導彈飛行力學

第1章　概述 1
1.1 導彈飛行力學的研究內(nèi)容 1
1.2 導彈飛行力學的研究方法 1
習題1 2
第2章　預備知識 3
2.1 坐標系 3
2.1.1 矢量轉(zhuǎn)換 3
2.1.2 線性矢量函數(shù) 4
2.1.3 張量 4
2.1.4 坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系 5
2.2 四元數(shù)及其在飛行力學中的應用 6
2.2.1 四元數(shù)及其性質(zhì) 6
2.2.2 基于四元數(shù)的三維坐標轉(zhuǎn)換 7
2.3 積分變換 8
2.3.1 傅里葉變換和拉普拉斯變換 8
2.3.2 傅里葉積分和傅里葉變換 9
2.3.3 拉普拉斯變換 10
2.4 隨機數(shù)學分析 20
2.4.1 大數(shù)定律和中心極限定理 20
2.4.2 隨機過程 22
習題2 25
第3章　導彈飛行力學環(huán)境 26
3.1 大氣環(huán)境 26
3.1.1 大氣結構 26
3.1.2 主要參數(shù)及計算公式 28
3.1.3 標準大氣表 31
3.2 風場及其特性 36
3.2.1 風的成因 36
3.2.2 風速、風向 36
3.2.3 風的時空分布 37
3.2.4 風場模型 41
3.3 海浪及其特性 46
3.3.1 海浪概述 46
3.3.2 海浪要素 47
3.3.3 海況 48
3.4 地球模型 49
3.4.1 地球的運動及形狀 49
3.4.2 引力和重力 52
3.5 地形模型 59
習題3 61
第4章　作用在導彈上的力和力矩 62
4.1 導彈的氣動外形與布局 62
4.1.1 翼面在彈身周側(cè)的布置 62
4.1.2 翼面沿彈身軸向的布置 63
4.1.3 前翼和后翼相對于彈體的安置方式 63
4.1.4 翼身的幾何形狀 64
4.2 攻角與側(cè)滑角 65
4.3 空氣動力 66
4.3.1 空氣動力的表達式 66
4.3.2 升力 67
4.3.3 側(cè)向力 69
4.3.4 阻力 69
4.3.5 極曲線與升阻比 71
4.4 空氣動力矩 72
4.4.1 空氣動力矩的表達式、壓力中心和焦點 72
4.4.2 俯仰力矩 73
4.4.3 偏航力矩 79
4.4.4 滾轉(zhuǎn)力矩 79
4.4.5 馬格努斯力和馬格努斯力矩 82
4.4.6 鉸鏈力矩 84
4.5 推力與推力矩 84
4.6 重力 85
習題4 87
第5章　導彈飛行運動的數(shù)學模型 88
5.1 變質(zhì)量系的動力學基本方程 88
5.2 導彈空間運動方程組 89
5.2.1 常用的坐標系及坐標系之間的轉(zhuǎn)換 90
5.2.2 質(zhì)心運動的動力學方程 97
5.2.3 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學方程 99
5.2.4 質(zhì)心運動的運動學方程 101
5.2.5 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的運動學方程 101
5.2.6 質(zhì)量變化方程 102
5.2.7 幾何關系方程 102
5.2.8 控制關系方程 104
5.2.9 導彈的空間運動方程 108
5.3 導彈的縱向運動和側(cè)向運動 109
5.4 導彈的平面運動 112
5.4.1 導彈在鉛垂面內(nèi)的運動方程組 112
5.4.2 導彈在水平面內(nèi)的運動方程組 112
5.5 導彈的質(zhì)心運動 114
5.5.1 瞬時平衡假設 114
5.5.2 導彈質(zhì)心運動方程組 115
5.5.3 導彈在鉛垂面內(nèi)的質(zhì)心運動方程組 116
5.5.4 導彈在水平面內(nèi)的質(zhì)心運動方程組 117
5.5.5 理想彈道、理論彈道、實際彈道 117
5.6 導彈的機動性及其評價 118
5.6.1 導彈的機動性與過載的概念 118
5.6.2 導彈的運動與過載的關系 120
5.6.3 法向過載與彈道曲率半徑的關系 122
5.6.4 過載的分類 122
5.7 低速滾轉(zhuǎn)導彈的運動方程 125
5.8 遠程火箭的運動方程 135
5.8.1 遠程火箭矢量形式的動力學方程與常用坐標系及其轉(zhuǎn)換 135
5.8.2 發(fā)射坐標系中的空間運動方程 145
5.8.3 發(fā)射坐標系中的空間運動方程的簡化 154
5.8.4 速度坐標系中的空間運動方程與簡化 160
