有控彈箭飛行力學(xué)

目錄
前言
第1章 概論 1
1.1 有控彈箭的基本范疇 1
1.2 有翼有控彈箭和旋轉(zhuǎn)有控彈箭 2
1.3 有控彈箭飛行力學(xué)的研究內(nèi)容 7
1.4 有控彈箭飛行力學(xué)的研究方法 8
1.5 有控彈箭飛行力學(xué)的描述與符號體系 10
1.5.1 空氣動力和力矩常用符號 10
1.5.2 彈道參數(shù)及其符號 15
1.5.3 彈箭結(jié)構(gòu)參數(shù) 15
1.5.4 發(fā)動機(jī)參數(shù)符號 16
1.5.5 某些下標(biāo)的規(guī)定 16
1.5.6 其他符號 16
思考題 16
第2章 有控彈箭空氣動力學(xué)基礎(chǔ)知識 17
2.1 空氣動力學(xué)概述 17
2.2 空氣的物理屬性 17
2.2.1 空氣的連續(xù)性假設(shè)與相對性原理 17
2.2.2 空氣的狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程 18
2.2.3 黏性 19
2.2.4 層流和紊流 20
2.2.5 附面層 20
2.2.6 可壓縮性 21
2.3 標(biāo)準(zhǔn)大氣 22
2.4 低速流的基本特性 23
2.4.1 連續(xù)方程 23
2.4.2 能量方程 24
2.4.3 雷諾數(shù)與流動狀態(tài) 25
2.4.4 附面層對阻力的影響 27
2.4.5 繞翼型的低速流動 28
2.5 高速流的基本特性 30
2.5.1 聲速 30
2.5.2 馬赫數(shù) 31
2.5.3 高速流動的連續(xù)方程 32
2.5.4 激波 33
2.5.5 膨脹波 35
2.5.6 彈箭高超聲速與高空飛行的特性 36
思考題 37
第3章 有控彈箭氣動特性與獲取方法 38
3.1 概述 38
3.2 有控彈箭的氣動布局 38
3.2.1 翼面沿彈身周向布置形式 39
3.2.2 翼面沿彈身軸向配置形式與性能特點(diǎn) 40
3.3 有控彈箭典型氣動布局 46
3.3.1 炮射制導(dǎo)/末制導(dǎo)炮彈的典型氣動布局 46
3.3.2 航空制導(dǎo)炸彈的典型氣動布局 50
3.3.3 反坦克導(dǎo)彈的典型氣動布局 52
3.4 有控彈箭氣動特性預(yù)測方法 53
3.4.1 工程計(jì)算方法 54
3.4.2 數(shù)值計(jì)算方法 54
3.4.3 風(fēng)洞試驗(yàn)方法 56
思考題 58
第4章 有控彈箭飛行力學(xué)基本方程與坐標(biāo)系統(tǒng) 59
4.1 彈箭運(yùn)動的建模基礎(chǔ) 59
4.1.1 基本定理 59
4.1.2 彈箭運(yùn)動建模的簡化處理 59
4.2 有翼彈箭飛行力學(xué)坐標(biāo)系及其變換 60
4.2.1 坐標(biāo)系定義 61
4.2.2 坐標(biāo)系變換 63
4.3 滾轉(zhuǎn)彈箭飛行力學(xué)坐標(biāo)系及其變換 70
4.3.1 滾轉(zhuǎn)彈箭常用坐標(biāo)系和坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換 70
4.3.2 坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其轉(zhuǎn)換 71
4.3.3 角參數(shù)之間的關(guān)系 74
思考題 75
第5章 有控彈箭飛行的力學(xué)環(huán)境 76
5.1 空氣動力 76
5.1.1 空氣動力的表達(dá)式 76
5.1.2 升力 77
5.1.3 側(cè)向力 78
5.1.4 阻力 79
5.2 空氣氣動力矩、壓力中心和焦點(diǎn) 80
5.2.1 氣動力矩的表達(dá)式 80
5.2.2 壓力中心和焦點(diǎn) 81
5.3 俯仰力矩 82
5.3.1 定常直線飛行時的俯仰力矩 83
5.3.2 縱向平衡狀態(tài) 83
5.3.3 縱向靜穩(wěn)定性 84
5.3.4 俯仰操縱力矩 86
5.3.5 俯仰阻尼力矩 87
5.3.6 下洗延遲俯仰力矩 87
5.4 偏航力矩 88
