【摘要】：軍事航天技術(shù)的發(fā)展,使得我國(guó)面臨的空間威脅日益增大。研究和發(fā)展能夠打擊敵方空間目標(biāo)存在的反空間武器是國(guó)家戰(zhàn)略防空防天的重要組成部分。地基動(dòng)能反衛(wèi)星導(dǎo)彈是目前技術(shù)上較為先進(jìn)的一種戰(zhàn)略防天武器。作為“彈頭”的動(dòng)能攔截器被釋放到指定位置后,需要借助自身的制導(dǎo)控制系統(tǒng)獨(dú)立飛行,完成以近似零脫靶量攻擊目標(biāo)的任務(wù)。作為控制對(duì)象的攔截器本質(zhì)上是彈性體,攔截器自身的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性將會(huì)在多方面與制導(dǎo)控制系統(tǒng)發(fā)生相互作用。對(duì)高精度制導(dǎo)要求的攔截器而言,這種作用是至關(guān)重要的,關(guān)系到系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。動(dòng)能攔截器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)/控制技術(shù)是型號(hào)工程研制中亟待解決的前瞻性課題,它的研究具有重要的理論價(jià)值和工程實(shí)際意義。論文以型號(hào)項(xiàng)目課題為背景牽引,著重對(duì)攔截器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)/控制技術(shù)開(kāi)展研究。論文具體開(kāi)展的工作內(nèi)容如下:1)建立了基于結(jié)構(gòu)有限元模型確認(rèn)技術(shù)的復(fù)雜攔截器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型建模方法。攔截器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,質(zhì)量和剛度分布不均勻,固有振動(dòng)特性難于預(yù)報(bào)。論文詳細(xì)研究了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型確認(rèn)技術(shù)的內(nèi)涵、理論和方法,提出了針對(duì)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的有限元模型確認(rèn)方法和程序,并將該技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)能攔截器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算建模研究。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性預(yù)測(cè)結(jié)果表明,該方法能夠有效提高復(fù)雜攔截器結(jié)構(gòu)建模的精度和可靠度。2)基于擬坐標(biāo)Lagrange方程,建立了攔截器末制導(dǎo)段動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。該模型包括:質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程、姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程、彈性振動(dòng)方程等。模型考慮了由于彈性振動(dòng)的引入,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型在敏感元件測(cè)量方程、力和力矩方程等方面的不同。應(yīng)用該模型分析了動(dòng)能攔截器末制導(dǎo)段飛行過(guò)程中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與制導(dǎo)控制系統(tǒng)間的作用和耦合機(jī)理。3)研究了攔截器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)/控制作用問(wèn)題的分析與設(shè)計(jì)方法。論文首先應(yīng)用線性化小擾動(dòng)分析方法,對(duì)末制導(dǎo)段考慮彈性振動(dòng)后的攔截器結(jié)構(gòu)/姿態(tài)穩(wěn)定控制耦合系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。仿真結(jié)果表明,彈性振動(dòng)對(duì)姿態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的總體性能有重要影響。其次建立了基于ADAMS/Simulink的攔截器結(jié)構(gòu)/控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真的虛擬樣機(jī)方法,研究了結(jié)構(gòu)振動(dòng)與捷聯(lián)導(dǎo)引頭信號(hào)測(cè)量的關(guān)系。通過(guò)動(dòng)環(huán)境預(yù)示技術(shù),研究了振動(dòng)環(huán)境對(duì)制導(dǎo)控制系統(tǒng)的影響。論文研究認(rèn)為:攔截器結(jié)構(gòu)剛度分布的不均勻性和安裝局部剛度不足,是造成捷聯(lián)導(dǎo)引頭輸出較大制導(dǎo)控制誤差信號(hào)的主要原因。論文針對(duì)具有高制導(dǎo)精度要求動(dòng)能攔截器,從關(guān)鍵技術(shù)入手,引入先進(jìn)的分析和設(shè)計(jì)方法,對(duì)動(dòng)能攔截器的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)/控制問(wèn)題展開(kāi)了深入的研究,論文研究的理論、方法和技術(shù)對(duì)型號(hào)研制具有一定的實(shí)踐意義和指導(dǎo)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TJ761.7
【圖文】：

圖 1-1 共軌式反衛(wèi)星攔截器結(jié)構(gòu)示意圖968 年到 1982 年，前蘇聯(lián)共進(jìn)行了二十次的地基共軌式反衛(wèi)星驗(yàn)了采用雷達(dá)尋的制導(dǎo)和紅外尋的制導(dǎo)的兩類(lèi)攔截器，攔截衛(wèi)m 以下。蘇聯(lián)也進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明蘇聯(lián)的反衛(wèi)星技的反衛(wèi)攔截器實(shí)際上一個(gè)截?fù)粜l(wèi)星。從技術(shù)上看，攔截器自身要運(yùn)載器的運(yùn)載能力大；依賴(lài)戰(zhàn)斗部爆炸擊毀目標(biāo)而不是靠直最終脫靶量較大，制導(dǎo)精度不高；應(yīng)用了直接側(cè)向力質(zhì)心控制方的快速機(jī)動(dòng)；通過(guò)粗調(diào)和精調(diào)兩套姿控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)姿態(tài)的精確用衛(wèi)星承力筒式結(jié)構(gòu)，設(shè)備小型化和集成化程度不高。但目前俄一代小型化攔截器和高軌道衛(wèi)星截?fù)粝到y(tǒng)，加快新型大推力運(yùn)且通過(guò)采用天基部署和機(jī)動(dòng)部署相結(jié)合的方式來(lái)提高反衛(wèi)星武

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文究。目前已經(jīng)研制并經(jīng)過(guò)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證的動(dòng)能攔軸穩(wěn)定動(dòng)能攔截器，該系統(tǒng)既有軌控推進(jìn)系統(tǒng)，同自旋穩(wěn)定的動(dòng)能攔截器，它只有在一組小發(fā)動(dòng)機(jī)組進(jìn)系統(tǒng)。美國(guó)已經(jīng)研制成功了機(jī)載反衛(wèi)星動(dòng)能攔截?cái)r截器”屬于單軸穩(wěn)定的 KKV，該攔截器長(zhǎng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)和控制。攔截器結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。以來(lái)所研制和試驗(yàn)的絕大部分動(dòng)能攔截器，如天中段防御用的“地基攔截彈”（GBI）的“大氣層外的“標(biāo)準(zhǔn)-3”攔截彈的“大氣層外輕型射彈”（的動(dòng)能攔截器。典型的三軸穩(wěn)定 KKV 結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖

中段防御用的“地基攔截彈”（GBI）的“大氣層外的“標(biāo)準(zhǔn)-3”攔截彈的“大氣層外輕型射彈”（的動(dòng)能攔截器。典型的三軸穩(wěn)定 KKV 結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 圖 1-2 美國(guó)機(jī)載反衛(wèi)星攔截器結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750132