彈箭外彈道學(xué)

緒論1
第1章  有關(guān)地球和大氣的知識(shí)4
1.1  重力和重力加速度4
1.2  地球旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科氏慣性力6
1.3  大氣的組成與結(jié)構(gòu)7
1.3.1  大氣的組成7
1.3.2  大氣的結(jié)構(gòu)8
1.4  虛溫、氣壓、密度、聲速和黏性系數(shù)沿高度的分布10
1.4.1  空氣狀態(tài)方程和虛溫10
1.4.2  氣壓、氣溫隨高度的分布11
1.4.3  空氣密度隨高度的變化13
1.4.4  聲速隨高度的變化13
1.4.5  黏性系數(shù)隨高度的變化14
1.5  風(fēng)的分布14
1.5.1  自由大氣中的地轉(zhuǎn)風(fēng)16
1.5.2  近地面層中風(fēng)速的對(duì)數(shù)分布17
1.5.3  上部邊界層的愛(ài)克曼螺線17
1.5.4  大氣環(huán)流和季風(fēng)18
1.6  標(biāo)準(zhǔn)氣象條件19
1.6.1  國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大氣20
1.6.2  我國(guó)炮兵標(biāo)準(zhǔn)氣象條件20
1.6.3  我國(guó)空軍航彈標(biāo)準(zhǔn)氣象條件22
1.6.4  海軍標(biāo)準(zhǔn)氣象條件22
第2章  作用在彈箭上的空氣動(dòng)力25
2.1彈箭的氣動(dòng)外形和兩種飛行穩(wěn)定方式25
2.2空氣阻力的組成27
2.2.1  旋轉(zhuǎn)彈的零升阻力27
2.2.2  尾翼彈的零升阻力36
2.3阻力系數(shù)、阻力定律、彈形系數(shù)和阻力系數(shù)的雷諾數(shù)修正36
2.3.1  阻力系數(shù)曲線變化的特點(diǎn)37
2.3.2  阻力定律和彈形系數(shù)37
2.3.3  阻力系數(shù)的雷諾數(shù)修正40
2.4空氣阻力加速度，彈道系數(shù)和阻力函數(shù)41
2.5有攻角時(shí)彈箭的靜態(tài)空氣動(dòng)力和力矩43
2.5.1  彈體的法向力Rn和軸向力RA43
2.5.2  彈體（或彈身）的阻力系數(shù)cx和升力系數(shù)cy44
2.5.3  彈翼、尾翼、前翼的升力和阻力44
2.5.4  全彈的升力系數(shù)和阻力系數(shù)47
2.5.5  靜力矩Ｍz和壓力中心xp50
2.6作用在彈箭上的動(dòng)態(tài)空氣動(dòng)力和力矩53
2.6.1  赤道阻尼力矩Ｍzz53
2.6.2  極阻尼力矩Ｍxz54
2.6.3  尾翼導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩Ｍxw55
2.6.4  馬格努斯力Ｒz56
2.6.5  馬格努斯力矩My59
2.6.6  非定態(tài)阻尼力矩(或下洗延遲力矩)Ｍα·61
2.6.7  其他空氣動(dòng)力和力矩62
2.7作用在有控彈箭上的氣動(dòng)力和力矩62
2.7.1  作用在有控彈箭上的氣動(dòng)力64
2.7.2  作用在有控彈箭上的空氣動(dòng)力矩66
第3章  標(biāo)準(zhǔn)條件下彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組及彈道特性74
3.1基本假設(shè)74
3.2質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組的建立75
3.2.1  直角坐標(biāo)系里的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組76
3.2.2  自然坐標(biāo)系里的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組76
3.2.3  以ｘ為自變量的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組77
3.3拋物線彈道的特點(diǎn)78
3.3.1  拋物線彈道諸元公式78
3.3.2  真空彈道的特點(diǎn)79
3.4空氣彈道的一般特性82
3.4.1  速度沿全彈道的變化82
3.4.2  空氣彈道的不對(duì)稱性84
3.4.3  最大射程角84
3.4.4  空氣彈道由ｃ，v0，θ0三個(gè)參數(shù)完全確定86
第4章  非標(biāo)準(zhǔn)條件下的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組、彈道修正和散布88
4.1標(biāo)準(zhǔn)條件和修正理論概述88
4.1.1  標(biāo)準(zhǔn)條件88
4.1.2  修正理論概述88
4.2考慮彈道條件和氣象條件非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組90
4.3考慮地形、地球條件非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組91
4.4初速、彈重、藥溫非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的微分修正94
4.5對(duì)氣溫氣壓非標(biāo)準(zhǔn)的微分法修正，彈道相似原理94
4.5.1  彈道相似原理的導(dǎo)出95
4.5.2  氣溫、氣壓非標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的射程和飛行時(shí)間微分修正公式97
4.6氣溫氣壓修正和密度聲速修正的匹配問(wèn)題98
4.6.1  對(duì)單獨(dú)空氣密度偏差的修正99
4.6.2  對(duì)聲速非標(biāo)準(zhǔn)的修正99
4.7對(duì)風(fēng)的修正100
4.7.1  橫風(fēng)產(chǎn)生的側(cè)偏(運(yùn)動(dòng)方程求解法)101
4.7.2  橫風(fēng)產(chǎn)生的側(cè)偏(相對(duì)運(yùn)動(dòng)法)101