5.5 滾轉(zhuǎn)力矩 89
5.5.1 滾轉(zhuǎn)力矩 89
5.5.2 橫向靜穩(wěn)定性 90
5.5.3 滾動阻尼力矩 92
5.5.4 交叉導(dǎo)數(shù) 92
5.5.5 滾動操縱力矩 93
5.6 鉸鏈力矩 94
5.7 推力 95
5.8 重力 96
5.9 滾轉(zhuǎn)彈箭的馬格努斯力和力矩 97
5.9.1 單獨(dú)彈身的馬格努斯力和力矩 97
5.9.2 彈翼的馬格努斯力矩 98
5.10 滾轉(zhuǎn)彈箭的操縱力和操縱力矩 99
思考題 102
第6章 有翼彈箭運(yùn)動方程組 104
6.1 彈箭運(yùn)動方程組 104
6.1.1 動力學(xué)方程 104
6.1.2 運(yùn)動學(xué)方程 109
6.1.3 彈箭的質(zhì)量方程 110
6.1.4 角度幾何關(guān)系方程 111
6.1.5 操縱飛行原理與操縱關(guān)系方程 113
6.1.6 彈箭運(yùn)動方程組 115
6.2 彈箭運(yùn)動方程組的簡化與分解 116
6.2.1 彈箭的縱向運(yùn)動和側(cè)向運(yùn)動 116
6.2.2 彈箭的平面運(yùn)動 119
6.3 彈箭的質(zhì)心運(yùn)動 121
6.3.1 瞬時平衡的概念 121
6.3.2 彈箭質(zhì)心運(yùn)動方程組 123
6.3.3 理想彈道、理論彈道和實(shí)際彈道 125
6.4 過載 125
6.4.1 機(jī)動性與過載的概念 125
6.4.2 過載的投影 126
6.4.3 運(yùn)動與過載 127
6.4.4 彈道曲率半徑與法向過載的關(guān)系 129
6.4.5 需用過載、極限過載和可用過載 130
思考題 132
第7章 滾轉(zhuǎn)彈箭的運(yùn)動方程組 133
7.1 滾轉(zhuǎn)彈箭質(zhì)心運(yùn)動的動力學(xué)方程 133
7.2 滾轉(zhuǎn)彈箭繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程 134
7.3 滾轉(zhuǎn)彈箭運(yùn)動學(xué)方程與幾何關(guān)系方程 135
7.4 滾轉(zhuǎn)彈箭運(yùn)動方程組 135
思考題 137
第8章 有控彈箭自動尋的導(dǎo)引飛行運(yùn)動學(xué) 138
8.1 導(dǎo)引飛行綜述 138
8.2 追蹤法 143
8.2.1 彈道方程 143
8.2.2 直接命中目標(biāo)的條件 144
8.2.3 彈箭命中目標(biāo)需要的飛行時間 145
8.2.4 彈箭的法向過載 146
8.2.5 允許攻擊區(qū) 146
8.3 平行接近法 150
8.3.1 平行接近法的相對運(yùn)動方程組 150
8.3.2 直線彈道問題與彈箭的法向過載 151
8.3.3 平行接近法的圖解法彈道 152
8.4 比例導(dǎo)引法 153
8.4.1 比例導(dǎo)引法的相對運(yùn)動方程組 153
8.4.2 比例導(dǎo)引法的彈道特性 154
8.4.3 比例系數(shù)的選擇 157
8.4.4 比例導(dǎo)引法的優(yōu)缺點(diǎn) 158
思考題 158
第9章 有控彈箭遙控導(dǎo)引飛行運(yùn)動學(xué) 160
9.1 三點(diǎn)法導(dǎo)引 160
9.1.1 遙控導(dǎo)引與雷達(dá)坐標(biāo)系 160
9.1.2 三點(diǎn)法導(dǎo)引關(guān)系式與運(yùn)動學(xué)方程組 160
9.1.3 彈箭轉(zhuǎn)彎速率 162
9.1.4 攻擊禁區(qū) 166
9.1.5 三點(diǎn)法的優(yōu)缺點(diǎn) 167
9.2 前置量法與半前置量法 168
9.2.1 前置量法 168
9.2.2 半前置量法 170
思考題 171
第10章 有控彈箭方案飛行運(yùn)動學(xué) 172
10.1 方案飛行的原理 172
10.2 鉛垂平面內(nèi)的方案飛行 172
10.2.1 彈箭運(yùn)動基本方程 172
10.2.2 幾種典型飛行方案 173
10.2.3 直線彈道問題 178
