课程设计要求

假设条件：所有方程均建立在纵平面内，并且直考虑水平方向，垂直方向没有风存在。（一）鱼雷与降落伞运动学方程鱼雷质心的运动方程： ！为鱼雷质心速度，变量，可以赋予初值；为鱼累速度与地面左边系ox轴夹角，变量，可以赋予初值 （1） ！ vw1为水平方向风速，方向分为正负两种 ！为鱼雷俯仰角，雷体与ox轴夹角，变量，可以赋予初值，初值与相同，本假设不考虑偏航角和横滚角。降落伞质心的运动方程 ！为降落伞质心速度，变量，可以赋予初值，初值与鱼雷相同；为降落伞速度与地面ox轴夹角，变量，可以赋予初值，初值与鱼雷相同。 （2） ！ ！为降落伞质心与B点连线与水平夹角，变量，初值与相同鱼雷与降落伞采用单点连接，连接点B的速度为vB, vB与鱼雷对称轴的夹角为，与降落伞对称轴的夹角为，则 ！为鱼雷攻角，即鱼雷质心速度与雷体之间夹角 ！ 为鱼雷质心到连接点B的距离，取定值，为1.4m； （3）降落伞质心的速度为，其相对于降落伞轴线的攻角为，则计算公式如下 ！为降落伞质心到连接点B的距离，取定值，为1.4m （4）降落伞气动中心的速度vAp,其相对于降落伞对称轴的夹角，其计算公式如下： ！为降落伞气动中心到连接点B的距离，为定值，取1.3m （5）以上各式，弹伞系统中的速度均为相对于空气的速度，Vw1为风场的水平分量（二）鱼雷与降落伞的动力学方程根据弹伞空中运动时的受力，可以分别得到鱼雷和降落伞的动力学方程为： （6）！为鱼雷质量，定值，为215kg；Gt为鱼雷重力，2107N；为鱼雷所受空气阻力，；为FB与鱼雷中轴线的夹角；为FB与降落伞中轴线的夹角；为鱼雷所受空气升力，认为是0；Jt为鱼雷转动惯量，131kgm2；Mt为鱼雷空气俯仰力矩，；mp为降落伞质量，定值，为12kg；Gp为降落伞重量117N；RDp为降落伞受空气阻力，；Mp为降落伞空气俯仰力矩，RLP为降落伞升力，认为是0；Jp为降落伞转动惯量，为6250kgm2只需要求得FB即可得到鱼雷和降落伞的弹道诸元解析解。B点的坐标可由鱼雷质心Ot和降落伞的质心Op表示，具体表达为 （7）由几何关系得： （8） 将式（7）中的两个方程分别对时间t求两次导数后，将（1）（2）（6）弹道诸元的微分表达式带入到所得微分方程中，联立（1）（5）及（8），求出FB（三）以上为基本方程，下面为要求： 1、目标：采用MATLAB/simulink对高速空投弹道进行仿真，建立外界因素影响的空投弹道系统仿真模型。以空投鱼雷为例，分析空投高度、空投速度以及风对鱼雷空投弹道的影响，给出高速空投弹道的规律。2、具体要求：初始条件：空投高度分别选为150m，200m，250m，300m；鱼头投放初速度分别为60m/s,80m/s,100m/s,120m/s;定长风速分别为5m/s.10m/s,15m/s，20m/s风速只考虑水平方向，垂直方向风速为0；鱼雷投放倾斜角为75，60，45，30。另外：初始条件时，鱼雷与降落伞初始值相同，初始时，降落伞质心为（0，0），降落伞质心与鱼雷质心2.8m。得到不同高度、不同投放初速度、不同风速和不同初始倾角下的（1）姿态数据变化表格（2）弹道曲线图（xy平面）；（3）速度、俯仰角曲线，攻角随时间的变化。（4）水平方向射程增减值，入水速度和入水姿态参数。注：请讲数据图标和程序（程序请注明备注）一并发我附部分可能用的着的信息； ； 备注：为鱼雷俯仰角；为鱼雷偏航角；为横滚角;x0,y0,z0为鱼雷相对于地面坐标系的位置，速度分量为 ,; 为鱼雷攻角，为鱼雷侧滑角；为鱼雷弹道倾角，为弹道偏角，为弹道倾斜角；v为鱼雷相对于地面坐标系的速度（3）关于风速： 设风速在大地坐标系中的三分量为Wgx,Wgy,Wgz,不考虑风的垂直分量，则令Wgy=0. 由于风的影响，产生的附加攻角和附加侧滑角为 参考数据：某热动力鱼雷数据汇总：（一）流体 动力参数符号注视数值CXS以最大横截面S为特征面积的阻力因数0.141鱼雷横滚力矩因数对侧滑角的位置导数0.00152鱼雷横滚力矩因数对垂直舵角r的位置导数-0.000319鱼雷横滚力矩因数对差动舵角d的位置导数-0.0812鱼雷横滚力矩对角速度r的旋转导数-0.0044鱼雷横滚力矩角速度y旋转导数0.0008升力因数对攻角的位置导数2.32升力因数对水平舵角的位置导数0.51升力因数对角速度的旋转导数1.17偏航力矩对侧滑角的位置导数0.69偏航力矩因数对垂直舵角的位置因数-0.11偏航力矩因数对角速度的旋转导数-0.61侧力因数对侧滑角的位置导数-2.32侧力因数对垂直舵角的位置导数-0.2侧力因数对角速度的旋转导数-1.17俯仰力矩因数对攻角的位置导数0.69俯仰力矩因数对水平舵角的位置导数-0.28俯仰力矩因数对角速度的旋转导数-0.61K11纵向附加质量因数0.0222K22横向附加质量因数1.1096K44纵向附加转动惯量因数0.1406K66横向附加转动惯量因数3.8129K26附加静距因数-0.363（二）总体参数符号注释数值单位海水密度1024Kg/V鱼雷体积1.4688m鱼雷质量1840KgG鱼雷重力18032NL鱼雷长度7.738mB鱼雷浮力14671NS最大横截面积0.224Xc鱼雷质心距浮心距离，质心在前为正0.02myc