导弹飞行力学资料

导弹飞行力学资料一、名词解释1压力中心：总空气动力作用线与飞行器纵轴的交点；焦点：由迎角α所引起的那部分升力Yα?α的作用点；操纵效率：舵面偏转单位角度时所引起的操纵力矩系数；静稳定性：由迎角或侧滑角的增量?α和?β所引起的附加静稳定力矩具有消除?α和?β绝对值的趋势。静稳定度：单位迎角α或侧滑角β引起的静稳定力矩，即mcy、mcz、mcz。静稳定性:由迎角或侧滑角的增量所引起的附加静稳定力矩具有消除该增量绝对值的趋势。zxy4.需用过载：沿给定弹道飞行所需要的法向过载；可用过载：舵面偏转到最大时平衡飞行器所能提供的法向过载；极限过载:与临界迎角所对应的法向过载；弹体限制过载：弹体结构所能承受的最大法向过载。5.平衡迎角、平衡侧滑角和平衡舵偏角:飞行器满足“瞬时平衡假设”力矩平衡关系式时的迎角、侧滑角和舵偏角6.在扰动因素的作用下，导弹将离开基准运动状态。当扰动作用消失后，导弹经过扰动运动后，具有又重新恢复到原来的飞行状态的能力。8.失速：迎角增大到某一值时，如果其继续增大，将导致升力不仅不增加，反而猛下降的现象。1．飞行器的静稳定性:恢复力矩具有消除附加迎角的趋势。3．过载:可操纵力与重量的比值。5．三点导引法的攻击禁区:需用过载超过可用过载的区域。9．飞行器的操纵性:飞行器反映舵偏改变运动参数大小和快慢的能力。2．瞬时平衡假设：飞行器每时每刻都处于力矩平衡状态。4．极限过载：与失速迎角所对应的过载。7．动态稳定性：干扰使飞行器偏离基准运动，干扰取消后，飞行器能恢复到基准运动状态的特性。飞行器的静稳定性：恢复力矩具有消除附加迎角的趋势。1导引弹道、方案弹道:方案弹道：导弹按预定程序飞行时重心在空间运动的轨迹。导引弹道：视导弹为可控质点，假设飞行速度是时间的已知函数，飞行控制系统理想工作，按运动学方程和导引方法所确定的弹道。4瞬时平衡假设的内容：A控制系统理想工作、无误差无时间延迟B忽略旋转惯量C忽略导弹旋转角速度对力矩的影响D忽略飞行中的随机干扰对作用在导弹上的法向力的影响。假设的实质：AB假设的实质就是认为在整个有控飞行期间，导弹在任何瞬时都处于力矩平衡状态。C假设的实质就是忽略操纵机构偏转后飞行器绕弹体轴旋转的过渡过程。5过载：导弹的可操纵力与重量的比值。需用过载：导弹沿给定弹道正常飞行时所需用的法向过载，称之为需用过载。可用过载：当舵偏（操纵机构）转至最大角度时，导弹所能产生的法向过载极限过载：对应于临界迎角的法向过载称为极限过载。6导引规律：根据一定的导引关系将导弹导向目标的运动规律，称为导引规律，又称其为“导引方法”。7攻击禁区：追踪法的攻击禁区是指攻击平面内某一区域，在该区域内发射导弹时，导弹命中目标以前，需用过载将超过可用过载，而不能直接命中目标。8相对弹道：导弹重心相对于活动目标的运动轨迹。8．请给出以下特殊飞行情况下导弹的过载：铅垂平面内飞行时nz2=0，水平面内飞行时ny2=1，直线飞行时ny2=cosθ=const,nz2=0，水平等速直线飞行时nx2=0,ny2=1,nz2=0。9．以铅垂平面运动为例，弹道曲率半径与法向过载关系的表达式为ρy2=V2/g(ny2?cosθ)。1理论弹道：又称“未扰动”弹道或“基准弹道”。将导弹视为可控刚体，作为控制系统的一个环节，将动力学方程、运动学方程、控制系统方程以及其他方程综合在一起，通过数值积分而求得的弹道，且方程中所用的弹体结构参数、外形几何参数、发动机的特性参数均取设计值，大气参数取标准大气值；控制系统参数取额定值；方程组的初始条件符合规定。