旋转导弹制导控制与稳定性问题研究

发布时间：2024-06-03 23:13

　　导弹采用旋转体制有利于简化控制系统组成、降低产品成本，有利于产品小型化、系统兼容性，以及有利于脉冲矢量控制，在制导武器系统中应用广泛。同时面向未来武器系统多样化、智能化、协同一体化以及低成本的发展趋势，旋转导弹具有巨大的发展潜力和应用前景。尽管如此，旋转引起俯仰和偏航通道之间严重的动力学耦合，导致在飞行中弹体可能出现不收敛的锥形运动，在导弹制导与控制系统设计过程中，必须考虑锥形运动稳定性问题。耦合不仅影响系统稳定性，而且严重影响制导与控制系统的输出响应，导致旋转导弹性能下降，因此制导和控制系统设计时还须考虑解耦等问题。 本文建立了旋转导弹复数和形式的数学描述，并分别构建了旋转导弹过载驾驶仪、典型三回路驾驶仪、轨迹跟踪制导、弹体追踪制导、以及寻的比例导引的模型框架，对这些制导控制回路作用下弹体的锥形运动稳定性进行了研究。利用复系数线性系统稳定性判别方法，解析推导了过载驾驶仪和三回路驾驶仪系统的锥形运动稳定性条件，并进一步通过算例仿真验证了其正确性。分析表明，旋转使得导弹驾驶仪的设计稳定域大大减小，而且转速越高，耦合越严重，设计参数的稳定域越小；依照传统分通道独立方式设计的驾驶仪几乎无法保...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1旋转弹锥形运动示意图

图1.1旋转弹锥形运动示意图义方式的不同，利用全攻角描述旋转弹锥形运动1.1中，定义弹体纵轴与速度矢量的夹角为全攻面与非自旋攻角平面的夹角为全攻角平面方位角

图1.2回转体Magnus力作用

图1.2回转体Magnus力作用较弹体，斜置尾翼引起的Magnus效应更强，弹体与尾翼产生总和转速依然存在线性关系，但其适用范围与单独回转弹体相比由斜置尾翼引起Magnus力和力矩的示意图分别如图1.3和图1.

图1.3斜置翼面产生的Magnus力

由斜置尾翼引起Magnus力和力矩的示意图分别如图1.3和图1.4所示。图1.3中由于下方翼面承受的横向静压强比上方翼面的大，因此产生的横向力FS3大于FS1，引起负的Magnus力。图1.4中外侧的翼面攻角为t（t为翼面斜置角），而对侧的翼....

图1.4斜置翼面产生的Magnus力矩示意图

图1.4斜置翼面产生的Magnus力矩示意图诺德空军基地在60年代末对阿帕奇探空火箭进行了Magnus马赫数范围2～6，攻角变化范围-5～15度，试验转速范围-32立了Magnus力及力矩随攻角、马赫数和雷诺数变化的模型[18

本文编号：3988530