導(dǎo)彈飛行力學(xué)資料

導(dǎo)彈飛行力學(xué)資料一、名詞解釋1壓力中心：總空氣動力作用線與飛行器縱軸的交點(diǎn)；焦點(diǎn)：由迎角α所引起的那部分升力Yα?α的作用點(diǎn)；操縱效率：舵面偏轉(zhuǎn)單位角度時所引起的操縱力矩系數(shù)；靜穩(wěn)定性：由迎角或側(cè)滑角的增量?α和?β所引起的附加靜穩(wěn)定力矩具有消除?α和?β絕對值的趨勢。靜穩(wěn)定度：單位迎角α或側(cè)滑角β引起的靜穩(wěn)定力矩，即mcy、mcz、mcz。靜穩(wěn)定性:由迎角或側(cè)滑角的增量所引起的附加靜穩(wěn)定力矩具有消除該增量絕對值的趨勢。zxy4.需用過載：沿給定彈道飛行所需要的法向過載；可用過載：舵面偏轉(zhuǎn)到最大時平衡飛行器所能提供的法向過載；極限過載:與臨界迎角所對應(yīng)的法向過載；彈體限制過載：彈體結(jié)構(gòu)所能承受的最大法向過載。5.平衡迎角、平衡側(cè)滑角和平衡舵偏角:飛行器滿足“瞬時平衡假設(shè)”力矩平衡關(guān)系式時的迎角、側(cè)滑角和舵偏角6.在擾動因素的作用下，導(dǎo)彈將離開基準(zhǔn)運(yùn)動狀態(tài)。當(dāng)擾動作用消失后，導(dǎo)彈經(jīng)過擾動運(yùn)動后，具有又重新恢復(fù)到原來的飛行狀態(tài)的能力。8.失速：迎角增大到某一值時，如果其繼續(xù)增大，將導(dǎo)致升力不僅不增加，反而猛下降的現(xiàn)象。1．飛行器的靜穩(wěn)定性:恢復(fù)力矩具有消除附加迎角的趨勢。3．過載:可操縱力與重量的比值。5．三點(diǎn)導(dǎo)引法的攻擊禁區(qū):需用過載超過可用過載的區(qū)域。9．飛行器的操縱性:飛行器反映舵偏改變運(yùn)動參數(shù)大小和快慢的能力。2．瞬時平衡假設(shè)：飛行器每時每刻都處于力矩平衡狀態(tài)。4．極限過載：與失速迎角所對應(yīng)的過載。7．動態(tài)穩(wěn)定性：干擾使飛行器偏離基準(zhǔn)運(yùn)動，干擾取消后，飛行器能恢復(fù)到基準(zhǔn)運(yùn)動狀態(tài)的特性。飛行器的靜穩(wěn)定性：恢復(fù)力矩具有消除附加迎角的趨勢。1導(dǎo)引彈道、方案彈道:方案彈道：導(dǎo)彈按預(yù)定程序飛行時重心在空間運(yùn)動的軌跡。導(dǎo)引彈道：視導(dǎo)彈為可控質(zhì)點(diǎn)，假設(shè)飛行速度是時間的已知函數(shù)，飛行控制系統(tǒng)理想工作，按運(yùn)動學(xué)方程和導(dǎo)引方法所確定的彈道。4瞬時平衡假設(shè)的內(nèi)容：A控制系統(tǒng)理想工作、無誤差無時間延遲B忽略旋轉(zhuǎn)慣量C忽略導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)角速度對力矩的影響D忽略飛行中的隨機(jī)干擾對作用在導(dǎo)彈上的法向力的影響。假設(shè)的實質(zhì)：AB假設(shè)的實質(zhì)就是認(rèn)為在整個有控飛行期間，導(dǎo)彈在任何瞬時都處于力矩平衡狀態(tài)。C假設(shè)的實質(zhì)就是忽略操縱機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)后飛行器繞彈體軸旋轉(zhuǎn)的過渡過程。5過載：導(dǎo)彈的可操縱力與重量的比值。需用過載：導(dǎo)彈沿給定彈道正常飛行時所需用的法向過載，稱之為需用過載。可用過載：當(dāng)舵偏（操縱機(jī)構(gòu)）轉(zhuǎn)至最大角度時，導(dǎo)彈所能產(chǎn)生的法向過載極限過載：對應(yīng)于臨界迎角的法向過載稱為極限過載。