2弹体坐标系：与导弹弹体固连的坐标系。动坐标系的一种。以导弹质心为原点O，OX1轴与弹体纵轴重合，指向弹头；OY1轴与OX1轴垂直，位于弹体纵向对称平面内，指向上为正；OZ1轴与弹体纵向对称平面垂直，并于OX1、OY1轴组成右手坐标系。3弹道倾角：速度向量与水平面的夹角。速度向量向上时为正，向下为负。4追踪法的攻击禁区：是指攻击平面内某一区域，在该区域内发射导弹时，导弹命中目标以前，需用过载将超过可用过载，而不能直接命中目标。5平行接近法：指在整个导引过程中，目标先在空间保持平行移动的一种导引方法。9、方案弹道：导弹按预定程序飞行时重心在空间运动的轨迹。8、理想弹道：将导弹视为完全按理想控制规律飞行的质点，其重心在空间运动的轨迹7.固化原理：在任意研究瞬时，将变质量系的导弹视为虚拟刚体，把该瞬时导弹所包含的所有物质固化在虚拟刚体上，同时，忽略一些影响导弹运动的次要因素，如弹体结构的弹性变形，哥氏惯性力，变分力等。6、短/长周期：由于共轭复根的师叔部分决定着扰动的衰减程度，而虚数部分决定这角频率，所以当纵向自由扰动运动的性质由两对共轭复根来表示时，一对大复根决定的扰动运动分量，期形态是周期短，衰减快，属于一种震荡频率高而振幅衰减快的运动，通常称为短周期扰动运动，而另一对小复根所决定的扰动运动分量，则是振动频率很低，震荡周期长，衰减很慢的运动，称为长周期扰动运动4、短周期运动：一对大复根决定的扰动运动分量，其形态是周期短衰减快，属于一种振荡频率高而振幅衰减快的运动长周期运动：一对小复根决定的扰动运动分量，是振荡频率高很低而振荡周期很长衰减很慢的运动10、小扰动：带有控制系统的导弹，如果控制系统的工作正常，实际飞行的弹道总是与理想弹道相当接近的，实际飞行的运动参数也总是在理想弹道运动参数附近变化的，也就是导弹受到控制和干扰作用而产生的扰动，可以认为是一种小扰动88、系统冻结法：在研究导弹的动态特性时，如果未扰动弹道已经给出，则在该弹道上任一点的运动参数和结构参数都为已知数值，可以近似的认为在这些点附近的小范围内，运动参数和结构参数都固定不变，具体而言，在小段时间动力系数可由弹道上某一点的运动参数来决定，这个点称之为特性点，稼穑在特性点附近动力洗漱的值不变，或者说从特性点算起，在一小段时间内动力系数为常数。二、简答1．最优制导律与经典制导律的建立原则有何不同？答：不论经典制导规律和现代制导规律，都是在导弹性能给定的条件下，使导弹尽快接近目标或者使导弹在接近目标的过程中付出的能量最小。最优制导律建立原则：以最优控制理论为基础，在某一性能指标达到最优(例如导弹飞行过程中付出的总的横向过载最小、终端脱靶量最小、导弹与目标交回角具有特定的要求等)的条件下推导出来的。经典制导律建立原则：以导弹快速接近目标为原则4．采用比例接近法，q&的变化对过载有什么影响？答：根据比例导引法的导引关系：θ&=kq&，转弯速率θ&与q&成正比，因此弹道各点的法向加速度和需用法向过载也和q&成正比。若q&随时间的增加而减小，且K的选择满足K>2r&，则弹道VcosηYZ=?过载逐渐减小，导弹飞行过程中弹道逐渐变得平直。否则若K不满足以上条件，则q&随时间的增加而增大，在接近目标的过程中，弹道上的过载也逐渐增大，在命中点附近，导弹要以无穷大的速率转弯，导致此时过载也无穷大，从而脱靶。5．为什么要研究导弹的扰动运动？