導彈飛行力學資料

導彈飛行力學資料一、名詞解釋1壓力中心：總空氣動力作用線與飛行器縱軸的交點；焦點：由迎角α所引起的那部分升力Yα?α的作用點；操縱效率：舵面偏轉(zhuǎn)單位角度時所引起的操縱力矩系數(shù)；靜穩(wěn)定性：由迎角或側滑角的增量?α和?β所引起的附加靜穩(wěn)定力矩具有消除?α和?β絕對值的趨勢。靜穩(wěn)定度：單位迎角α或側滑角β引起的靜穩(wěn)定力矩，即mcy、mcz、mcz。靜穩(wěn)定性:由迎角或側滑角的增量所引起的附加靜穩(wěn)定力矩具有消除該增量絕對值的趨勢。zxy4.需用過載：沿給定彈道飛行所需要的法向過載；可用過載：舵面偏轉(zhuǎn)到最大時平衡飛行器所能提供的法向過載；極限過載:與臨界迎角所對應的法向過載；彈體限制過載：彈體結構所能承受的最大法向過載。5.平衡迎角、平衡側滑角和平衡舵偏角:飛行器滿足“瞬時平衡假設”力矩平衡關系式時的迎角、側滑角和舵偏角6.在擾動因素的作用下，導彈將離開基準運動狀態(tài)。當擾動作用消失后，導彈經(jīng)過擾動運動后，具有又重新恢復到原來的飛行狀態(tài)的能力。8.失速：迎角增大到某一值時，如果其繼續(xù)增大，將導致升力不僅不增加，反而猛下降的現(xiàn)象。1．飛行器的靜穩(wěn)定性:恢復力矩具有消除附加迎角的趨勢。3．過載:可操縱力與重量的比值。5．三點導引法的攻擊禁區(qū):需用過載超過可用過載的區(qū)域。9．飛行器的操縱性:飛行器反映舵偏改變運動參數(shù)大小和快慢的能力。2．瞬時平衡假設：飛行器每時每刻都處于力矩平衡狀態(tài)。4．極限過載：與失速迎角所對應的過載。7．動態(tài)穩(wěn)定性：干擾使飛行器偏離基準運動，干擾取消后，飛行器能恢復到基準運動狀態(tài)的特性。飛行器的靜穩(wěn)定性：恢復力矩具有消除附加迎角的趨勢。1導引彈道、方案彈道:方案彈道：導彈按預定程序飛行時重心在空間運動的軌跡。導引彈道：視導彈為可控質(zhì)點，假設飛行速度是時間的已知函數(shù)，飛行控制系統(tǒng)理想工作，按運動學方程和導引方法所確定的彈道。4瞬時平衡假設的內(nèi)容：A控制系統(tǒng)理想工作、無誤差無時間延遲B忽略旋轉(zhuǎn)慣量C忽略導彈旋轉(zhuǎn)角速度對力矩的影響D忽略飛行中的隨機干擾對作用在導彈上的法向力的影響。假設的實質(zhì)：AB假設的實質(zhì)就是認為在整個有控飛行期間，導彈在任何瞬時都處于力矩平衡狀態(tài)。C假設的實質(zhì)就是忽略操縱機構偏轉(zhuǎn)后飛行器繞彈體軸旋轉(zhuǎn)的過渡過程。5過載：導彈的可操縱力與重量的比值。需用過載：導彈沿給定彈道正常飛行時所需用的法向過載，稱之為需用過載?？捎眠^載：當舵偏（操縱機構）轉(zhuǎn)至最大角度時，導彈所能產(chǎn)生的法向過載極限過載：對應于臨界迎角的法向過載稱為極限過載。6導引規(guī)律：根據(jù)一定的導引關系將導彈導向目標的運動規(guī)律，稱為導引規(guī)律，又稱其為“導引方法”。7攻擊禁區(qū)：追蹤法的攻擊禁區(qū)是指攻擊平面內(nèi)某一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)發(fā)射導彈時，導彈命中目標以前，需用過載將超過可用過載，而不能直接命中目標。8相對彈道：導彈重心相對于活動目標的運動軌跡。8．請給出以下特殊飛行情況下導彈的過載：鉛垂平面內(nèi)飛行時nz2=0，水平面內(nèi)飛行時ny2=1，直線飛行時ny2=cosθ=const,nz2=0，水平等速直線飛行時nx2=0,ny2=1,nz2=0。9．以鉛垂平面運動為例，彈道曲率半徑與法向過載關系的表達式為ρy2=V2/g(ny2?cosθ)。1理論彈道：又稱“未擾動”彈道或“基準彈道”。將導彈視為可控剛體，作為控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，將動力學方程、運動學方程、控制系統(tǒng)方程以及其他方程綜合在一起，通過數(shù)值積分而求得的彈道，且方程中所用的彈體結構參數(shù)、外形幾何參數(shù)、發(fā)動機的特性參數(shù)均取設計值，大氣參數(shù)取標準大氣值；控制系統(tǒng)參數(shù)取額定值；方程組的初始條件符合規(guī)定。