压电驱动弹头偏转弹道修正控制方法研究

摘要

随着现代战争对炮弹射击精度的要求提高，特别是面对传统无控弹药的散布大、精度差的缺点，弹道修正技术越来越受到重视。偏转弹头式弹道修正方法是一种独特的弹道修正方法，它是在无控弹药上加装偏转弹头式修正模块用以提高炮弹的射击精度，但同时它也存在着亟待解决的气动特性等问题。
　　本文利用数值仿真、理论建模分析和测试实验相结合的方法，开展了弹头三自由度偏转情况下弹丸的气动特性和弹道修正研究。其主要研究内容如下:
　　(1)设计了一种压电驱动弹头偏转机构。重点分析了弹头偏转机构的偏转机理以及研究了弹头偏转机构的运动学特性。优化了弹头偏转机构，仿真结果表明优化后的弹头偏转机构具有更大的偏转角度和更稳定的运动特性。
　　(2)通过数值仿真和理论推导两种方法研究了弹丸气动特性并获得了两种弹头多自由度偏转下气动特性表达式。对比数值仿真和理论推导的表达式结果相吻合。通过获得的气动特性表达式为下一步进行弹道修正方法提供了理论依据。
　　(3)在运用气动特性表达式的基础上，进行了偏转弹头弹弹道修正能力分析。仿真实验表明弹丸经过弹道修正能够提高弹丸射击精度。根据弹丸弹道修正后落点规律，提出了两种偏转弹头弹道控制方法。通过数据样本的测试，两种弹道控制方法均有较高的准确率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文选题背景与意义

1．2 国内外发展现状及趋势

1．2．1 偏转弹头技术研究现状

1．2．2 偏转弹头弹道修正技术研究现状

1．3 课题主要研究内容

2 压电驱动弹头偏转机构设计及优化

2．1 引言

2．2 偏转弹头机构设计

2．3 偏转弹头机构优化

2．4 小结

3 偏转弹头弹丸气动特性数值分析

3．1 引言

3．2 模型数值仿真

3．2．1 物理模型建立

3．2．2 网格划分

3．2．3 求解器设置

3．2．4 多自由度数值求解理论基础

3．3 单自由度偏转弹丸气动特性分析

3．3．1 攻角为0°弹头向下偏转

3．3．2 攻角为0°弹头向上偏转

3．3．3 攻角为0°弹头向左偏转

3．3．4 攻角为5°弹头向下偏转

3．3．5 攻角为5°弹头向上偏转

3．3．6 攻角为5°弹头向左偏转

3．4 单自由度周向旋转弹丸气动特性分析

3．4．1 攻角为0°弹头周向旋转

3．4．2 攻角为5°弹头周向旋转

3．5 多自由度下气动特性分析

3．5．1 多自由度下俯仰力矩分析

3．5．2 多自由度下偏航力矩分析

3．6 静稳定性分析

3．7 小结

4 偏转弹头弹丸气动特性理论分析

4．1 引言

4．2 模型简化

4．3 气动特性理论分析

4．4 小结

5 偏转弹头弹弹道修正分析

5．1 引言

5．2 外弹道数学模型建立

5．2．1 常用坐标系及其系间转换

5．2．2 弹丸运动方程组

5．3 弹道解算方法

5．4 弹丸质心弹道分析

5．5 无控条件下理想弹道的特性

5．6 有风情况下弹道特性分析

5．7 二维弹道修正能力分析

5．7．1 横向修正能力分析

5．7．2 纵向修正能力分析

5．7．3 综合修正能力分析

5．8 小结

6 偏转弹头弹弹道控制方法研究

6．1 引言

6．2 控制律设计一

6．3 控制律设计二

6．3．1 弹丸落点修正量特征聚类分析

6．3．2 神经网络弹道修正系统辨识与预测

6．4 控制律二实现最优控制

6．5 小结

7 总结与展望

7．1 论文结论与工作创新点

7．2 论文研究前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况