6導(dǎo)引規(guī)律：根據(jù)一定的導(dǎo)引關(guān)系將導(dǎo)彈導(dǎo)向目標(biāo)的運(yùn)動規(guī)律，稱為導(dǎo)引規(guī)律，又稱其為“導(dǎo)引方法”。7攻擊禁區(qū)：追蹤法的攻擊禁區(qū)是指攻擊平面內(nèi)某一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)發(fā)射導(dǎo)彈時，導(dǎo)彈命中目標(biāo)以前，需用過載將超過可用過載，而不能直接命中目標(biāo)。8相對彈道：導(dǎo)彈重心相對于活動目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。8．請給出以下特殊飛行情況下導(dǎo)彈的過載：鉛垂平面內(nèi)飛行時nz2=0，水平面內(nèi)飛行時ny2=1，直線飛行時ny2=cosθ=const,nz2=0，水平等速直線飛行時nx2=0,ny2=1,nz2=0。9．以鉛垂平面運(yùn)動為例，彈道曲率半徑與法向過載關(guān)系的表達(dá)式為ρy2=V2/g(ny2?cosθ)。1理論彈道：又稱“未擾動”彈道或“基準(zhǔn)彈道”。將導(dǎo)彈視為可控剛體，作為控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，將動力學(xué)方程、運(yùn)動學(xué)方程、控制系統(tǒng)方程以及其他方程綜合在一起，通過數(shù)值積分而求得的彈道，且方程中所用的彈體結(jié)構(gòu)參數(shù)、外形幾何參數(shù)、發(fā)動機(jī)的特性參數(shù)均取設(shè)計值，大氣參數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)大氣值；控制系統(tǒng)參數(shù)取額定值；方程組的初始條件符合規(guī)定。2彈體坐標(biāo)系：與導(dǎo)彈彈體固連的坐標(biāo)系。動坐標(biāo)系的一種。以導(dǎo)彈質(zhì)心為原點(diǎn)O，OX1軸與彈體縱軸重合，指向彈頭；OY1軸與OX1軸垂直，位于彈體縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，指向上為正；OZ1軸與彈體縱向?qū)ΨQ平面垂直，并于OX1、OY1軸組成右手坐標(biāo)系。3彈道傾角：速度向量與水平面的夾角。速度向量向上時為正，向下為負(fù)。4追蹤法的攻擊禁區(qū)：是指攻擊平面內(nèi)某一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)發(fā)射導(dǎo)彈時，導(dǎo)彈命中目標(biāo)以前，需用過載將超過可用過載，而不能直接命中目標(biāo)。5平行接近法：指在整個導(dǎo)引過程中，目標(biāo)先在空間保持平行移動的一種導(dǎo)引方法。9、方案彈道：導(dǎo)彈按預(yù)定程序飛行時重心在空間運(yùn)動的軌跡。8、理想彈道：將導(dǎo)彈視為完全按理想控制規(guī)律飛行的質(zhì)點(diǎn)，其重心在空間運(yùn)動的軌跡7.固化原理：在任意研究瞬時，將變質(zhì)量系的導(dǎo)彈視為虛擬剛體，把該瞬時導(dǎo)彈所包含的所有物質(zhì)固化在虛擬剛體上，同時，忽略一些影響導(dǎo)彈運(yùn)動的次要因素，如彈體結(jié)構(gòu)的彈性變形，哥氏慣性力，變分力等。