2彈體坐標系：與導彈彈體固連的坐標系。動坐標系的一種。以導彈質(zhì)心為原點O，OX1軸與彈體縱軸重合，指向彈頭；OY1軸與OX1軸垂直，位于彈體縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，指向上為正；OZ1軸與彈體縱向?qū)ΨQ平面垂直，并于OX1、OY1軸組成右手坐標系。3彈道傾角：速度向量與水平面的夾角。速度向量向上時為正，向下為負。4追蹤法的攻擊禁區(qū)：是指攻擊平面內(nèi)某一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)發(fā)射導彈時，導彈命中目標以前，需用過載將超過可用過載，而不能直接命中目標。5平行接近法：指在整個導引過程中，目標先在空間保持平行移動的一種導引方法。9、方案彈道：導彈按預定程序飛行時重心在空間運動的軌跡。8、理想彈道：將導彈視為完全按理想控制規(guī)律飛行的質(zhì)點，其重心在空間運動的軌跡7.固化原理：在任意研究瞬時，將變質(zhì)量系的導彈視為虛擬剛體，把該瞬時導彈所包含的所有物質(zhì)固化在虛擬剛體上，同時，忽略一些影響導彈運動的次要因素，如彈體結構的彈性變形，哥氏慣性力，變分力等。6、短/長周期：由于共軛復根的師叔部分決定著擾動的衰減程度，而虛數(shù)部分決定這角頻率，所以當縱向自由擾動運動的性質(zhì)由兩對共軛復根來表示時，一對大復根決定的擾動運動分量，期形態(tài)是周期短，衰減快，屬于一種震蕩頻率高而振幅衰減快的運動，通常稱為短周期擾動運動，而另一對小復根所決定的擾動運動分量，則是振動頻率很低，震蕩周期長，衰減很慢的運動，稱為長周期擾動運動4、短周期運動：一對大復根決定的擾動運動分量，其形態(tài)是周期短衰減快，屬于一種振蕩頻率高而振幅衰減快的運動長周期運動：一對小復根決定的擾動運動分量，是振蕩頻率高很低而振蕩周期很長衰減很慢的運動10、小擾動：帶有控制系統(tǒng)的導彈，如果控制系統(tǒng)的工作正常，實際飛行的彈道總是與理想彈道相當接近的，實際飛行的運動參數(shù)也總是在理想彈道運動參數(shù)附近變化的，也就是導彈受到控制和干擾作用而產(chǎn)生的擾動，可以認為是一種小擾動88、系統(tǒng)凍結法：在研究導彈的動態(tài)特性時，如果未擾動彈道已經(jīng)給出，則在該彈道上任一點的運動參數(shù)和結構參數(shù)都為已知數(shù)值，可以近似的認為在這些點附近的小范圍內(nèi)，運動參數(shù)和結構參數(shù)都固定不變，具體而言，在小段時間動力系數(shù)可由彈道上某一點的運動參數(shù)來決定，這個點稱之為特性點，稼穡在特性點附近動力洗漱的值不變，或者說從特性點算起，在一小段時間內(nèi)動力系數(shù)為常數(shù)。二、簡答1．最優(yōu)制導律與經(jīng)典制導律的建立原則有何不同？答：不論經(jīng)典制導規(guī)律和現(xiàn)代制導規(guī)律，都是在導彈性能給定的條件下，使導彈盡快接近目標或者使導彈在接近目標的過程中付出的能量最小。最優(yōu)制導律建立原則：以最優(yōu)控制理論為基礎，在某一性能指標達到最優(yōu)(例如導彈飛行過程中付出的總的橫向過載最小、終端脫靶量最小、導彈與目標交回角具有特定的要求等)的條件下推導出來的。經(jīng)典制導律建立原則：以導彈快速接近目標為原則4．采用比例接近法，q&的變化對過載有什么影響？答：根據(jù)比例導引法的導引關系：θ&=kq&，轉(zhuǎn)彎速率θ&與q&成正比，因此彈道各點的法向加速度和需用法向過載也和q&成正比。若q&隨時間的增加而減小，且K的選擇滿足K>2r&，則彈道VcosηYZ=?過載逐漸減小，導彈飛行過程中彈道逐漸變得平直。否則若K不滿足以上條件，則q&隨時間的增加而增大，在接近目標的過程中，彈道上的過載也逐漸增大，在命中點附近，導彈要以無窮大的速率轉(zhuǎn)彎，導致此時過載也無窮大，從而脫靶。