4.7.3  縱風(fēng)對(duì)射程的修正102
4.8彈道準(zhǔn)確層權(quán)和近似層權(quán)103
4.8.1  彈道平均值和層權(quán)103
4.8.2  準(zhǔn)確層權(quán)的計(jì)算方法和特點(diǎn)103
4.8.3  近似層權(quán)106
4.8.4  準(zhǔn)確層權(quán)與近似層權(quán)的比較110
4.9氣象探測(cè)和氣象通報(bào)110
4.9.1  編報(bào)規(guī)則111
4.9.2  地炮氣象通報(bào)111
4.9.3  高射炮兵彈道氣象通報(bào)112
4.9.4  地炮計(jì)算機(jī)氣象通報(bào)113
4.10火炮運(yùn)動(dòng)時(shí)的修正114
4.11炮耳軸與炮身軸線不垂直及炮耳軸傾斜時(shí)的修正115
4.11.1  炮耳軸與炮身軸線不垂直時(shí)的修正115
4.11.2  炮耳軸傾斜時(shí)的方向修正116
4.12彈道散布、射擊精度及其影響因素分析118
4.12.1  距離散布及其影響因素分析119
4.12.2  方向散布及其影響因素分析121
4.12.3  火箭彈散布及其影響因素分析121
4.12.4  密集度、準(zhǔn)確度和精度的概念及其影響因素匯集121
4.12.5  用圓概率誤差CEP表示精度與用CEP表示密集度的區(qū)分，
球概率誤差124
4.13火箭彈道修正和低空彈道風(fēng)計(jì)算125
4.13.1  低空風(fēng)修正和低空彈道風(fēng)計(jì)算126
4.13.2  對(duì)比沖的修正127
4.13.3  對(duì)藥量的修正128
4.13.4  對(duì)火箭藥溫的修正128
第5章  彈道解法130
5.1彈道方程的數(shù)值解法130
5.1.1  龍格庫(kù)塔(Runge-Kutta)法130
5.1.2  阿當(dāng)姆斯預(yù)報(bào)校正法131
5.2彈道表解法131
5.3級(jí)數(shù)解法133
5.3.1  引言133
5.3.2  任意點(diǎn)彈道諸元公式134
5.4直射距離、有效射程和危險(xiǎn)距離136
第6章  彈箭剛體彈道方程的建立138
6.1坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換138
6.1.1  坐標(biāo)系138
6.1.2  各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系140
6.2彈箭運(yùn)動(dòng)方程的一般形式143
6.2.1  彈道坐標(biāo)系上的彈箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程143
6.2.2  彈軸坐標(biāo)系上彈箭繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩方程144
6.2.3  彈箭繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量矩計(jì)算145
6.2.4  有動(dòng)不平衡時(shí)的慣性張量和動(dòng)量矩146
6.2.5  彈箭繞心運(yùn)動(dòng)方程組148
6.2.6  彈箭剛體運(yùn)動(dòng)方程組的一般形式148
6.3有風(fēng)情況下的氣動(dòng)力和力矩分量的表達(dá)式148
6.3.1  相對(duì)氣流速度和相對(duì)攻角149
6.3.2  有風(fēng)時(shí)的空氣動(dòng)力149
6.3.3  有風(fēng)時(shí)的空氣動(dòng)力矩150
6.4彈箭的6自由度剛體彈道方程153
6.5彈箭的角運(yùn)動(dòng)方程及角運(yùn)動(dòng)的幾何描述154
6.5.1  角運(yùn)動(dòng)的幾何描述，球坐標(biāo)和復(fù)數(shù)平面155
6.5.2  等效力的概念156
6.5.3  彈箭角運(yùn)動(dòng)方程的建立157
6.5.4  彈箭攻角方程的建立159
第7章  旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響162
7.1引言162
7.2彈箭速度和轉(zhuǎn)速的變化162
7.2.1  彈箭質(zhì)心速度的變化規(guī)律163
7.2.2  旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定炮彈的自轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速的衰減163
7.3攻角方程齊次解的一般形式——二圓運(yùn)動(dòng)165
7.3.1  攻角方程解的一般形式165
7.3.2  攻角模δ、進(jìn)動(dòng)角ν與二圓運(yùn)動(dòng)間的一些關(guān)系166
7.3.3  氣動(dòng)參數(shù)與角運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系167
7.3.4  一圓運(yùn)動(dòng)和二圓運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因167
7.3.5  高速自轉(zhuǎn)物體陀螺效應(yīng)的物理解釋168
7.4僅考慮翻轉(zhuǎn)力矩時(shí)攻角方程的齊次解——起始擾動(dòng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)170
7.4.1  由起始攻角速度δ·0產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)171
7.4.2  由起始攻角δ0產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)173
7.5起始擾動(dòng)對(duì)初速方向的影響——?dú)鈩?dòng)跳角174
7.5.1  由起始擾動(dòng)Δ·0產(chǎn)生的平均偏角(或氣動(dòng)跳角)175
