高速旋转弹丸弹道修正原理分析及仿真

解决由于高速旋转弹丸的旋转特性导致难以采用常规方案对其进行弹道修正的技术难点.提出基于压电陶瓷智能材料的弹道修正原理技术方案,依据弹头可能动作的思路,设计弹头修正机构,通过探知弹头旋转频率,以此调整压电陶瓷杆的加电模式,利用压电陶瓷的逆压电效应,从而调整相应陶瓷杆的伸缩动作,保证在旋转条件下弹头可以向固定方向偏转,解决了修正旋转弹丸的难题.详细阐述了修正弹丸的系统组成和工作原理,同时建立了修正弹丸理想条件下的外弹道数学模型,并通过仿真计算得到一定条件下修正弹丸的弹道曲线和详细修正数据,仿真结果验证了该方案的有效性和可行性.     

弹道修正弹在脉冲力矩作用下的飞行稳定性条件

弹道修正是近年来为提高弹药设计精度而出现的一种新技术。该文对弹道修正技术中常用的脉冲力矩修正作用,对弹丸飞行稳定性状况的影响等进行了讨论,给出了脉冲力矩作用下飞行稳定性条件。这对目前开展的修正弹道技术研究,特别是对弹道修正设计方案的选取,有一定的参考意义。     

一维弹道修正引信弹道修正策略分析

针对一维弹道修正引信阻力机构增阻能力有限的问题,采用概率与数理统计方法,以落入指定幅员区域弹丸数量最多为原则,对一维弹道修正弹药所需提前瞄准量、最大射程修正量进行分析. 研究结果表明,采用只对部分弹丸进行修正,提前瞄准量是所需最大射程修正量的1/2,且为无修正弹丸落点纵向误差标准差2倍左右时,修正策略为最佳选择. 以某155 mm榴弹对象,进行蒙特卡洛打靶仿真分析,验证了该修正策略的正确性. 该修正策略能以较小的提前瞄准量及所需最大射程修正量,使射程精度得到最大程度的改善,特别适用于阻力机构增阻能力有限的一维弹道修正引信.      

基于MSP430单片机的弹道解算方法研究与实现

为满足弹道修正引信技术对弹道载弹道解算的低成本、小体积、高性能要求,验证一种小型微控制器作为弹道解算控制器的可行性.在研究弹丸质点弹道模型及其数值解法的基础上,设计基于MSP430单片机的弹道解算器硬件和软件并进行了调试.通过半实物仿真实验对其弹道解算精度和实时性进行验证.结果表明,设计的弹道解算控制器在精度和实时性方面满足弹道修正引信需求.     

基于脉冲控制的末段修正弹道研究

针对迫弹的末段弹道修正问题,建立了基于脉冲控制的飞行动力学模型.结合弹道模型,分析了脉冲个数、脉冲力大小、布置位置、弹丸转速、脉冲作用时间等脉冲参数和弹道参数对末段修正能力和弹道特性的影响规律.以某迫弹和给定的脉冲控制修正方案为例,进行了末段弹道仿真计算,得到了关于修正能力的定量仿真结果和末段修正过程中迫弹攻角变化曲线.研究结果表明了末段脉冲控制修正弹道偏差的有效性,也为末段修正迫弹的脉冲控制方案设计提供了一定的理论基础.     

激光半主动末修弹目标定位方法研究

在激光半主动末修弹实施弹道修正前,为实时精确得到地面目标相对弹丸的位置,提出利用激光探测器测角信息结合先验弹道的弹丸姿态角和弹道高信息得到目标相对位置的定位算法. 建立了目标定位模型,并利用蒙特卡洛法仿真,分析了弹丸在不同发射角下视角误差、弹丸姿态角误差和弹道高误差对定位精度的影响. 仿真结果表明,弹道高误差对定位精度影响最大,但单项误差因素引起的最大定位误差不超过12 m;弹丸发射角越大,其定位精度相对越高. 提出的目标定位方法简单易行,满足精度和实时性要求.      

双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型研究

为提高靶场试验中修正组件的打击精度,获得更好的滚转控制效果,评估滚转控制算法和弹道修正策略的性能,建立具有实际指导意义的双旋弹丸弹道修正弹修正组件控制响应模型,提出了一种数值仿真与试验测试相结合的执行机构建模方法.该方法通过获取双旋执行机构在阶跃冲击下的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立电磁控制力矩动态响应模型;通过飞行试验进一步获得准确的气动力矩和隔转阻尼力矩模型,建立了双旋弹道修正组件固定鸭舵滚转控制响应模型.风洞环境下的控制试验结果表明:双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型能够以较高的精度评估组件动态控制响应特性,误差小于1.5%.试验验证了建模方法的可行性,也为后续弹道修正策略和控制算法研究提供了精确可靠的分析模型.      