5．為什么要研究導彈的擾動運動？答：在研究理想彈道時，是基于如下假設：（1）大氣條件和起始條件完全符合規(guī)定；（2）導彈具有理想的操縱關系；（3）導彈的結構參數(shù)與原來規(guī)定的數(shù)值一樣。但是，導彈在實際運動過程中，其飛行條件與上述假設不完全相同，必然導致實際彈道與理想彈道之間存在偏差。這個偏差的變化規(guī)律直接影響者導彈的命中目標精度等戰(zhàn)術技術指標。所以要研究這個偏差的變化規(guī)律，即導彈的擾動運動。1．什么叫攻擊禁區(qū)？攻擊禁區(qū)圖與哪些因素有關？答：需用過載將超過可用過載的發(fā)射或飛行區(qū)域。與v、vm、v&、v&m、q、η、ηm、σ&m等因素有關。3．為什么研究飛行器的特性時既要考慮其靜穩(wěn)定性，又要考慮其動態(tài)穩(wěn)定性？靜穩(wěn)定性不能說明飛行器是否具有消除干擾，恢復到基準狀態(tài)的能力。2為什么說過載的投影能評定飛行器的機動性？答：導彈的機動性用切向過載和法向過載來評定，切向過載越大，導彈速度改變的越快；法向過載越大，在相同速度下導彈改變飛行方向的能力越強。nX2=1dV+sinθgdtn=Vdθ+cosθ2gdtnVcosθdψV2gdt由此方程可以看出，過載在彈道系各軸上的投影表征著改變飛行速度大小和方向的能力。45、什么叫攻擊禁區(qū)？攻擊禁區(qū)圖與哪些因素有關？需用過載將超過可用過載的發(fā)射或飛行區(qū)域。與V、Vm、V.、Vm.、q、η、ηm、σm.等因素有關4.比例接近法中比例系數(shù)與制導系統(tǒng)有什么關系？應如何選取比例系數(shù)？在選取比例系數(shù)時，因從以下幾個方面綜合考慮：1考慮q收斂對K的限制，使K足夠大,限制下限；2可用過載限制了K的上限；3制導系統(tǒng)限制了K的上限。7、1．追蹤法、平行接近法、比例導引法、三點法及角度法各導引方法的定義、導引關系式及其優(yōu)、缺點。答：追蹤法：又稱“零前置角導引方法”，指導彈在攻擊目標的過程中，其速度向量始終指向目標，此時，導彈速度與瞄準線之間的夾角為零，即前置角為零。追蹤法的導引關系式η=0或q=σ。優(yōu)點：制導系統(tǒng)簡單。缺點：相對速度落后于目標速度，要繞到目標正后方攻擊，不能實施全向攻擊，彈道需用過載大。平行接近法：就是導彈在攻擊目標的過程中，目標線在空間保持平行移動的一種導引方法。平行接近法的導引關系式ε1=dq/dt=0優(yōu)點：彈道曲率小、所需法向過載小、可實現(xiàn)全向攻擊。缺點：對制導系統(tǒng)要求很高，制導系統(tǒng)復雜，很難付諸實施比例導引法：就是導彈速度向量的轉(zhuǎn)動角速度與目標瞄準線的轉(zhuǎn)動角速度成比例的導引方法。比例導引法的導引關系式K*dq/dt=dσ/dt優(yōu)點：1可得到較為平直的彈道2導彈具有較為富裕的機動能力3選擇合適的參數(shù)組合，可使全彈道上的需用過載小于可用過載而實現(xiàn)全向攻擊。4對瞄準發(fā)射的初始條件要求不嚴。5技術實施簡單可行。缺點：1速度不安化對命中點過載有影響。2攻擊方向?qū)^載也有影響。三點法：是指在攻擊目標的過程中，導彈始終位于導引站和目標的連線上，即導引站、導彈、目標三點成一直線的導引法，它是遙控導彈的導引方法之一。三點。法導引關系為ε=εm優(yōu)點：1技術實施簡單2抗干擾能力強缺點：1迎擊目標時，命中點的法向過載最大，越接近目標彈道越彎，對攻擊高空目標很不利。2三點法中補償信號不易形成，由目標機動所引起的動態(tài)誤差難于補償，因此往往形成偏離波束中心線十幾公尺的動態(tài)誤差。2選擇導引方法的一般原則。答：選擇導引方法的一般原則：過載要??；技術實施簡單；抗目標機動性好；抗干擾性能好。3．應用采用三點導引法的彈道與其等法向加速度曲線和主梯度線的關系，討論迎擊和尾追兩種攻擊方式情況下的需用過載變化特點。答：三點法的主梯度線：等法向加速度曲線最低點的連線。在主梯度線左邊的彈道，首先與θ&較大的等法向加速度曲線相交，然后與θ&較小的相交，彈道的法向加速度隨矢徑的增大而減小，發(fā)射點加速度最大，命中點法相加速度最小。