7.5.2  由起始擾動(dòng)Δ0產(chǎn)生的氣動(dòng)跳角177
7.6起始擾動(dòng)對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡的影響——螺線彈道178
7.7攻角方程的非齊次解——重力產(chǎn)生的動(dòng)力平衡角180
7.7.1  動(dòng)力平衡角的數(shù)學(xué)推導(dǎo)181
7.7.2  動(dòng)力平衡角沿全彈道的變化183
7.7.3  動(dòng)力平衡角的物理解釋和簡(jiǎn)易推導(dǎo)方法185
7.7.4  馬也夫斯基方程與剛體運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化186
7.8簡(jiǎn)化剛體運(yùn)動(dòng)方程188
7.9動(dòng)力平衡角對(duì)彈道軌跡的影響——偏流189
7.10修正質(zhì)點(diǎn)彈道方程191
7.10.1  自然坐標(biāo)系里的修正質(zhì)點(diǎn)彈道方程192
7.10.2  直角坐標(biāo)系里的修正質(zhì)點(diǎn)彈道方程193
7.10.3  北約（NATO）國(guó)家修正質(zhì)點(diǎn)彈道方程194
7.11考慮全部外力和力矩時(shí)起始擾動(dòng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)197
7.12非對(duì)稱因素產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響198
7.12.1  動(dòng)不平衡產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響199
7.12.2  氣動(dòng)外形不對(duì)稱產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響202
7.13風(fēng)引起的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響203
第8章  尾翼穩(wěn)定彈的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響206
  8.1概述206
  8.2非旋轉(zhuǎn)尾翼彈由起始擾動(dòng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響206
    8.2.1  非旋轉(zhuǎn)尾翼彈的空間運(yùn)動(dòng)形式206
    8.2.2  非旋轉(zhuǎn)尾翼彈的平面運(yùn)動(dòng)形式209
    8.2.3  起始擾動(dòng)對(duì)速度方向的影響——?dú)鈩?dòng)跳角210
  8.3低旋尾翼彈的導(dǎo)轉(zhuǎn)和平衡轉(zhuǎn)速210
  8.4低旋尾翼彈由起始擾動(dòng)引起的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響211
  8.5尾翼彈的動(dòng)力平衡角及偏流213
    8.5.1  非旋轉(zhuǎn)尾翼彈的動(dòng)力平衡角及滑翔效應(yīng)213
    8.5.2  低旋尾翼彈的動(dòng)力平衡角及偏流215
  8.6尾翼彈由非對(duì)稱性產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響215
    8.6.1  不旋轉(zhuǎn)情況216
    8.6.2  旋轉(zhuǎn)情況216
  8.7風(fēng)引起的角運(yùn)動(dòng)及對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的影響217
    8.7.1  非旋轉(zhuǎn)情況217
    8.7.2  旋轉(zhuǎn)情況218
第9章  火箭運(yùn)動(dòng)方程組的建立219
  9.1概述219
  9.2推力、比沖、噴管導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩、推力偏心力矩和推力側(cè)分力222
    9.2.1  推力、比沖及其測(cè)量222
    9.2.2  渦輪式火箭的推力和噴管導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩224
    9.2.3  推力偏心力矩和推力側(cè)分力225
  9.3火箭作為變質(zhì)量物體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程226
    9.3.1  火箭質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程226
    9.3.2  火箭繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程228
  9.4火箭剛體運(yùn)動(dòng)方程組228
    9.4.1  自由飛行段剛體運(yùn)動(dòng)方程組228
    9.4.2  滑軌段運(yùn)動(dòng)方程230
    9.4.3  半約束期重力矩引起的角運(yùn)動(dòng)解析解231
    9.4.4  炮口碰撞問(wèn)題232
  9.5火箭的角運(yùn)動(dòng)方程組和攻角方程232
    9.5.1  火箭的角運(yùn)動(dòng)方程232
    9.5.2  火箭的攻角方程234
第10章  尾翼式火箭的角運(yùn)動(dòng)和散布分析236
  10.1角運(yùn)動(dòng)方程的齊次解——起始擾動(dòng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)和散布236
    10.1.1  起始擾動(dòng)產(chǎn)生的攻角和偏角236
    10.1.2  有效定向器長(zhǎng)的概念239
    10.1.3  起始擾動(dòng)產(chǎn)生的攻角和偏角的性質(zhì)239