6、短/長周期：由于共軛復(fù)根的師叔部分決定著擾動的衰減程度，而虛數(shù)部分決定這角頻率，所以當(dāng)縱向自由擾動運(yùn)動的性質(zhì)由兩對共軛復(fù)根來表示時，一對大復(fù)根決定的擾動運(yùn)動分量，期形態(tài)是周期短，衰減快，屬于一種震蕩頻率高而振幅衰減快的運(yùn)動，通常稱為短周期擾動運(yùn)動，而另一對小復(fù)根所決定的擾動運(yùn)動分量，則是振動頻率很低，震蕩周期長，衰減很慢的運(yùn)動，稱為長周期擾動運(yùn)動4、短周期運(yùn)動：一對大復(fù)根決定的擾動運(yùn)動分量，其形態(tài)是周期短衰減快，屬于一種振蕩頻率高而振幅衰減快的運(yùn)動長周期運(yùn)動：一對小復(fù)根決定的擾動運(yùn)動分量，是振蕩頻率高很低而振蕩周期很長衰減很慢的運(yùn)動10、小擾動：帶有控制系統(tǒng)的導(dǎo)彈，如果控制系統(tǒng)的工作正常，實際飛行的彈道總是與理想彈道相當(dāng)接近的，實際飛行的運(yùn)動參數(shù)也總是在理想彈道運(yùn)動參數(shù)附近變化的，也就是導(dǎo)彈受到控制和干擾作用而產(chǎn)生的擾動，可以認(rèn)為是一種小擾動88、系統(tǒng)凍結(jié)法：在研究導(dǎo)彈的動態(tài)特性時，如果未擾動彈道已經(jīng)給出，則在該彈道上任一點(diǎn)的運(yùn)動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)都為已知數(shù)值，可以近似的認(rèn)為在這些點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，運(yùn)動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)都固定不變，具體而言，在小段時間動力系數(shù)可由彈道上某一點(diǎn)的運(yùn)動參數(shù)來決定，這個點(diǎn)稱之為特性點(diǎn)，稼穡在特性點(diǎn)附近動力洗漱的值不變，或者說從特性點(diǎn)算起，在一小段時間內(nèi)動力系數(shù)為常數(shù)。二、簡答1．最優(yōu)制導(dǎo)律與經(jīng)典制導(dǎo)律的建立原則有何不同？答：不論經(jīng)典制導(dǎo)規(guī)律和現(xiàn)代制導(dǎo)規(guī)律，都是在導(dǎo)彈性能給定的條件下，使導(dǎo)彈盡快接近目標(biāo)或者使導(dǎo)彈在接近目標(biāo)的過程中付出的能量最小。最優(yōu)制導(dǎo)律建立原則：以最優(yōu)控制理論為基礎(chǔ)，在某一性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)(例如導(dǎo)彈飛行過程中付出的總的橫向過載最小、終端脫靶量最小、導(dǎo)彈與目標(biāo)交回角具有特定的要求等)的條件下推導(dǎo)出來的。經(jīng)典制導(dǎo)律建立原則：以導(dǎo)彈快速接近目標(biāo)為原則4．采用比例接近法，q&的變化對過載有什么影響？答：根據(jù)比例導(dǎo)引法的導(dǎo)引關(guān)系：θ&=kq&，轉(zhuǎn)彎速率θ&與q&成正比，因此彈道各點(diǎn)的法向加速度和需用法向過載也和q&成正比。若q&隨時間的增加而減小，且K的選擇滿足K>2r&，則彈道VcosηYZ=?過載逐漸減小，導(dǎo)彈飛行過程中彈道逐漸變得平直。否則若K不滿足以上條件，則q&隨時間的增加而增大，在接近目標(biāo)的過程中，彈道上的過載也逐漸增大，在命中點(diǎn)附近，導(dǎo)彈要以無窮大的速率轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致此時過載也無窮大，從而脫靶。5．為什么要研究導(dǎo)彈的擾動運(yùn)動？