答：在研究理想弹道时，是基于如下假设：（1）大气条件和起始条件完全符合规定；（2）导弹具有理想的操纵关系；（3）导弹的结构参数与原来规定的数值一样。但是，导弹在实际运动过程中，其飞行条件与上述假设不完全相同，必然导致实际弹道与理想弹道之间存在偏差。这个偏差的变化规律直接影响者导弹的命中目标精度等战术技术指标。所以要研究这个偏差的变化规律，即导弹的扰动运动。1．什么叫攻击禁区？攻击禁区图与哪些因素有关？答：需用过载将超过可用过载的发射或飞行区域。与v、vm、v&、v&m、q、η、ηm、σ&m等因素有关。3．为什么研究飞行器的特性时既要考虑其静稳定性，又要考虑其动态稳定性？静稳定性不能说明飞行器是否具有消除干扰，恢复到基准状态的能力。2为什么说过载的投影能评定飞行器的机动性？答：导弹的机动性用切向过载和法向过载来评定，切向过载越大，导弹速度改变的越快；法向过载越大，在相同速度下导弹改变飞行方向的能力越强。nX2=1dV+sinθgdtn=Vdθ+cosθ2gdtnVcosθdψV2gdt由此方程可以看出，过载在弹道系各轴上的投影表征着改变飞行速度大小和方向的能力。45、什么叫攻击禁区？攻击禁区图与哪些因素有关？需用过载将超过可用过载的发射或飞行区域。与V、Vm、V.、Vm.、q、η、ηm、σm.等因素有关4.比例接近法中比例系数与制导系统有什么关系？应如何选取比例系数？在选取比例系数时，因从以下几个方面综合考虑：1考虑q收敛对K的限制，使K足够大,限制下限；2可用过载限制了K的上限；3制导系统限制了K的上限。7、1．追踪法、平行接近法、比例导引法、三点法及角度法各导引方法的定义、导引关系式及其优、缺点。答：追踪法：又称“零前置角导引方法”，指导弹在攻击目标的过程中，其速度向量始终指向目标，此时，导弹速度与瞄准线之间的夹角为零，即前置角为零。追踪法的导引关系式η=0或q=σ。优点：制导系统简单。缺点：相对速度落后于目标速度，要绕到目标正后方攻击，不能实施全向攻击，弹道需用过载大。平行接近法：就是导弹在攻击目标的过程中，目标线在空间保持平行移动的一种导引方法。平行接近法的导引关系式ε1=dq/dt=0优点：弹道曲率小、所需法向过载小、可实现全向攻击。缺点：对制导系统要求很高，制导系统复杂，很难付诸实施比例导引法：就是导弹速度向量的转动角速度与目标瞄准线的转动角速度成比例的导引方法。比例导引法的导引关系式K*dq/dt=dσ/dt优点：1可得到较为平直的弹道2导弹具有较为富裕的机动能力3选择合适的参数组合，可使全弹道上的需用过载小于可用过载而实现全向攻击。4对瞄准发射的初始条件要求不严。5技术实施简单可行。缺点：1速度不安化对命中点过载有影响。2攻击方向对过载也有影响。三点法：是指在攻击目标的过程中，导弹始终位于导引站和目标的连线上，即导引站、导弹、目标三点成一直线的导引法，它是遥控导弹的导引方法之一。三点。法导引关系为ε=εm优点：1技术实施简单2抗干扰能力强缺点：1迎击目标时，命中点的法向过载最大，越接近目标弹道越弯，对攻击高空目标很不利。2三点法中补偿信号不易形成，由目标机动所引起的动态误差难于补偿，因此往往形成偏离波束中心线十几公尺的动态误差。2选择导引方法的一般原则。答：选择导引方法的一般原则：过载要小；技术实施简单；抗目标机动性好；抗干扰性能好。3．应用采用三点导引法的弹道与其等法向加速度曲线和主梯度线的关系，讨论迎击和尾追两种攻击方式情况下的需用过载变化特点。