    10.1.4  由起始擾動(dòng)產(chǎn)生的散布計(jì)算246
  10.2推力偏心產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)和散布247
    10.2.1  非旋轉(zhuǎn)尾翼式火箭由推力偏心產(chǎn)生的攻角和偏角248
    10.2.2  低旋尾翼式火箭由推力偏心產(chǎn)生的攻角和偏角252
    10.2.3  由推力偏心產(chǎn)生的散布計(jì)算257
  10.3風(fēng)對(duì)火箭角運(yùn)動(dòng)的影響和散布計(jì)算257
    10.3.1  垂直風(fēng)產(chǎn)生的攻角和偏角258
    10.3.2  非旋轉(zhuǎn)尾翼式火箭由風(fēng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)和風(fēng)偏259
    10.3.3  影響尾翼式火箭風(fēng)偏的因素分析261
    10.3.4  低旋尾翼式火箭由風(fēng)產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)和風(fēng)偏262
    10.3.5  低空隨機(jī)風(fēng)產(chǎn)生的散布263
  10.4動(dòng)不平衡引起的角運(yùn)動(dòng)和散布263
    10.4.1  動(dòng)不平衡對(duì)火箭主動(dòng)段角運(yùn)動(dòng)的影響263
    10.4.2  影響因素分析264
    10.4.3  散布計(jì)算分析265
第11章  旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定火箭的角運(yùn)動(dòng)和散布分析266
  11.1概述266
  11.2起始擾動(dòng)引起的角運(yùn)動(dòng)和散布266
    11.2.1  旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定火箭的角運(yùn)動(dòng)方程及齊次方程的解266
    11.2.2  攻角和偏角的分析268
    11.2.3  影響偏角的因素分析270
    11.2.4  渦輪式火箭的“傾離”效應(yīng)和定偏271
  11.3推力偏心引起的角運(yùn)動(dòng)和散布272
    11.3.1  推力偏心產(chǎn)生的攻角和偏角272
    11.3.2  影響因素分析272
  11.4風(fēng)引起的角運(yùn)動(dòng)和散布273
    11.4.1  垂直風(fēng)產(chǎn)生的攻角和偏角273
    11.4.2  垂直風(fēng)引起的攻角和偏角曲線變化特點(diǎn)274
    11.4.3  影響風(fēng)偏的因素分析276
  11.5動(dòng)不平衡的影響277
第12章  彈箭的飛行穩(wěn)定性279
  12.1彈箭飛行穩(wěn)定性的基本概念279
  12.2靜穩(wěn)定、陀螺穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定280
  12.3動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)282
    12.3.1  炮彈動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)的推導(dǎo)282
    12.3.2  動(dòng)態(tài)穩(wěn)定域的劃分284
    12.3.3  火箭主動(dòng)段動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性條件285
    12.3.4  關(guān)于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)的討論286
  12.4彈箭在曲線彈道上的追隨穩(wěn)定性290
    12.4.1  尾翼彈的追隨穩(wěn)定性290
    12.4.2  旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈的追隨穩(wěn)定性291
  12.5低速旋轉(zhuǎn)尾翼彈的共振不穩(wěn)定291
  12.6轉(zhuǎn)速閉鎖及災(zāi)變性偏航294
    12.6.1  誘導(dǎo)滾轉(zhuǎn)力矩和誘導(dǎo)側(cè)向力矩294
    12.6.2  轉(zhuǎn)速閉鎖問(wèn)題297
    12.6.3  轉(zhuǎn)速閉鎖情況下的角運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性300
第13章  彈箭的非線性運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定性302
  13.1彈箭非線性運(yùn)動(dòng)概述302
    13.1.1  彈箭非線性運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)302
    13.1.2  微分方程的定性分析方法303
    13.1.3  奇點(diǎn)理論303
    13.1.4  非線性微分方程的近似解法306
  13.2尾翼彈平面非線性運(yùn)動(dòng)的極限環(huán)306
    13.2.1  運(yùn)動(dòng)方程306
    13.2.2  非線性角運(yùn)動(dòng)方程的第一次近似解307
    13.2.3  相平面分析309
    13.2.4  極限運(yùn)動(dòng)的能量解釋312
  13.3強(qiáng)非線性靜力矩作用下的橢圓函數(shù)精確解312
    13.3.1  橢圓積分和橢圓函數(shù)313
    13.3.2  在三次方靜力矩作用下的精確解313
  13.4振幅平面法，尾翼彈的極限平面運(yùn)動(dòng)317
    13.4.1  運(yùn)動(dòng)方程的近似求解317
