多管火箭炮动力学优化设计方法初探(2)
1.2 国内外研究现状 1.2.1 多管火箭炮发射动力学 多管火箭炮发射动力学是研究多管火箭在发射过程中的受力及其运动规律和控制过程，进而研究控制其受力与运动的理论、技术和试验测试方法，为科学评价和提高多管火箭炮系统提供可靠的帮助，同时也为以后实现武器系统动态优化、火箭武器安全性及效能的提高提供了充足的理论准备。 火箭发射动力学研究中最具代表性的工作是Cochran 的工作。20世纪 70 年代初期 Cochran 研究了单管火箭发射过程的仿真，不计车体、回转体运动、连射效应和燃气流对火箭弹运动的影响，只考虑了定向器在涡轮弹的发射及飞行过程中的偏转角。随后他们提出将原有的发射装置简化为定向器和车体两个力学模型，进行火箭弹的两个定在同时脱离轨道情况下，动不平衡、推力偏心等扰动因素对偏角影响的研究，直到 80 初期，他们提出了被动控制的概念和模型，通过调整设计让定向管产生与推力偏心和动不平衡角在火箭弹主动段上引起的偏角的相反偏角，使得主动段的偏角最小，提高了射击的密集度。1984 年美国动力学家Marting 建立了弹丸在膛内的一般运动微分方程，成为弹丸在管内运动的重要参考文献。自从进入20世纪 90 年代以来，随着结构力学、Writtenburg 法等多体动力学法、有限元法的进一步研究及应用，很好的结合计算机仿真系统，应用于火箭炮发射动力学的瞬时响应研究[1]。 同时国内的研究也取得了相当不错的发展，特别是借助于功能强大的计算机软件在发射动力学中的研究，切实的模拟发射过程，更好地进行数值分析。在理论方面，芮筱亭教授针对Marting 方程的不足，建立了一般形式的火箭弹发射动力学方程，选择了合适的参考系，运动微分方程较Marting 方程更加简洁。特别是后来芮教授在 20世纪 90 年代建立的多体系统传递矩阵法，提出构造多体系统增广特征矢量和增广算子的程式化的方法，文献综述获得了增广特征矢量关于增广算子的正交性条件，实现对对多体系统动力响应的精确分析，以多体系统传递矩阵法为主要依据的发射动力学理论与技术，为提高多管火箭动态性能和射击密度提供了技术支持[2]。
1.2.2 优化算法现状 优化算法是一个重要的数学分支，主要研究的问题就是根据实际工程问题的目标要求和条件限制，建立待优化问题的数学模型，通过反复迭代数学模型中设计变量的灵敏度来确定每个变量，然后得到节点的新位置，并在模型中自动修改，直到满足精度要求。也就是讨论在众多的方案中什么样的最好并且找出最优方案。优化方法的出现可以追溯到牛顿、拉格朗日时代，正是他们对微积分的贡献，才使得具有最优化思想的微分学得到发展，而伯努利、欧拉等人则奠定了变分学的基础；柯西最早使用最速下降法求解无约束极小化问题。
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