非对称制导炮弹的动力学建模及稳定性分析(2)
4.2.1 有控弹的复偏角方程和复摆动角方程 40
4.2.2 有控弹的攻角方程 40
4.3 非对称制导炮弹受迫运动稳定性分析 42
结 论 49
致 谢 50
参考文献51
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
“战争之神”—火炮在战争中可以压制敌方火力，杀伤敌方有生力量，对战争的走势起着关键的作用。然而，随着战争理念的进步与发展，尤其是现代战争对超视距和精确打击等概念的提出，使得短射程、低精度的传统火炮已无法适应现代战争所提出的要求，技术改革迫在眉睫。
为了弥补普通炮弹射程短、精度低的缺点，有人早在19世纪40年代就设想对普通炮弹进行制导。到上世纪60年代，随着电子、光电和微处理等技术的飞速发展，很多学者在这一领域进行了大量研究，制导炮弹这一设想逐步被实现。目前已经出现了多种类型的制导炮弹，其中包括很多新型炮弹。激光制导炮弹、红外制导炮弹、指令制导炮弹、毫米波制导炮弹、GPS制导炮弹、末段敏感弹等制导炮弹的技术已经发展得比较成熟，现已装备部队。这些新型炮弹的出现，对现代战争具有重大意义，丰富了作战形式，减少了作战时间。
制导炮弹是可以使常规火炮具备远距离精确打击点目标（装甲目标）能力的一类高新技术炮弹。制导炮弹之所以有制导精确打击能力，是因为其上装有制导装置。该装置可以自动寻找目标并进行跟踪，从而有效地提高了打击精度和首发命中率。目前，常见的制导方式有激光半主动制导方式和红外/激光复合制导方式。制导炮弹的散布误差通常可减小到1米以内，首发命中率可达百分之九十。其各项性能指标如打击精度、作战效能、反应时间等与导弹相差不大。研究表明现代制导炮弹的命中率通常都能达到80％以上[1]。与普通炮弹相比，制导炮弹具有打击精度高、效费比高、可对付动目标等优点；较之发射及制导系统复杂的其它制导武器，制导炮弹拥有较为简易的发射平台和制导机构以及较为低廉的价格 [2—4]。与导弹相比，制导炮弹的优势也很明显。制导炮弹比导弹的体积小很多，被敌方火力拦截掉的机率也小很多。在抗干扰能力方面也是制导炮弹更有优势，制导炮弹出炮口时按照弹道规律飞行，快要接近目标时才对弹道进行调整；而导弹全程都需要按照一定的方式调整弹道，故抗干扰能力差。此外，制导炮弹的载弹量比导弹大，持续作战能力强[5]。
综上所述，制导炮弹的出现使得原来的火炮具备了纵深精确打击高附加值点目标的能力，大大加强了火炮的压制水平和杀伤能力，减小了附带损伤，减少了弹药消耗量，并减轻后勤供给负担，适应了现代化战争发展所提出的要求[6]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 制导炮弹的研究现状
1.2.2 制导炮弹动力学的研究现状
1.3 本文所要开展的工作
本文拟开展如下研究工作：
(1) 针对一类采用鸭式舵面的制导炮弹，考虑质量特性非对称和气动力非对称，推导并建立合适的优尔自由度飞行动力学模型；
(2) 采用熟悉的计算机程序设计语言，编制程序数值求解飞行动力学模型，研究非对称制导炮弹在无控和有控条件下的弹道特性；
(3) 考虑质量特性和气动力特性的非对称以及鸭舵控制的影响，建立有控攻角运动方程，并对该类制导炮弹的稳定性条件进行初步分析。
2 非对称制导炮弹的动力学建模
2.1 本文研究的非对称制导炮弹