    13.4.2  振幅平面法319
  13.5非旋轉(zhuǎn)彈的極限圓錐運(yùn)動(dòng)324
  13.6在非線性馬格努斯力矩作用下彈箭的運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定性329
    13.6.1  運(yùn)動(dòng)方程的近似求解329
    13.6.2  動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析330
  13.7尾翼式低速旋轉(zhuǎn)彈箭的非線性強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)335
    13.7.1  在非線性靜力矩作用下低旋彈箭強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)的近似解析解335
    13.7.2  在非線性靜力矩作用下的諧波運(yùn)動(dòng)339
    13.7.3  在非線性靜力矩作用下的穩(wěn)態(tài)非諧波運(yùn)動(dòng)341
第14章  外彈道設(shè)計(jì)343
  14.1概述343
  14.2旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定炮彈的火炮膛線纏度設(shè)計(jì)344
    14.2.1  陀螺穩(wěn)定性和膛線纏度上限344
    14.2.2  追隨穩(wěn)定性和膛線纏度下限346
    14.2.3  單裝藥號(hào)火炮的膛線纏度設(shè)計(jì)347
    14.2.4  多裝藥號(hào)火炮膛線纏度的設(shè)計(jì)347
    14.2.5  多彈種火炮膛線纏度的設(shè)計(jì)348
  14.3渦輪式火箭噴管傾角設(shè)計(jì)348
    14.3.1  噴管最小傾角的確定348
    14.3.2  噴管最大傾角的確定349
    14.3.3  噴管傾角的選取350
  14.4尾翼炮彈和火箭靜穩(wěn)定度及轉(zhuǎn)速的選擇350
    14.4.1  尾翼炮彈的靜穩(wěn)定度選擇350
    14.4.2  尾翼炮彈的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)350
    14.4.3  尾翼彈低速旋轉(zhuǎn)的范圍351
    14.4.4  尾翼式火箭炮口轉(zhuǎn)速的選擇352
    14.4.5  尾翼式火箭靜穩(wěn)定度的選擇352
  14.5火箭推力加速度與初速匹配的問(wèn)題353
  14.6地面火炮初速級(jí)的確定357
  14.7外彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真358
    14.7.1  外彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)358
    14.7.2  外彈道仿真362
第15章  外彈道試驗(yàn)與射表編制365
  15.1概述365
  15.2外彈道試驗(yàn)常用測(cè)試儀器和測(cè)試原理365
    15.2.1  彈箭飛行時(shí)間測(cè)量方法及測(cè)時(shí)儀365
    15.2.2  多普勒雷達(dá)測(cè)速原理366
    15.2.3  外彈道坐標(biāo)測(cè)量的儀器和方法368
    15.2.4  彈箭運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的測(cè)定372
    15.2.5  轉(zhuǎn)速測(cè)定試驗(yàn)376
    15.2.6  氣象諸元測(cè)量376
    15.2.7  彈炮靜參數(shù)測(cè)量378
    15.2.8  外彈道室內(nèi)試驗(yàn)378
  15.3  衛(wèi)星定位與彈道測(cè)量379
    15.3.1  概述379
    15.3.2  WGS—84坐標(biāo)系380
    15.3.3  WGS—84坐標(biāo)系向東北天坐標(biāo)系及彈道坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換382
  15.4外彈道試驗(yàn)項(xiàng)目、中間誤差估計(jì)和反常結(jié)果剔除383
    15.4.1  外彈道室外試驗(yàn)的主要項(xiàng)目383
    15.4.2  一組試驗(yàn)中間誤差的現(xiàn)場(chǎng)估計(jì)法——極差法(狄克松方法)387
    15.4.3  反常結(jié)果的剔除387
  15.5從自由飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)提取空氣動(dòng)力系數(shù)的方法(Chapman-Kirk方法或
參數(shù)微分法)389
    15.5.1  從雷達(dá)測(cè)速數(shù)據(jù)提取彈箭零升阻力系數(shù)cx0的原理389
    15.5.2  參數(shù)微分法(C-K方法)391
    15.5.3  Chapman-Kirk方法的改進(jìn)395
  15.6射表編制395
    15.6.1  概述395
    15.6.2  彈道數(shù)學(xué)模型的選取398
    15.6.3  射擊試驗(yàn)方案的制定和彈藥消耗量預(yù)算398
    15.6.4  分組試驗(yàn)問(wèn)題和每組試驗(yàn)發(fā)數(shù)的確定399
    15.6.5  射擊準(zhǔn)備和實(shí)施400
    15.6.6  試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和異常值的剔除400
    15.6.7  符合計(jì)算和射程標(biāo)準(zhǔn)化400
    15.6.8  射表計(jì)算401
    15.6.9  其他彈箭射表編制的特點(diǎn)404
