可变后掠翼滑翔制导炸弹的方案弹道设计(5)
有翼战术巡航导弹是一种防区外发射，具有精确制导的自治飞行器。因其具有航程远、打击精确 ，突防能力强等特点，可以打击一般制导导弹所不能打击的目标，受到了多国军事工业部门的重视。导弹的最大飞行速度也从高亚音速向超音速发展。新型的变后掠翼战术巡航导弹弹翼的后掠角可以根据飞行状态进行变化，从而提高飞行效率，降低能耗，实现多任务飞行，最终提高导弹的战斗能力，执行现有系统不能完成的任务。随着变体飞行器成为研究热点，变翼技术在飞行器控制领域的应用重新引起了众多学者的重视。采用变后掠翼技术实现战术巡航导弹多任务低能耗飞行， 导弹的动力学与控制特性因为弹翼的运动更加复杂化，给出了包含弹翼运动的整弹动力学模型，基于小扰动法和系数“冻结”法，得出了导弹包含弹翼运动参数的三通道数学模型，充分考虑了气动参数摄动和弹翼运动参数时变特性，将其视为标称值与已知上下界的摄动量的和。采用变结构控制理论设计自动驾驶仪，仿真结果表明，设计的控制器具有强鲁棒性，能够抑制参数变化的影响，满足导弹控制性能指标要求[18]。
可变形翼是指其翼面形状或剖面形状可受控变化机翼或弹翼。早期变形翼多用 于军用飞机，如美国的“ F一14”及俄罗斯“ Tu一160” _ 2。近年来，机动性与射程兼优的可变形翼导弹概念引起了广泛关注。如2003年，美国DARPA实施MAS项目，Ray-theon公司提出一种可变翼展巡航导弹方案，使“战斧”导弹换装可变翼展弹翼以增加其射程。弹翼外形随飞行环境合理变化能提高导弹的飞行性能。为揭示变翼对导弹飞行动力学特性的影响机理，基于集中质量假设，利用动量及动量矩定理，构建了变翼导弹的多体动力学模型。首次提出一种基于Missile DATCOM的协同求解方法，以解决多体运动与瞬变气动的交叉问题。仿真研究表明，所提出的协同求解方法能快速有效地解算耦合快变气动参数的多体运动方程；变翼展与变后掠对应的移动质量及变翼速度因素对导弹飞行动力学特性有重要影响[19]。
1.3 可变后掠翼滑翔制导炸弹的工作过程与特点
相对于定后掠翼滑翔制导炸弹，变后掠翼技术就是在炸弹的滑翔飞行过程中弹体根据马赫数以及自身的气动特性实时地改变弹翼的后掠角来提升自身的气动性能，有效的克服重力和阻力，进而实现优化弹道性能，最大化射程的目的。
它展现出更加智能化的工作特点，在飞行过程中能够根据事先设置好的参数值通过操纵机构实时改变弹翼的后掠角角度，实现机动性能与战术要求的高效结合。可以在军事实践中达到更加精确化、远程化打击目标的目的。
1.4 论文研究的目的和意义
通过本次研究，在不同的定后掠翼的滑翔制导炸弹的纵向飞行方案弹道仿真的基础上，根据制导炸弹的气动特性设计优化一种变后掠翼的方案弹道，并与定后掠的飞行方案进行对比，对比其在射程弹体的动态特性等方面的优势。为相关领域的其他研究提供理论支持。
同时利用本次研究机会提升自身滑翔制导炸弹领域的专业素养。对变后掠翼滑翔制导炸弹的工作原理具有更加理性的认识，提高自身的专业技能素养，为以后的工作研究打下更加坚实的基础。
2 滑翔制导炸弹的方案弹道模型
2.1 建立滑翔制导炸弹数学模型
由理论力学的知识可知，任何自由物体在空间的任意运动，都可以把它视为绕质心旋转运动的合成，即决定刚体质心瞬时位置的桑自由度和决定刚体瞬时姿态的三个自由度。对于刚体，可以运用牛顿定律来研究质心的运动，用动量矩定理研究刚体绕质心的转动。
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