答：在研究理想彈道時，是基于如下假設(shè)：（1）大氣條件和起始條件完全符合規(guī)定；（2）導(dǎo)彈具有理想的操縱關(guān)系；（3）導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)參數(shù)與原來規(guī)定的數(shù)值一樣。但是，導(dǎo)彈在實際運(yùn)動過程中，其飛行條件與上述假設(shè)不完全相同，必然導(dǎo)致實際彈道與理想彈道之間存在偏差。這個偏差的變化規(guī)律直接影響者導(dǎo)彈的命中目標(biāo)精度等戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。所以要研究這個偏差的變化規(guī)律，即導(dǎo)彈的擾動運(yùn)動。1．什么叫攻擊禁區(qū)？攻擊禁區(qū)圖與哪些因素有關(guān)？答：需用過載將超過可用過載的發(fā)射或飛行區(qū)域。與v、vm、v&、v&m、q、η、ηm、σ&m等因素有關(guān)。3．為什么研究飛行器的特性時既要考慮其靜穩(wěn)定性，又要考慮其動態(tài)穩(wěn)定性？靜穩(wěn)定性不能說明飛行器是否具有消除干擾，恢復(fù)到基準(zhǔn)狀態(tài)的能力。2為什么說過載的投影能評定飛行器的機(jī)動性？答：導(dǎo)彈的機(jī)動性用切向過載和法向過載來評定，切向過載越大，導(dǎo)彈速度改變的越快；法向過載越大，在相同速度下導(dǎo)彈改變飛行方向的能力越強(qiáng)。nX2=1dV+sinθgdtn=Vdθ+cosθ2gdtnVcosθdψV2gdt由此方程可以看出，過載在彈道系各軸上的投影表征著改變飛行速度大小和方向的能力。45、什么叫攻擊禁區(qū)？攻擊禁區(qū)圖與哪些因素有關(guān)？需用過載將超過可用過載的發(fā)射或飛行區(qū)域。與V、Vm、V.、Vm.、q、η、ηm、σm.等因素有關(guān)4.比例接近法中比例系數(shù)與制導(dǎo)系統(tǒng)有什么關(guān)系？應(yīng)如何選取比例系數(shù)？在選取比例系數(shù)時，因從以下幾個方面綜合考慮：1考慮q收斂對K的限制，使K足夠大,限制下限；2可用過載限制了K的上限；3制導(dǎo)系統(tǒng)限制了K的上限。7、1．追蹤法、平行接近法、比例導(dǎo)引法、三點(diǎn)法及角度法各導(dǎo)引方法的定義、導(dǎo)引關(guān)系式及其優(yōu)、缺點(diǎn)。答：追蹤法：又稱“零前置角導(dǎo)引方法”，指導(dǎo)彈在攻擊目標(biāo)的過程中，其速度向量始終指向目標(biāo)，此時，導(dǎo)彈速度與瞄準(zhǔn)線之間的夾角為零，即前置角為零。追蹤法的導(dǎo)引關(guān)系式η=0或q=σ。優(yōu)點(diǎn)：制導(dǎo)系統(tǒng)簡單。缺點(diǎn)：相對速度落后于目標(biāo)速度，要繞到目標(biāo)正后方攻擊，不能實施全向攻擊，彈道需用過載大。平行接近法：就是導(dǎo)彈在攻擊目標(biāo)的過程中，目標(biāo)線在空間保持平行移動的一種導(dǎo)引方法。平行接近法的導(dǎo)引關(guān)系式ε1=dq/dt=0優(yōu)點(diǎn)：彈道曲率小、所需法向過載小、可實現(xiàn)全向攻擊。缺點(diǎn)：對制導(dǎo)系統(tǒng)要求很高，制導(dǎo)系統(tǒng)復(fù)雜，很難付諸實施比例導(dǎo)引法：就是導(dǎo)彈速度向量的轉(zhuǎn)動角速度與目標(biāo)瞄準(zhǔn)線的轉(zhuǎn)動角速度成比例的導(dǎo)引方法。