用于中间弹道测量的闪光X射线发生器研究

研究了用于中间弹道测量的闪光Ｘ射线的产生原理和测量方法，以研制的多次脉冲Ｘ射线产生器来作为对中间弹道区段弹丸姿态进行闪光Ｘ射线变管分幅摄影的脉冲Ｘ线射源，其主要技术性能满足了中间弹道测量的要求。     

弹丸发射内弹道方程嵌入LS-DYNA数值模拟研究

为更好地分析弹丸发射内弹道过程,通过对LS-DYNA进行二次开发,将弹丸发射经典内弹道模型及火药气体状态方程引入有限元计算,并采用Lagrange方法对某弹丸发射内弹道全过程进行了数值仿真,成功模拟了火炮发射时火药燃烧推进弹丸运动的力学过程. 仿真结果表明：数值模拟获得的弹丸速度、弹后气体压力、弹丸过载曲线与经典内弹道计算结果一致性很好,同时数值模拟解决了经典内弹道无法获得弹丸具体受力情况和动态下的强度等问题.     

低速旋转炮弹偏流现象的研究

低速旋转弹丸在飞行过程中,在章动的作用下会产生偏流现象,进而影响弹丸的射击精度,本文针对这个问题进行了仿真研究。首先根据外弹道学理论给出的数学计算模型,对具体的实例进行计算仿真,然后结合仿真曲线和数据进行比较分析,结果发现偏流对低速发射弹丸的影响大,而对高速发射弹丸影响则比较小。为此要减小偏流的影响必须提高射击速度.对于低速弹丸必须根据方程计算结果以及弹道修正理论对实弹加以修正,从而提高低速旋转弹丸的射击精度。     

弹道修正防空弹药飞行最优控制方法研究

结合高炮弹药修正的特点,利用最优控制理论基于能量消耗最少的准则推导出弹道特征参数的控制策略。通过仿真得到了在固定起点和固定终点条件下,弹道修正弹最优飞行弹道倾角和速度随时间的变化曲线,以及弹丸变轨需要侧向过载的变化情况。结果表明侧向过载的变化情况符合脉冲力的变化规律,反映出该控制方法在一定程度上可满足弹道修正弹脉冲力的控制要求。     

简易修正弹末段弹道修正能力分析与优化设计

该文以脉冲发动机作为某型迫弹修正执行机构，进行末段弹道修正研究，建立了简易修正弹道模型，给出了脉冲选择和点火算法方案，分析了影响修正能力的关键因素，确定了优化设计数学模型。通过采用Poweu优化算法结合外点罚函数法进行了仿真计算，结果表明：该文给出的修正机构数学模型对简易修正弹的结构研制和性能改进具有实用价值。     

基于Simulink的某型激光末制导炮弹六自由度弹道仿真

目前用于激光末制导炮弹弹道模型的仿真都是通过语言编程实现。这种方法编程复杂、编程时间长,程序可读性和可调试性较差,且对编程人员要求较高。由mathworks公司设计的Similink仿真工具被广泛用于弹道计算和仿真并趋于成熟。本文建立了基于Simulink的某型激光末制导炮弹六自由度名义弹道仿真系统。仿真结果表明,仿真系统实现了对该型激光末制导炮弹六自由度弹道的正确仿真。     

射程修正引信弹道辨识算法精度分析

研究用于射程修正引信的基于弹道上升段速度时间序列的弹道辨识算法精度.分析引起射弹散布的原因,选取初速和射角作为建立随机概率模型的初始参数.根据蒙特卡洛计算机模拟理论和方法,利用初始参数的随机值和弹道方程生成随机弹道作为实际弹道.利用弹道辨识算法对实际弹道进行辨识,比较辨识射程与实际射程得到弹道辨识算法误差.仿真结果表明,弹道辨识算法计算误差不大于0.1%.     

基于修正质点弹道模型的双旋弹控制效果分析

针对一类固定鸭舵双旋弹,提出基于修正质点弹道模型的控制效果分析方法.将前体鸭舵滚转角作为控制量,在地面坐标系中建立了固定鸭舵双旋弹的6自由度外弹道模型.在鸭舵滚转角保持常值的条件下推导了动力平衡角计算公式,并得到修正质点弹道模型.给出了射程方向修正加速度和侧偏方向修正加速度的计算公式,并提出主导修正系数的定义.分析了主导修正系数对修正方向和修正距离的影响,说明该系数是决定固定鸭舵双旋弹控制效果的关键因素之一.仿真示例表明,用动力平衡角可以近似估算弹丸的攻角而且修正质点外弹道模型与6自由度外弹道模型的位置计算结果接近.      

弹道修正引信滚转角未知条件下MIMU快速初始对准方法

针对基于双旋结构的二维弹道修正引信及所配用弹药发射后修正引信滚转角不确定的问题,提出采用BP神经网络快速确定修正引信滚转角范围进行粗对准,进而利用卫星导航信息辅助惯性导航系统进行快速初始对准的方法. 该方法利用修正引信滚转角误差与惯性导航解算速度误差之间的关系建立神经网络模型,并通过仿真生成不同工况的弹道数据对神经网络进行训练. 针对某旋转弹弹道进行仿真,结果表明,使用中等精度微惯性测量组合,粗对准过程中修正引信滚转角误差估计值小于20°,精对准过程中姿态误差角在弹丸发射后40 s内收敛到0.4°以内.