    15.6.10  關(guān)于高原射表和高原靶場(chǎng)建設(shè)的必要性406
  15.7平均彈道一致性和共用射表問(wèn)題408
    15.7.1  平均彈道一致性和共用射表的概念408
    15.7.2  平均彈道一致性和共用射表檢驗(yàn)方法409
    15.7.3  平均彈道一致性檢驗(yàn)時(shí)兩類(lèi)錯(cuò)誤的公算(概率)410
    15.7.4  關(guān)于一致性界限問(wèn)題的其他提法411

第16章  底部排氣彈的彈道計(jì)算與分析412
  16.1  引言412
    16.1.1  底排技術(shù)發(fā)展概況412
    16.1.2  底部排氣彈外彈道計(jì)算和分析的特點(diǎn)412
  16.2  底排裝置內(nèi)彈道理論和計(jì)算方法413
    16.2.1  概述413
    16.2.2  底排藥柱的燃速413
    16.2.3  底排裝置燃?xì)饬鲃?dòng)理論基礎(chǔ)415
    16.2.4  底排裝置內(nèi)彈道計(jì)算418
  16.3  底部排氣減阻機(jī)理與底排減阻率計(jì)算422
    16.3.1  彈丸零升阻力的組成和底阻的大小422
    16.3.2  底部排氣減阻機(jī)理422
    16.3.3  底排減阻的表示方法與排氣參數(shù)的概念424
    16.3.4  影響底排減阻效果的因素分析424
    16.3.5  底排減阻率計(jì)算427
  16.4  底部排氣彈的彈道計(jì)算與彈道性能分析428
    16.4.1  底部排氣彈彈道計(jì)算方程組428
    16.4.2  彈道性能分析431
第17章  裝液彈外彈道434
  17.1  概述434
  17.2  旋轉(zhuǎn)裝液彈的陀螺穩(wěn)定性436
  17.3  圓柱容腔裝液彈內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的本征頻率438
    17.3.1  基本假設(shè)438
    17.3.2  坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換439
    17.3.3  旋轉(zhuǎn)裝液彈腔內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)方程440
    17.3.4  液體運(yùn)動(dòng)的邊界條件441
    17.3.5  柱形彈腔內(nèi)無(wú)黏液體流動(dòng)邊值問(wèn)題的斯圖瓦特森解443
    17.3.6  圓柱容腔內(nèi)液體振動(dòng)的本征頻率447
    17.3.7  液體作用力矩計(jì)算448
  17.4  斯圖瓦特森不穩(wěn)定性判據(jù)，留數(shù)公式450
    17.4.1  角運(yùn)動(dòng)方程變換450
    17.4.2  斯圖瓦特森的不穩(wěn)定性判據(jù)450
    17.4.3  留數(shù)公式452
    17.4.4  應(yīng)用舉例453
  17.5  黏性修正、容腔形狀修正和有中心爆管情況454
    17.5.1  斯圖瓦特森不穩(wěn)定性判據(jù)的黏性修正454
    17.5.2  容腔形狀修正458
    17.5.3  有中心爆管的情況461
第18章  彈箭的有控飛行462
  18.1  控制飛行的一般知識(shí)462
    18.1.1  改變飛行軌跡和飛行狀態(tài)的力學(xué)原理462
    18.1.2  操縱力矩、操縱面、舵機(jī)、舵回路463
    18.1.3  自動(dòng)駕駛儀、控制系統(tǒng)（穩(wěn)定系統(tǒng)）和控制通道464
    18.1.4  質(zhì)心運(yùn)動(dòng)控制回路，外回路和內(nèi)回路464
    18.1.5  導(dǎo)引系統(tǒng)和導(dǎo)引方法465
    18.1.6  控制理論、制導(dǎo)方法、分析方法、傳遞函數(shù)465
    18.1.7  有控彈箭的飛行穩(wěn)定性、操縱性和機(jī)動(dòng)性466
  18.2  有控彈箭運(yùn)動(dòng)方程的建立467
    18.2.1  坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換468
    18.2.2  導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組469
    18.2.3  彈箭繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程組和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組469
    18.2.4  彈箭質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化方程470
    18.2.5  幾何關(guān)系式470
    18.2.6  控制方程471
    18.2.7  導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)方程組472
  18.3  彈箭作為可操縱質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程，理想彈道472
  18.4  過(guò)載與機(jī)動(dòng)性474
    18.4.1  過(guò)載的定義474
    18.4.2  過(guò)載矢量的分解475
    18.4.3  過(guò)載與運(yùn)動(dòng)，過(guò)載與機(jī)動(dòng)性的關(guān)系475
    18.4.4  彈道曲率半徑與法向過(guò)載的關(guān)系476
    18.4.5  需用過(guò)載、極限過(guò)載和可用過(guò)載476
  18.5  方案飛行彈道477
