无翼无伞稳态扫描平台结构优化设计与仿真(5)
为了保证这种新式反装甲地雷的打击精度和抗干扰能力，对于此类末敏弹要求射速快，转速高，扫描运动稳定，并且在上升到最高点时它的扫描区域宽，这样才能使它的打击范围大，对于坦克、装甲车这类移动的目标，还要要求它有合适的扫描频率和扫描间隔。它的主要工作阶段为弹体的上升部分，它的扫描运动是由自身的结构特性加之空气动力的作用形成的，它不需要借助降落伞和翼片结构，所以在结构更为紧凑，从重量和负载的角度来看这是很有利的，对总体设计上其他部件的影响也更小，它在工作过程中受到的空气阻力较前两种情况更小，所以上升和下落的速度更快，而且受风的影响也更小，加之若结构设计得当，扫描机更容易形成稳态扫描运动。
1.4 本文所做的研究工作
本文的主要任务是建立末敏子弹的运动数字模型，从理论上精确阐述和计算无翼无伞末敏弹的扫描运动形成的机理。经过对无翼无伞末敏弹的扫描运动过程的研究分析，建立末敏子弹运动数学模型，分析力末敏子弹发射从地面升入空中后的运动规律，并对数学模型进行了计算分析。具体研究工作有以下几个方面：
(1) 上升飞行阶段（第2章）：该阶段是指末敏弹从地面发射升入空中后的上升飞行阶段。本章中，将末敏弹看成单刚体，根据单刚体理论建立其质心运动微分方程组和绕心运动微分方程组。
(2) 第3章对第2章建立优尔自由度微分方程组进行简化，并编制了Matlab运算程序，对所建立的运动数学模型进行仿真计算（该仿真计算为真空状态下忽略空气动力），并根据该仿真计算结果进行了分析。
2 上升飞行阶段运动过程分析
2.1 引言
本章从理论上分析无翼无伞末敏弹上升飞行阶段的运动机理，即子弹从母弹抛出到稳态扫描之间的运动过程。该运动过程主要目的是为了让子弹在升空上升达到最高高度后，达到必要的攻击范围，把这一过程成为上升飞行阶段。在该阶段，把末敏子弹看成弹刚体，用单刚体的数学弹道模型来描述子弹的运动特性，得到末敏子弹在该阶段的运动微分方程，为下一步的简化计算和仿真分析提供理论基础，以便于得到无翼无伞末敏弹的运动规律。
基本假设：
(1) 地球的重力加速度 为常数，忽略地球的哥式加速度的影响；
(2) 由于末敏弹转速较低，忽略马格努斯力和马格努斯力矩的影响；
(3) 气象条件标准，忽略风对子弹运动的干扰。
2.2 坐标系的建立和坐标变换
2.2.1 坐标系的建立
为了建立末敏弹的质心运动微分方程和绕心运动微分方程组，建立以下坐标系：
图2.2.1.1 地面惯性坐标系
1) 地面惯性坐标 （简称 ）
如图2.2.1.1所示，该坐标系固连于地面，取子弹抛射的地面投影点为坐标原点 ， 轴在包含初速矢量的铅直面内水平于水平面，指向射向； 轴铅直向上； 轴由右手法则确定。该坐标系主要用于确定子弹体的质心坐标和速度。
2) 平动坐标系 （简称 ）
该坐标系原点为子弹体的质心 ，各轴分别于地面惯性坐标系 各轴对应平行。该坐标系主要用为弹轴坐标系和速度坐标系旋转的基准。
3) 弹轴坐标系 （简称 ）
取圆柱形子弹体的质心 为坐标原点， 轴在子弹体几何对称轴上，指向弹顶； 轴和 轴位于过质心而与弹轴垂直的平面内， 轴指向右侧， 轴由右手法则确定。该坐标系用于确定弹轴的方位。
图2.2.1.2 各连体坐标系
4) 弹体坐标系 （简称 ）
如图2.2.1.2所示，该坐标系固联于圆柱形子弹体，去圆柱形子弹体的质心 为坐标原点， 轴在子弹体几何对称轴上，即 轴； 轴和 轴位于过质心而与弹轴垂直的平面内，且随弹体一起旋转， 轴由右手法则确定。该坐标系用于确定子弹体的空间姿态。
上一篇：火箭发火控制系统硬件设计