非对称制导炮弹的动力学建模及稳定性分析(3)
本课题以某鸭式布局非对称制导炮弹为研究对象（如图2.1所示），对其开展飞行动力学建模及稳定性分析方面的研究。
摘要为了研究制导炮弹中的非对称因素对弹道特性及飞行稳定性的影响，针对一类采用一对鸭式舵面的制导炮弹，考虑了质量不对称的影响，进行了优尔自由度刚体动力学建模。针对建立的优尔自由度刚体弹道模型，采用龙格-库塔方法编制计算程序对其进行数值求解。在不同的射击条件下进行了弹道数值仿真，对比分析了弹丸在相同条件下的无控和有控弹道特性。考虑制导炮弹的非对称因素，基于一定假设条件，推导了有控弹的攻角方程，并对非对称制导炮弹的受迫运动进行了稳定性分析。研究结果表明，非对称制导炮弹的稳定性受诸多因素影响，在设计制导炮弹时，必须合理匹配操纵性、稳定性及转速。
关键字 制导炮弹 非对称 动力学建模 数值仿真 稳定性分析
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title Dynamics modeling and stability analysis of an asymmetric guided projectile
Abstract
To explore the asymmetric factors of guided projectiles affecting on ballistic characters and flight stability, a 6 degrees of freedom dynamic model of a guided projectile with canards is built and analyzed, considering the influence of the quality asymmetry. Trajectory simulation is based on the method of Runge-Kutta under different shooting conditions. Under certain shooting conditions, the ballistic characters between the non-controlled projectile and the controlled projectile are compared. Considering the asymmetric factors, the attack angle equations against the controlled projectile are deduced, and the stability analysis on the forced movement of the projectile is studied. The results show that the stability of asymmetric guided projectile are affected by many factors. As a result, the relationship among maneuverability, stability and rotational speed must have been handled well when designing projectiles.
Keywords guided projectile asymmetry dynamic modeling
numerical simulation stability analysis
目 次
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 制导炮弹的研究现状 2
1.2.2 制导炮弹动力学的研究现状 3
1.3 本文所要开展的工作 4
2 非对称制导炮弹的动力学建模 5
2.1 本文研究的非对称制导炮弹 5
2.2 坐标系及其转换 5
2.2.1 常用坐标系的定义 5
2.2.2 各坐标系间的转换关系 7
2.3 作用在炮弹上的力和力矩 9
2.3.1 相对气流速度和相对攻角 9
2.3.2 重力 10
2.3.3 有风时的空气动力 10
2.3.4 有风时的空气动力矩 11
2.4 炮弹运动方程的一般形式 15
2.4.1 质心运动方程 15
2.4.2 绕心运动方程 16
2.4.3 炮弹刚体运动方程组的一般形式 23
2.5 炮弹6自由度刚体弹道方程 23
3 非对称制导炮弹的弹道特性数值仿真 27
3.1 仿真条件 27
3.2 无控弹道仿真 29
3.3 有控弹道仿真 33
4 非对称制导炮弹的角运动模型与稳定性分析 38