因此，此時彈道需用過載也是在發(fā)射點最大，然后隨矢徑的增大而減小，在命中點彈道需用過載最小。這對應于尾追攻擊時的彈道。在主梯度線右邊的彈道，首先與θ&較小的等法向加速度曲線相交，然后與θ&較大的相交，彈道的法向加速度隨矢徑的增大而增大，在命中點法相加速度最大。因此，此時彈道需用過載是在發(fā)射點最小，然后隨矢徑的增大而增大，在命中點彈道需用過載最大，這樣的彈道末段都比較彎曲。這對應于迎擊時的彈道。2．導彈質(zhì)心移動的動力學方程和繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學方程分別在什么坐標系中建立有最簡單的形式？并簡述坐標系的定義。答：彈道固連坐標系與彈體固連坐標系。彈道固連坐標系的原點位于導彈的瞬時慣性中心，OX2軸與導彈速度方向一致，OY2軸垂直O(jiān)X軸且位于包含速度的鉛垂平面，OZ2軸與OX2軸和OY2軸組成右手直角坐標系；彈體固連坐標系的原點位于導彈的瞬時慣性中心，OX1軸與導彈縱軸方向一致，OY1軸垂直O(jiān)X1軸且位于導彈的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，OZ1軸與OX1軸和OY1軸組成右手直角坐標系。5．動態(tài)穩(wěn)定性和靜穩(wěn)定性分別是如何定義的？兩者的區(qū)別是什么？縱向短周期擾動運動的動態(tài)穩(wěn)定性和靜穩(wěn)定性關系是怎樣的？答：動態(tài)穩(wěn)定性：飛行器在運動過程中受到擾動，偏離基準運動后，若外干擾消失，飛行器不經(jīng)操縱，經(jīng)過一段時間能自行恢復到原來的基準運動狀態(tài)，則稱飛行器具有動態(tài)穩(wěn)定性。靜穩(wěn)定性：由附加迎角?α產(chǎn)生的靜穩(wěn)定力矩具有力圖減小?α，使之恢復到α的趨勢。區(qū)別：ph態(tài)穩(wěn)定性強調(diào)必須有結果，靜穩(wěn)定性則要求只要有趨勢；動態(tài)穩(wěn)定性強調(diào)全體力與力矩的綜合作用結果，靜穩(wěn)定性則僅指靜穩(wěn)定力矩的作用趨勢。關系：靜穩(wěn)定一定動態(tài)穩(wěn)定。6．導彈擾動運動的特征根與擾動運動的形態(tài)、擾動運動的動態(tài)穩(wěn)定性有什么關系？答：實根非周期運動形態(tài)；共扼復根周期運動形態(tài)。根或根的實部全為負，動態(tài)穩(wěn)定。存在為正的根或根的實部，動態(tài)不穩(wěn)定。存在為零的根或根的實部，其余的根或根的實部全為負，中立穩(wěn)定。7、導彈縱向自由擾動運動的特點。答：分為長、短周期運動研究短周期運動自由度：v、α、θ、?短周期運動自由度：α、θ、?短周期運動在前表現(xiàn)占主導，長周期運動在后表現(xiàn)占主導研究短周期運動意義更大忽略短周期運動對長周期運動的影響大于忽略長周期運動對短周期運動的影響1．可控飛行器運動方程組為什么要加進4個操縱關系式？請詳細說明操縱飛行的過程。若不考慮外界干擾，飛行器的飛行軌跡僅取決于起始運動參數(shù)。對于可控飛行器來說，僅僅知道起始運動參數(shù)，不能唯一確定其飛行軌跡。在相同的起始條件下，舵面偏轉(zhuǎn)規(guī)律不同，導彈所產(chǎn)生的力和力矩就不同。飛行的軌跡就不相同。為了確定導彈唯一的飛行軌跡，必須對導彈加上一定的約束，即操縱關系式。由于導彈由速度大小的變化以及偏航、滾轉(zhuǎn)、俯仰的變化，所以必須有四個操縱關系式。操縱飛行的過程為：當瞬時運動參數(shù)與所要求的運動參數(shù)不相符時，就產(chǎn)生誤差，制導控制系統(tǒng)在根據(jù)導引關系式和誤差信號，產(chǎn)生控制信號，輸入給操縱系統(tǒng)或舵機，舵機使舵面偏轉(zhuǎn)，改變作用在飛行器上的力與力矩，從而改變飛行姿態(tài)，達到改變軌跡的目的。5.為什么要研究導彈的擾動運動？在研究理想彈道時，是基于如下假設：（1）大氣條件和起始條件完全符合規(guī)定；（2）導彈具有理想的操縱關系；（3）導彈的結構參數(shù)與原