發(fā)布時間：2020-06-12 06:23

【摘要】：二維彈道修正是彈藥技術(shù)的重要發(fā)展方向,對于提高彈丸射擊精度、降低附帶毀傷、減少彈藥消耗、減輕戰(zhàn)時后勤保障具有重要意義。本文以配有十字布局固定偏角鴨舵二維彈道修正引信的中大口徑旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈為背景,開展施控條件下彈丸六自由度運動建模、彈道響應(yīng)特性分析、彈丸飛行穩(wěn)定性分析、彈丸落點預(yù)測和彈道修正控制律研究。具體內(nèi)容如下:(1)針對十字布局固定偏角鴨舵控制下的彈丸運動特點,建立了施控條件下彈丸六自由度剛體彈道方程。以155mm底凹彈為例,進行了無控和鴨舵開環(huán)控制條件下的彈道仿真。研究并給出了鴨舵修正力與彈丸落點修正距離、以及彈丸落點修正方向與鴨舵滾轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。(2)針對高旋轉(zhuǎn)、高發(fā)射過載條件下彈丸姿態(tài)難以測量,以及彈丸六自由度剛體彈道方程難以在彈上實時解算的問題,首先采用“小擾動”方法將彈丸六自由度剛體彈道方程線性化,進而利用“凍結(jié)系數(shù)法”獲得“較短時間后”簡化的彈道響應(yīng)解析表達式。在此基礎(chǔ)上,提出一種不依賴彈丸俯仰、偏航姿態(tài)信息,利用彈道位置偏差和轉(zhuǎn)速得到鴨舵滾轉(zhuǎn)角的方法。仿真表明,采用簡化的彈道響應(yīng)解析表達式計算得到的滾轉(zhuǎn)角,相對六自由度運動模型的數(shù)值計算結(jié)果,相對誤差在5°之內(nèi),同時降低了計算量。(3)飛行穩(wěn)定是彈道修正的前提。在研究彈丸角運動的基礎(chǔ)上,給出了彈丸在施控條件下的陀螺穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性和跟隨穩(wěn)定性條件。采用基于Missile DATCOM的快速氣動設(shè)計方法,結(jié)合穩(wěn)定性條件,設(shè)計了適用于中大口徑旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈的十字布局固定偏角鴨舵引信外形,并進行了流體動力學(xué)數(shù)值計算及風(fēng)洞實驗。在此基礎(chǔ)上,對修正彈的氣動特性和修正能力進行了研究。仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計的彈道修正引信氣動外形,縱向修正能力不小于射程的2.3%、橫向修正能力不小于射程的7.9%,且滿足飛行穩(wěn)定性條件。(4)針對基于修正質(zhì)點彈道(MPM)模型的落點預(yù)測,在大射角條件下解算誤差過大的問題,分析了MPM模型的誤差產(chǎn)生機理,提出了利用攻角誤差補償提高MPM模型落點預(yù)測精度的方法。設(shè)計了擴展卡爾曼濾波器,采用最優(yōu)估計理論獲取彈道參數(shù)和誤差補償系數(shù)的估計值,并進行了半實物仿真實驗。結(jié)果表明,在最大射程條件下,采用誤差補償MPM模型后落點解算誤差得到降低,特別是過頂點后的落點誤差在20m以內(nèi)。發(fā)射后32s滿足落點預(yù)測縱向誤差≯48m,橫向誤差≯15m的精度要求。(5)在鴨舵修正機構(gòu)和彈體響應(yīng)延遲的分析的基礎(chǔ)上,提出了根據(jù)彈道響應(yīng)時間確定修正間隔的方法。通過對比例修正運動規(guī)律的研究獲得修正約束條件。在此基礎(chǔ)上提出了落點預(yù)測和比例修正的聯(lián)合修正律。以155mm底凹彈為例,分別采用落點預(yù)測修正律、模板彈道修正律和聯(lián)合修正律,進行了理想條件下的閉環(huán)控制彈道仿真和實際氣象條件下的蒙特卡洛仿真實驗。結(jié)果表明,無控彈落點散布圓概率誤差為353.4m,聯(lián)合修正律的落點散布圓概率誤差為36.6m,優(yōu)于落點預(yù)測的49.7m和模板彈道修正律的193.3m。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ410

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本文編號：2709124