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摘要现代战争低成本、高精度的要求促成了制导弹箭的大量运用，从而使得许多制导控制装置得以设计出来并投入使用，比如可动鸭舵、内部移动质量、微型扰流片等。为研究微型扰流片的控制机理及控制效果，以某带有微型扰流片的尾翼弹为研究对象，建立了一个751自由度飞行动力学模型并进行了飞行弹道数值仿真。大量的仿真结果表明，在弹箭飞行过程中的某一个时刻打开微型扰流片后，安装在尾翼之间的微型扰流片能够引起作用在弹体上的空气动力和空气动力矩的变化，使弹丸的飞行姿态发生变化，从而改变弹丸的飞行轨迹，完成对炮弹的弹道控制，可显著提高其对目标的射击精度。25882
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关键词 制导炮弹,执行机构,微型扰流片,弹道仿真,弹道模型
Title Trajectory Simulation of Smart Projectile Using of Micro
Spoilers for Control
Abstract
The requirements of low cost and high precision of modern war promote the extensive
use of smart projectile.Many different smart projectile control mechanisms were
created at the same time such as movable canards,internal moving masses and micro
spoilers.Establishing a standard 6-degree-of-freedom model controlling by micro
spoilers on a fin stabilized projectile to research the principle and effect of
control of micro spoilers and doing trajectory simulation on it.A large number
of simulations show that the small micro spoilers located between rear fins can
cause the change of aerodynamic force and moment to change the flight attitude
so that the trajectory was changed to achieve the trajectory control of the
projectile after opening the micro spoilers at a point during flying and the
accuracy of the projectile has a significant promotion compared with the
uncontrolled one.
Keywords smart projectile,actuator,micro spoilers,trajectory simulation,trajectory model
目 次
1 绪论.. 1
1.1 背景及意义 1
1.2 制导炮弹研究现状 1
1.3 本文的主要研究内容.. 4
2 弹体动力学模型 5
2.1 常用坐标系的定义 5
2.2 坐标系间的转化. 5
2.2.1 弹体坐标系与地面坐标系之间的转换.. 5
2.2.2 弹体坐标系与速度坐标系之间的转换.. 6
2.3 姿态角和气流角. 7
2.3.1 姿态角 7
2.3.2 气流角 7
2.4 弹体坐标系下的角速度和速度分量.. 7
2.4.1 角速度分量. 7
2.4.2 速度分量.. 8
2.5 作用在弹体上的力和力矩 8
2.5.1 重力. 8
2.5.2 气动力 9
2.5.3 稳态气动力矩. 10
2.5.4 非稳态气动力矩 11
2.5.5 微型扰流片产生的力和力矩. 11
2.6 基本力学模型 11
2.6.1 质心运动学方程 11
2.6.2 质心动力学方程 11
2.6.3 绕质心的运动学方程. 12
2.6.4 绕质心的动力学方程. 13
2.7 本章小结.. 14
3 程序编制及仿真结果.. 15
3.1 弹丸气动参数及结构参数. 15
3.2 仿真程序简介 16
3.3 微型扰流片的气动参数.. 16
3.4 仿真结果及分析.. 17
3.4.1 弹丸无控时的仿真结果及分析 17
3.4.2 弹丸有控时的仿真结果及分析 263.5 本章小结.. 58
结论. 59
致谢. 60
参考文献.. 61
1 绪论
1.1 背景及意义
提高弹箭武器的射击精度一直是弹箭设计最为关注的问题之一。特别是低间接伤害概率
和高精度打击逐渐成为现代战争对弹箭武器的基本要求，发展精确制导弹箭的需求变得尤为
迫切。目前，发展精确制导弹箭大体有两种思路：一是不断深入开展各类导弹武器系统的研
制，但与导弹大量运用相对应，导弹的成本高、价格昂贵、效费比低，仅仅适用于高价值目
标的问题也日益突出。所以，导弹并不能够大范围地在战争中使用；一是对库存的常规弹箭