曲面地表对弹道影响的一种计算方法

针对曲面地表对弹道影响的计算方法,分析了椭球地表情况下重力的算法以及落地点的确定方法,提出了使用内切圆球逼近椭球地表的方法建立等效圆球地表模型,研究了内切圆球半径的计算方法.比较了椭球地表弹道模型、圆球地表弹道模型以及平面地表弹道模型.结果表明,新建立的圆球地表弹道模型比椭球地表弹道模型简单,比平面地表弹道模型有更高的精度.     

单炮多发同时弹着的局部插值算法与并行加速

为提高单炮多发同时弹着的弹道计算精度,基于标准条件下二维质点弹道方程和真空二维弹道斜射程公式,提出了一种局部插值算法。通过缩小插值区间加密插值序列提高弹道计算精度,研究了该局部插值算法的MPI并行实现方法,该方法可有效减少弹道计算消耗的时间,保证计算耗时满足战场要求。给出了并行计算的任务分配方案和并行效率的计算。并行效率与计算核心数量的关系表明弹道计算机的CPU核心数存在一个上限。以5～15 km射程的同时弹着弹道计算为例,验证了该文算法的有效性和高效性。     

考虑地球曲率情况下两点距离问题的求解

从利用两点经纬度坐标求其距离和使用已知的距离位置关系反推某点经纬度坐标两个方面,对比正球体两点距算法,推导了椭球体两点距算法。通过计算椭球扁率,将经纬度坐标转换为直角坐标,结合高度因素进行计算可以得到更精确的结果。通过数据误差分析和与地图查询数据的对比,对算法的精度和适用范围进行了分析。对于精确制导武器,采用椭球体两点距算法能够得到更高精度的结果,具有重要意义。     

旋转稳定炮弹降阶的刚体弹道方程及其应用

提供了一个精确的刚体弹道模型，本模型除了假设弹为刚体外，别无任何简化假设，在此基础上导出了降阶刚体弹道模型，本模型计算结果与刚体弹道模型几乎完全相同（计算结果误差小于1米），而计算速度则比刚体弹道模型快几十倍，最后分析了降价的物理意义，从理论上证明了降阶后计算精度高的必然性。降阶刚体弹道模型可用于射表编拟，对于改进编拟方法能起重大作用。由于本文所提供的简化模型不是在质点弹道的基础上进行修补，而是在刚体弹道的基础上作最小程度的简化，所以计算精度很高，而且建立的步骤简单明了。     

高空远程弹箭精确弹道模型

针对高空远程弹箭,研究了地球为椭球体时的重力偏心.在已有弹道模型的基础上,全面考虑了重力偏心、重力加速度随高度与纬度的变化、地表曲率、柯氏惯性力、雷诺数随高度的变化等"小量"对弹道的影响,建立了适合高空远程弹箭的精确弹道数学模型,并与低空条件下不考虑以上因素的情况进行了对比分析.结果表明,考虑了重力偏心等因素的影响后计算射程与不考虑的情况下差别较明显,以往忽略或简化的"小量"在高空远程条件下对弹道产生的影响不容忽视.     

末制导迫弹脉冲控制建模与仿真

为研究迫弹在弹道末段受脉冲推力控制时的运动规律,分析了迫弹受到的脉冲发动机的控制力和控制力矩,建立了有控弹道模型.根据弹道参数和目标参数,确定了脉冲作用方位,给出了脉冲点火序号算法.利用上述模型和算法进行了仿真计算,得到射程修正图表和攻角变化曲线.对于算例中给定的±200m射程偏差,在弹道末段使用脉冲控制能将射程偏差修正至约±10 m.结果表明,该模型和算法适用于脉冲控制方案的数值仿真和计算分析.     

旋转稳定弹弹道计算模型及软件研究（一）——模型自动切换式旋转稳定弹弹道计算方法

阐述了旋转稳定弹弹道计算的长型自动切换方法，它使得扰动弹道计算速度比单纯使用刚体六自由度模型的计算速度快很多倍并保持相同的计算精度。     

基于双旋运动弹道修正弹系统建模

针对配装弹道修正组件的炮弹,其外弹道飞行过程中受力特性和运动状态相较于传统炮弹发生了较大改变,为准确描述修正弹的运动规律,提出了基于双旋运动的弹道修正弹系统建模方法。该方法通过分析修正组件与弹体之间的运动特点,建立运动约束关系,选择适宜的坐标系,利用多刚体理论建立起完整的适用于多种型号的修正弹弹道模型。仿真和飞行试验结果表明,所建立的数学模型可对弹丸的运动状态进行准确的描述,仿真结果与实际弹丸落点偏差小于弹丸射程的5‰,符合精度要求。     

远程火箭末敏弹弹道特性仿真

为研究远程火箭末敏弹弹道特性,应用弹道理论和控制理论,建立了远程火箭末敏弹母弹弹道方程;引入多体系统动力学理论,分析了末敏弹系统伞、伞盘、弹等刚体间的力学关系,考虑了系统的连接方式和约束,分析了伞绳弹性,建立了末敏弹在减速运动和稳态扫描段的完整运动模型.编制了远程火箭末敏弹弹道仿真软件,进行了末敏弹全弹道数字仿真,并得到了部分试验验证,分析了末敏弹弹道特性.为远程火箭末敏弹射击精度仿真和减少精度试验用弹量奠定了基础.     