  18.6  導(dǎo)引彈道的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析480
    18.6.1  追蹤法481
    18.6.2  平行接近法486
    18.6.3  比例導(dǎo)引法487
    18.6.4  三點(diǎn)法493
    18.6.5  前置量法和半前置量法499
    18.6.6  經(jīng)典制導(dǎo)方法與現(xiàn)代制導(dǎo)方法的比較500
    18.6.7  選擇導(dǎo)引方法的一般原則501
  18.7  有控彈箭縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程的建立及線性化501
    18.7.1  縱向運(yùn)動(dòng)方程501
    18.7.2  縱向運(yùn)動(dòng)方程組線性化的方法502
    18.7.3  有控彈箭縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的建立503
  18.8  縱向動(dòng)力系數(shù)、狀態(tài)方程和特征根504
    18.8.1  縱向動(dòng)力系數(shù)504
    18.8.2  縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程505
    18.8.3  縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程505
    18.8.4  縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征方程和特征根的求法506
  18.9  縱向自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)階段和短周期擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程507
    18.9.1  特征方程的根和運(yùn)動(dòng)形態(tài)507
    18.9.2  縱向自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段507
    18.9.3  擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)分成兩個(gè)階段的力學(xué)原因508
    18.9.4  縱向短周期運(yùn)動(dòng)方程509
  18.10  縱向短周期擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、傳遞函數(shù)和頻率特性510
    18.10.1  短周期擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性510
    18.10.2  短周期擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振蕩特性511
    18.10.3  縱向短周期運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù)512
    18.10.4  縱向短周期運(yùn)動(dòng)的頻率特性515
  18.11  舵面階躍偏轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)彈的縱向響應(yīng)特性517
    18.11.1  用拉氏反變換求過(guò)渡函數(shù)的方法518
    18.11.2  過(guò)渡過(guò)程的形態(tài)518
    18.11.3  縱向傳遞系數(shù)Kα對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響520
    18.11.4  縱向時(shí)間常數(shù)Tα對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響521
    18.11.5  縱向相對(duì)阻尼ξα對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響522
  18.12  導(dǎo)彈側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程和傳遞函數(shù)524
    18.12.1  引言524
    18.12.2  側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組524
    18.12.3  側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù)526
  18.13  側(cè)向自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和穩(wěn)定性527
    18.13.1  航向與傾斜擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)交連的原因527
    18.13.2  側(cè)向特征根的性質(zhì)527
    18.13.3  側(cè)向自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的形態(tài)528
    18.13.4  側(cè)向穩(wěn)定邊界圖531
    18.13.5  側(cè)向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性532
  18.14  側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化和解耦533
    18.14.1  側(cè)向運(yùn)動(dòng)方程組的簡(jiǎn)化533
    18.14.2  軸對(duì)稱型導(dǎo)彈接近水平飛行時(shí)側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的簡(jiǎn)化533