10.2.4 等高飛行問題 179
10.3 水平面內(nèi)的方案飛行 182
10.3.1 水平面內(nèi)飛行的方程組 182
10.3.2 無傾斜的機(jī)動飛行 183
10.3.3 無側(cè)滑的機(jī)動飛行 185
10.4 方案飛行的應(yīng)用 188
10.4.1 地-空導(dǎo)彈的垂直上升段 188
10.4.2 中遠(yuǎn)程空-地導(dǎo)彈的下滑段 189
10.4.3 巡航導(dǎo)彈的爬升段 189
10.4.4 飛航式導(dǎo)彈的平飛段 190
思考題 190
第11章 有翼彈箭飛行的動態(tài)特性 191
11.1 引言 191
11.1.1 小擾動法的概念 191
11.1.2 穩(wěn)定性概念 192
11.1.3 操縱性概念 193
11.2 彈箭運(yùn)動方程線性化 194
11.2.1 線性化方法 194
11.2.2 作用力和力矩偏量 197
11.2.3 彈箭運(yùn)動方程組線性化 200
11.2.4 系數(shù)凍結(jié)法 204
11.3 縱向和側(cè)向擾動運(yùn)動 205
11.3.1 縱向擾動運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型 205
11.3.2 縱向動力系數(shù) 206
11.3.3 縱向動力系數(shù)的計(jì)算 207
11.3.4 縱向擾動運(yùn)動的狀態(tài)方程 208
11.3.5 縱向擾動運(yùn)動的傳遞函數(shù) 209
11.3.6 縱向長周期擾動運(yùn)動的特性 212
11.3.7 側(cè)向擾動運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型 212
11.3.8 側(cè)向擾動運(yùn)動的狀態(tài)方程 216
11.3.9 側(cè)向擾動運(yùn)動的傳遞函數(shù) 217
11.4 擾動運(yùn)動的特征根和解析解 219
11.4.1 縱向擾動運(yùn)動特征根的性質(zhì) 219
11.4.2 側(cè)向擾動運(yùn)動特征根的性質(zhì) 221
11.5 縱向短周期擾動運(yùn)動的模態(tài) 222
11.5.1 短周期擾動運(yùn)動 222
11.5.2 短周期運(yùn)動的傳遞函數(shù) 224
11.5.3 短周期的近似傳遞函數(shù) 224
11.5.4 短周期運(yùn)動的頻率特性 228
11.6 側(cè)向擾動運(yùn)動的模態(tài) 229
11.6.1 運(yùn)動穩(wěn)定性判據(jù) 229
11.6.2 航向擾動運(yùn)動方程組 233
11.6.3 滾轉(zhuǎn)擾動運(yùn)動方程組 234
思考題 235
第12章 滾轉(zhuǎn)彈箭飛行的動態(tài)特性 237
12.1 引言 237
12.2 滾轉(zhuǎn)彈箭的擾動運(yùn)動方程組與線性化 237
12.2.1 滾轉(zhuǎn)彈箭的擾動運(yùn)動方程組 237
12.2.2 滾轉(zhuǎn)彈箭的擾動運(yùn)動方程組線性化 239
12.3 滾轉(zhuǎn)彈箭彈體的傳遞函數(shù) 242
12.4 滾轉(zhuǎn)彈箭彈體的動態(tài)穩(wěn)定性 245
12.4.1 動態(tài)穩(wěn)定性條件 245
12.4.2 動態(tài)穩(wěn)定區(qū)和轉(zhuǎn)速范圍的確定 248
思考題 254
第13章 有控彈箭飛行力學(xué)發(fā)展趨勢 255
13.1 有控彈箭氣動設(shè)計(jì)的發(fā)展 255
13.2 導(dǎo)引飛行的發(fā)展 256
13.2.1 選擇導(dǎo)引方法的基本原則 256
13.2.2 復(fù)合制導(dǎo) 257
13.2.3 現(xiàn)代制導(dǎo)律 257
13.3 *優(yōu)制導(dǎo)律的發(fā)展 258
13.3.1 彈箭運(yùn)動狀態(tài)方程 258
13.3.2 基于二次型的*優(yōu)制導(dǎo)律 259
思考題 261
主要參考文獻(xiàn) 263