比例導(dǎo)引法的導(dǎo)引關(guān)系式K*dq/dt=dσ/dt優(yōu)點(diǎn)：1可得到較為平直的彈道2導(dǎo)彈具有較為富裕的機(jī)動能力3選擇合適的參數(shù)組合，可使全彈道上的需用過載小于可用過載而實現(xiàn)全向攻擊。4對瞄準(zhǔn)發(fā)射的初始條件要求不嚴(yán)。5技術(shù)實施簡單可行。缺點(diǎn)：1速度不安化對命中點(diǎn)過載有影響。2攻擊方向?qū)^載也有影響。三點(diǎn)法：是指在攻擊目標(biāo)的過程中，導(dǎo)彈始終位于導(dǎo)引站和目標(biāo)的連線上，即導(dǎo)引站、導(dǎo)彈、目標(biāo)三點(diǎn)成一直線的導(dǎo)引法，它是遙控導(dǎo)彈的導(dǎo)引方法之一。三點(diǎn)。法導(dǎo)引關(guān)系為ε=εm優(yōu)點(diǎn)：1技術(shù)實施簡單2抗干擾能力強(qiáng)缺點(diǎn)：1迎擊目標(biāo)時，命中點(diǎn)的法向過載最大，越接近目標(biāo)彈道越彎，對攻擊高空目標(biāo)很不利。2三點(diǎn)法中補(bǔ)償信號不易形成，由目標(biāo)機(jī)動所引起的動態(tài)誤差難于補(bǔ)償，因此往往形成偏離波束中心線十幾公尺的動態(tài)誤差。2選擇導(dǎo)引方法的一般原則。答：選擇導(dǎo)引方法的一般原則：過載要小；技術(shù)實施簡單；抗目標(biāo)機(jī)動性好；抗干擾性能好。3．應(yīng)用采用三點(diǎn)導(dǎo)引法的彈道與其等法向加速度曲線和主梯度線的關(guān)系，討論迎擊和尾追兩種攻擊方式情況下的需用過載變化特點(diǎn)。答：三點(diǎn)法的主梯度線：等法向加速度曲線最低點(diǎn)的連線。在主梯度線左邊的彈道，首先與θ&較大的等法向加速度曲線相交，然后與θ&較小的相交，彈道的法向加速度隨矢徑的增大而減小，發(fā)射點(diǎn)加速度最大，命中點(diǎn)法相加速度最小。因此，此時彈道需用過載也是在發(fā)射點(diǎn)最大，然后隨矢徑的增大而減小，在命中點(diǎn)彈道需用過載最小。這對應(yīng)于尾追攻擊時的彈道。在主梯度線右邊的彈道，首先與θ&較小的等法向加速度曲線相交，然后與θ&較大的相交，彈道的法向加速度隨矢徑的增大而增大，在命中點(diǎn)法相加速度最大。因此，此時彈道需用過載是在發(fā)射點(diǎn)最小，然后隨矢徑的增大而增大，在命中點(diǎn)彈道需用過載最大，這樣的彈道末段都比較彎曲。這對應(yīng)于迎擊時的彈道。2．導(dǎo)彈質(zhì)心移動的動力學(xué)方程和繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程分別在什么坐標(biāo)系中建立有最簡單的形式？并簡述坐標(biāo)系的定義。答：彈道固連坐標(biāo)系與彈體固連坐標(biāo)系。彈道固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于導(dǎo)彈的瞬時慣性中心，OX2軸與導(dǎo)彈速度方向一致，OY2軸垂直O(jiān)X軸且位于包含速度的鉛垂平面，OZ2軸與OX2軸和OY2軸組成右手直角坐標(biāo)系；彈體固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于導(dǎo)彈的瞬時慣性中心，OX1軸與導(dǎo)彈縱軸方向一致，OY1軸垂直O(jiān)X1軸且位于導(dǎo)彈的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，OZ1軸與OX1軸和OY1軸組成右手直角坐標(biāo)系。5．動態(tài)穩(wěn)定性和靜穩(wěn)定性分別是如何定義的？