  18.15  彈箭運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)穩(wěn)定與控制534
    18.15.1  傾斜運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)穩(wěn)定535
    18.15.2  縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)穩(wěn)定和控制539
  18.16  運(yùn)動(dòng)學(xué)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、重力補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)
償544
    18.16.1  方案飛行控制回路中的運(yùn)動(dòng)學(xué)環(huán)節(jié)545
    18.16.2  自動(dòng)導(dǎo)引控制系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)環(huán)節(jié)545
    18.16.3  遙控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)傳遞函數(shù)546
    18.16.4  重力補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償547
  18.17  單通道旋轉(zhuǎn)彈箭的周期平均控制力和周期平均氣動(dòng)力548
    18.17.1  周期等效控制力的一般表達(dá)式549
    18.17.2  操縱機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)規(guī)律不同對(duì)周期等效控制力的影響550
    18.17.3  遙控型和自尋的型單通道旋轉(zhuǎn)導(dǎo)彈等效周期控制力的表達(dá)方式553
    18.17.4  周期等效氣動(dòng)力554
  18.18  有控彈箭飛行的計(jì)算機(jī)仿真和半實(shí)物仿真簡(jiǎn)介555
第19章  新型彈箭外彈道558
  19.1  概述558
  19.2  末敏彈外彈道558
    19.2.1  引言558
    19.2.2  有傘末敏子彈運(yùn)動(dòng)的近似解和掃描運(yùn)動(dòng)特性分析559
    19.2.3  算例及計(jì)算結(jié)果563
    19.2.4  傘-彈運(yùn)動(dòng)方程組及其數(shù)值解564
    19.2.5  無(wú)傘末敏彈掃描運(yùn)動(dòng)的形成564
  19.3  彈道修正彈外彈道569
    19.3.1  概述569
    19.3.2  阻力型一維彈道修正原理570
    19.3.3  二維彈道修正和PGK572
    19.3.4  利用鴨舵氣動(dòng)力進(jìn)行修正的情況574
    19.3.5  在沖擊力矩作用下彈箭的角運(yùn)動(dòng)576
    19.3.6  脈沖修正彈的飛行穩(wěn)定性及對(duì)脈沖沖量大小的限制577
    19.3.7  彈道修正彈的導(dǎo)引方法問(wèn)題578
  19.4  滑翔增程彈箭外彈道580
  19.5  彈道濾波和彈道預(yù)測(cè)585
    19.5.1  離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波586
    19.5.2  推廣卡爾曼濾波590
    19.5.3  彈道濾波在彈道預(yù)測(cè)中的應(yīng)用592
  19.6  彈道規(guī)劃和最優(yōu)方案彈道，極小值原理和偽譜法595
    19.6.1  概述595
    19.6.2  應(yīng)用極小值原理求解最優(yōu)滑翔基準(zhǔn)彈道問(wèn)題595
    19.6.3  應(yīng)用偽譜法進(jìn)行最優(yōu)彈道規(guī)劃600
  19.7  衛(wèi)星制導(dǎo)炮彈自動(dòng)瞄準(zhǔn)最優(yōu)導(dǎo)引律606
    19.7.1  概述606
    19.7.2  考慮彈著角約束的最優(yōu)制導(dǎo)律607
    19.7.3  計(jì)及重力補(bǔ)償?shù)闹茖?dǎo)律611
    19.7.4  幾種導(dǎo)引率的比較611
  19.8  簡(jiǎn)控火箭、遠(yuǎn)程炮彈和制導(dǎo)航彈的彈道特點(diǎn)613
    19.8.1  簡(jiǎn)控火箭的彈道特點(diǎn)613
    19.8.2  滑翔增程炮彈的彈道特點(diǎn)614
    19.8.3  制導(dǎo)航彈的彈道特點(diǎn)616
附錄和附表618
  附錄  格林函數(shù)法與常數(shù)變易法的關(guān)系618
  附表1  43年阻力定律cx0N(Ma)620
  附表2  G(v)函數(shù)表(43年阻力定律)621
  附表3  飽和水汽壓計(jì)算表621
  附表4  我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣簡(jiǎn)表(30 km以下部分)622
  附表5  1976年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣簡(jiǎn)表(30～80km部分)623
  附表6（a）  火炮直射程X直表(43年阻力定律)624
  附表6（b）  火炮直射角θ0直表(43年阻力定律)624
  附表7(a)  最大射程Xm表625
  附表7(b)  最大射程角θ0Xm表626
  附表8  火箭外彈道BR，BI函數(shù)表626
  附表9  火箭外彈道BＲ∞，BI∞函數(shù)表628
  附表10  火箭外彈道RL函數(shù)表629
  附表11  裝液彈的斯圖爾特森表630
  附表12  中心爆管表630
參考文獻(xiàn)632
索引635