启动系统稳定性分析

液体动力陀螺仪是远程简易控制火箭姿态控制系统的关键敏感元件。文中给出了一种新的电磁控制方案,在火箭弹发射准备阶段,使陀螺轴快速趋近于弹轴并对其进行跟踪。借助液体动力陀螺仪的信号检测线圈给出陀螺惯性轴相对于弹轴的离轴角信号,经适当变换后送至电锁控制线圈,即可产生电磁控制力矩,促使陀螺轴向降低离轴角的方向进动,从而使发射后陀螺仪能正确感受弹轴的方向变化。导出了控制系统的理论模型,并使用李亚普诺夫直接法研究了系统的稳定性,给出了控制系统的稳定条件;同时就弹轴摆动对陀螺惯性轴的影响进行了仿真研究,仿真结果验证了算法的有效性。     

一类滚转弹的补偿解耦方法

由滚转产生的舵机空间耦合传递函数得出控制力矩偏转角;按动态特性差异分别分析了马格努斯力矩、陀螺力矩,得出了弹体稳态情况下的响应力矩角偏差,对控制力矩偏转角度进行了指令补偿解耦,可以获得期望的控制效果.研究表明,引入阻尼回路补偿可以大大削弱陀螺效应产生的快速振荡现象,结合稳态解耦方法可以达到较好的控制精度.     

反舰导弹突击岛礁区舰船末制导雷达开机距离和角度研究

为从战术层面提高雷达制导反舰导弹导引头截获岛礁区舰船的能力,在分析雷达导引头截获岛礁区舰船必要条件的基础上,建立了导弹、目标舰船与岛礁的位置关系模型,推导得到末制导雷达开机距离、攻击方位同岛目距离差、角度差的关系表达式,为判断是否满足截获条件提供了依据,并进行了仿真分析.研究成果为优化雷达制导反舰导弹攻击岛礁区目标舰船的作战使用奠定了基础.     

潜射线导鱼雷蛇形弹道设计及仿真研究

在线导鱼雷攻击过程中,当只有目标方位信息且目标舷角很小时不利于鱼雷捕获目标,为解决该问题,阐述了蛇形弹道搜索的概念,提出了2种线导鱼雷蛇形弹道搜索使用时机。建立蛇形弹道搜索控制模型,并进行了仿真验证。研究结果表明：采用线导加尾流自导蛇形弹道搜索在只有目标方位信息且小目标舷角情况下可以有效提高鱼雷捕获目标尾流的概率,为解决进入尾流舷别不确定给攻击带来的问题,又提出了利用尾流自导加声自导攻击目标的组合使用方法,该方法可保证鱼雷命中目标概率;采用线导加声自导蛇形弹道搜索在目标方位无效情况下可以有效扩大鱼雷机动范围,捕获目标概率要高于直航搜索捕获目标概率。