兩者的區(qū)別是什么？縱向短周期擾動運(yùn)動的動態(tài)穩(wěn)定性和靜穩(wěn)定性關(guān)系是怎樣的？答：動態(tài)穩(wěn)定性：飛行器在運(yùn)動過程中受到擾動，偏離基準(zhǔn)運(yùn)動后，若外干擾消失，飛行器不經(jīng)操縱，經(jīng)過一段時間能自行恢復(fù)到原來的基準(zhǔn)運(yùn)動狀態(tài)，則稱飛行器具有動態(tài)穩(wěn)定性。靜穩(wěn)定性：由附加迎角?α產(chǎn)生的靜穩(wěn)定力矩具有力圖減小?α，使之恢復(fù)到α的趨勢。區(qū)別：ph態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)調(diào)必須有結(jié)果，靜穩(wěn)定性則要求只要有趨勢；動態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)調(diào)全體力與力矩的綜合作用結(jié)果，靜穩(wěn)定性則僅指靜穩(wěn)定力矩的作用趨勢。關(guān)系：靜穩(wěn)定一定動態(tài)穩(wěn)定。6．導(dǎo)彈擾動運(yùn)動的特征根與擾動運(yùn)動的形態(tài)、擾動運(yùn)動的動態(tài)穩(wěn)定性有什么關(guān)系？答：實根非周期運(yùn)動形態(tài)；共扼復(fù)根周期運(yùn)動形態(tài)。根或根的實部全為負(fù)，動態(tài)穩(wěn)定。存在為正的根或根的實部，動態(tài)不穩(wěn)定。存在為零的根或根的實部，其余的根或根的實部全為負(fù)，中立穩(wěn)定。7、導(dǎo)彈縱向自由擾動運(yùn)動的特點(diǎn)。答：分為長、短周期運(yùn)動研究短周期運(yùn)動自由度：v、α、θ、?短周期運(yùn)動自由度：α、θ、?短周期運(yùn)動在前表現(xiàn)占主導(dǎo)，長周期運(yùn)動在后表現(xiàn)占主導(dǎo)研究短周期運(yùn)動意義更大忽略短周期運(yùn)動對長周期運(yùn)動的影響大于忽略長周期運(yùn)動對短周期運(yùn)動的影響1．可控飛行器運(yùn)動方程組為什么要加進(jìn)4個操縱關(guān)系式？請詳細(xì)說明操縱飛行的過程。若不考慮外界干擾，飛行器的飛行軌跡僅取決于起始運(yùn)動參數(shù)。對于可控飛行器來說，僅僅知道起始運(yùn)動參數(shù)，不能唯一確定其飛行軌跡。在相同的起始條件下，舵面偏轉(zhuǎn)規(guī)律不同，導(dǎo)彈所產(chǎn)生的力和力矩就不同。飛行的軌跡就不相同。為了確定導(dǎo)彈唯一的飛行軌跡，必須對導(dǎo)彈加上一定的約束，即操縱關(guān)系式。由于導(dǎo)彈由速度大小的變化以及偏航、滾轉(zhuǎn)、俯仰的變化，所以必須有四個操縱關(guān)系式。操縱飛行的過程為：當(dāng)瞬時運(yùn)動參數(shù)與所要求的運(yùn)動參數(shù)不相符時，就產(chǎn)生誤差，制導(dǎo)控制系統(tǒng)在根據(jù)導(dǎo)引關(guān)系式和誤差信號，產(chǎn)生控制信號，輸入給操縱系統(tǒng)或舵機(jī)，舵機(jī)使舵面偏轉(zhuǎn)，改變作用在飛行器上的力與力矩，從而改變飛行姿態(tài)，達(dá)到改變軌跡的目的。5.為什么要研究導(dǎo)彈的擾動運(yùn)動？在研究理想彈道時，是基于如下假設(shè)：（1）大氣條件和起始條件完全符合規(guī)定；（2）導(dǎo)彈具有理想的操縱關(guān)系；（3）導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)參數(shù)與原