弹体条件和弹射条件对无安定器航弹射程的影响

为说明弹体条件和弹射条件对投弹精度的影响特点,依据理想条件下的无安定器航弹弹道模型,采用计算机仿真方法,量化了无安定器航弹初始俯仰角速度与航弹射程的关系;根据无安定器航弹的弹体特征和投放系统结构特点,建立了弹体条件和弹射条件与航弹初始俯仰角速度的基本关系式,定量分析了弹射冲量、质心位置对无安定器航弹射程的影响.仿真结果表明,弹射冲量变化通过引起初始俯仰角速度的差异将导致射程的较大改变;质心位置的变化对航弹的射程也有较大影响.研究结果对科学制定飞机挂弹系统的设计指标、提高航弹投弹精度有重要参考价值.     

基于弹道精确测量的射表编拟方法研究

射表试验弹药消耗大、试验周期长是长期存在的问题。针对此问题,根据刚体弹道理论,建立了弹箭六自由度弹道微分方程。开展了飞行诸元关于各气动参数的灵敏度分析,通过仿真计算,对弹箭气动参数准确辨识方法和全弹道符合计算方法进行了研究,初步形成了基于弹道精确测量的射表编拟新方法。仿真结果表明,新方法能够较准确辨识出弹箭气动参数,计算弹道与实际弹道一致性更好,更能反映弹箭的真实飞行状态。研究成果为改变射表试验消耗大、周期长的问题,进一步提高射表精度和射表编拟技术奠定了理论基础。     

大长径比弹箭在飞行时的柔性变形特性分析

对于远程火箭和杆式穿甲弹这类细长飞行体来说 ,随着弹体长径比的增大和飞行速度的提高 ,其在空中的柔性变形已经不可忽略 ,变形的大小可能远超过弹箭设计时所允许的公差 ,将严重影响弹箭的飞行性能。本文提出了大长径比弹箭在飞行时柔性弯曲的动力学模型和有限元模型 ,并对柔性变形进行了仿真分析 ,讨论了飞行速度和长径比等参数对飞行体变形的影响。研究结果对细长弹箭的设计具有一定参考价值     

滑翔增程弹方案弹道特性的研究

阐述了滑翔增程弹的飞行原理，建立了滑翔增程弹的方案弹道模型，通过数值计算得到了滑翔增程弹方案弹道的形状特征、弹丸飞行速度沿全弹道的变化规律和最大射程角的特点，对今后进行滑翔增程弹的设计有重要促进作用。     

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。     

弹道修正弹技术发展综述

炮弹在发射和飞行的过程中,受各种随机误差的影响,造成射弹散布。设法减小或控制随机误差影响、改善炮弹地面密集度,始终是常规弹箭技术研究的方向。近年来研究者另辟蹊径,发展和研究了弹道修正理论与技术,即通过对一段实测飞行弹道参数的在线误差影响辨识,后续弹道预报,并通过弹上简易机构进行弹道修正调节,实现低成本下大幅度改善炮弹地面密集度。该文综合近年来国内外部分文献资料报道,结合多年的研究经验,对弹道修正弹技术的特点、难点及其工程应用中存在的射程扩展量等作一介绍,对未来的技术发展作一展望,以期为从事这方面研究的人员提供参考。     

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。     

弹体高速入水弯曲弹道实验研究

通过模型高速入水实验,利用高速摄像机拍摄了弹体入水过程和空泡形态演变过程,得到了4种头部外形模型的弹道曲线,并分析了头型、入水角、入水速度对水下弹道的影响。研究结果表明：椭圆斜截头弹体由于其特殊的头部更容易产生偏向水面的弯曲弹道,而其他3种弹体在一定速度内弹道比较稳定,基本趋于直线,虽然在有些工况下弹道发生了偏转,这是由于弹体加工过程中结构误差等造成的弹道不稳定性;入水角对弹道影响比较显著,小的入水角条件下弹体迅速向水面偏转,而入水角增大到一定程度时弹道向缸体底部偏转。所得结论可为高速入水武器的研究提供参考。     

基于误差模型和扰动量辨识的射程修正方法

建立了理想姿态控制下的射程误差模型,研究了射程误差模型的物理本质、泛函表达形式及射程预测精度.理论分析结果表明,射程偏差和主动段终点参数都是扰动因素的函数,射程预测过程实际上是先利用弹道观测参数辨识扰动因素,再由扰动因素对射程进行预测的过程,得出射程预测精度取决于对射程扰动量辨识精度的结论.提出了一种基于扰动量辨识和误差模型的射程修正方法,获得了良好的仿真效果.     

大长径比弹箭飞行中的共振条件研究

从弹簧空间摆动和弹性振动耦合的动力学模型出发,对弹箭飞行过程中的共振不稳定性问题进行了研究。在非动态耦合的情况下,得到了一阶弹性振动的共振频率和共振条件。在考虑动态耦合时,推导了一阶振动模态下的频率方程,建立了用于求解N阶振动模态下共振频率的特征矩阵。