答：三点法的主梯度线：等法向加速度曲线最低点的连线。在主梯度线左边的弹道，首先与θ&较大的等法向加速度曲线相交，然后与θ&较小的相交，弹道的法向加速度随矢径的增大而减小，发射点加速度最大，命中点法相加速度最小。因此，此时弹道需用过载也是在发射点最大，然后随矢径的增大而减小，在命中点弹道需用过载最小。这对应于尾追攻击时的弹道。在主梯度线右边的弹道，首先与θ&较小的等法向加速度曲线相交，然后与θ&较大的相交，弹道的法向加速度随矢径的增大而增大，在命中点法相加速度最大。因此，此时弹道需用过载是在发射点最小，然后随矢径的增大而增大，在命中点弹道需用过载最大，这样的弹道末段都比较弯曲。这对应于迎击时的弹道。2．导弹质心移动的动力学方程和绕质心转动的动力学方程分别在什么坐标系中建立有最简单的形式？并简述坐标系的定义。答：弹道固连坐标系与弹体固连坐标系。弹道固连坐标系的原点位于导弹的瞬时惯性中心，OX2轴与导弹速度方向一致，OY2轴垂直OX轴且位于包含速度的铅垂平面，OZ2轴与OX2轴和OY2轴组成右手直角坐标系；弹体固连坐标系的原点位于导弹的瞬时惯性中心，OX1轴与导弹纵轴方向一致，OY1轴垂直OX1轴且位于导弹的纵向对称平面内，OZ1轴与OX1轴和OY1轴组成右手直角坐标系。5．动态稳定性和静稳定性分别是如何定义的？两者的区别是什么？纵向短周期扰动运动的动态稳定性和静稳定性关系是怎样的？答：动态稳定性：飞行器在运动过程中受到扰动，偏离基准运动后，若外干扰消失，飞行器不经操纵，经过一段时间能自行恢复到原来的基准运动状态，则称飞行器具有动态稳定性。静稳定性：由附加迎角?α产生的静稳定力矩具有力图减小?α，使之恢复到α的趋势。区别：ph态稳定性强调必须有结果，静稳定性则要求只要有趋势；动态稳定性强调全体力与力矩的综合作用结果，静稳定性则仅指静稳定力矩的作用趋势。关系：静稳定一定动态稳定。6．导弹扰动运动的特征根与扰动运动的形态、扰动运动的动态稳定性有什么关系？答：实根非周期运动形态；共扼复根周期运动形态。根或根的实部全为负，动态稳定。存在为正的根或根的实部，动态不稳定。存在为零的根或根的实部，其余的根或根的实部全为负，中立稳定。7、导弹纵向自由扰动运动的特点。答：分为长、短周期运动研究短周期运动自由度：v、α、θ、?短周期运动自由度：α、θ、?短周期运动在前表现占主导，长周期运动在后表现占主导研究短周期运动意义更大忽略短周期运动对长周期运动的影响大于忽略长周期运动对短周期运动的影响1．可控飞行器运动方程组为什么要加进4个操纵关系式？请详细说明操纵飞行的过程。若不考虑外界干扰，飞行器的飞行轨迹仅取决于起始运动参数。对于可控飞行器来说，仅仅知道起始运动参数，不能唯一确定其飞行轨迹。在相同的起始条件下，舵面偏转规律不同，导弹所产生的力和力矩就不同。飞行的轨迹就不相同。为了确定导弹唯一的飞行轨迹，必须对导弹加上一定的约束，即操纵关系式。由于导弹由速度大小的变化以及偏航、滚转、俯仰的变化，所以必须有四个操纵关系式。操纵飞行的过程为：当瞬时运动参数与所要求的运动参数不相符时，就产生误差，制导控制系统在根据导引关系式和误差信号，产生控制信号，输入给操纵系统或舵机，舵机使舵面偏转，改变作用在飞行器上的力与力矩，从而改变飞行姿态，达到改变轨迹的目的。5.为什么要研究导弹的扰动运动？在研究理想弹道时，是基于如下假设：（1）大气条件和起始条件完全符合规定；（2）导弹具有理想的操纵关系；（3）导弹的结构参数与原