5.9 運動方程的數(shù)值計算與仿真 164
5.9.1 微分方程的數(shù)值積分 165
5.9.2 運動方程組的數(shù)值積分舉例 167
習題5 168
第6章　方案飛行與方案彈道 169
6.1　鉛垂面內(nèi)的方案飛行與方案彈道 169
6.1.1　鉛垂面內(nèi)的導彈運動方程組 170
6.1.2　幾種典型的飛行方案 170
6.1.3　爬升彈道的實現(xiàn)問題 172
6.1.4　直線彈道的實現(xiàn)問題 173
6.1.5　等高平飛彈道問題 174
6.1.6　下滑彈道問題 177
6.2　水平面內(nèi)的方案飛行與彈道 177
6.2.1　水平面內(nèi)的導彈運動方程組 177
6.2.2　無傾斜的機動飛行 179
6.2.3　無側(cè)滑的機動飛行 182
習題6 184
第7章　導引方法與導引彈道 185
7.1　彈-目相對運動方程 186
7.1.1　自動瞄準制導的彈-目相對運動方程 186
7.1.2　遙控制導的彈-目相對運動方程 187
7.1.3　彈-目相對運動方程的解 188
7.2　經(jīng)典導引規(guī)律 189
7.2.1　速度追蹤法 189
7.2.2　平行接近法 196
7.2.3　比例導引法 198
7.2.4　三點法 209
7.2.5　前置量法 221
7.3　最優(yōu)制導規(guī)律 228
7.4　選擇導引方法的基本要求 231
習題7 232
第8章　導彈動態(tài)特性研究方法 234
8.1　干擾力與干擾力矩 234
8.2　基準運動與擾動運動 240
8.2.1　基準運動與擾動運動的概念 240
8.2.2　運動穩(wěn)定性和操縱性 242
8.3　擾動運動的研究方法 243
8.3.1　數(shù)值積分法 243
8.3.2　小擾動法 244
8.4　擾動運動方程組的建立方法 245
8.4.1　擾動運動線性化方法 245
8.4.2　擾動運動分解：縱向擾動運動和側(cè)向擾動運動 254
8.5　系數(shù)凍結法 256
習題8 257
第9章　導彈的縱向擾動運動動態(tài)特性分析 258
9.1　縱向擾動運動方程組 258
9.1.1　縱向擾動運動方程組的建立 258
9.1.2　動力系數(shù)的物理意義 259
9.1.3　動力系數(shù)的確定 261
9.1.4　以矩陣形式表示擾動運動方程組 261
9.2　導彈的自由擾動運動特性分析 263
9.2.1　自由擾動運動方程組 263
9.2.2　特征方程及其根的特性 263
9.2.3　穩(wěn)定性準則 267
9.2.4　飛行彈道的穩(wěn)定性 267
9.2.5　振蕩周期及衰減程度 268
9.2.6　短周期運動和長周期運動 269
9.2.7　特征方程根的近似計算 269
9.3　導彈彈體的傳遞函數(shù) 272
9.3.1　縱向擾動運動的傳遞函數(shù) 272
9.3.2　短周期縱向擾動運動的傳遞函數(shù) 275
9.4　操縱機構階躍偏轉(zhuǎn)時的縱向動態(tài)特性分析 278
9.4.1　穩(wěn)定性分析 278
9.4.2　操縱機構階躍偏轉(zhuǎn)時的過渡過程 283
9.4.3　導彈的傳遞系數(shù) 285
9.4.4　過渡過程時間 287
9.4.5　過渡過程中輸出量的最大偏量和超調(diào)量 288
9.5　彈體的頻率特性 291
習題9 297
第10章　導彈側(cè)向擾動運動動態(tài)特性分析 298
10.1　側(cè)向擾動運動方程組 298
10.2　側(cè)向自由擾動運動的一般性質(zhì) 301
10.2.1　特征方程及其根的形態(tài) 301
10.2.2　側(cè)向自由擾動運動的一般性質(zhì) 303
10.3　側(cè)向擾動運動的穩(wěn)定性 305
10.3.1　側(cè)向穩(wěn)定邊界圖 305
10.3.2　側(cè)向擾動運動穩(wěn)定性分析 307
10.3.3　氣動外形對側(cè)向穩(wěn)定性的影響 308
10.3.4　飛行狀態(tài)對側(cè)向穩(wěn)定性的影響 309
10.3.5　對側(cè)向穩(wěn)定性的要求 310
10.4　側(cè)向擾動運動方程組的簡化 311
10.4.1　面對稱導彈做接近水平飛行時側(cè)向擾動運動方程組的簡化 311
10.4.2　軸對稱導彈做接近水平飛行時側(cè)向擾動運動方程組的簡化 311
10.5　側(cè)向傳遞函數(shù) 312
習題10 315
參考文獻 316