美国弹道修正技术发展历程综述

弹道修正技术最早由美国学者提出。文章从弹道修正技术发展历程、关键技术、各阶段研制产品的联系等方面进行分析和梳理,重点介绍了美国LCCM、CCF、GIF和PGK等多个弹道修正组件,总结了各型产品在外形、修正技术方案、关键核心部件等方面的技术特点,为我国走自己的技术创新路线提供借鉴。

二维弹道修正引信磁力矩电机与外弹道模型串联仿真方法

针对二维弹道修正引信系统仿真中弹道模型与电机模型分立,难以反映全弹道不同转速情况下电机发电与控制性能的问题,提出一种基于Simulink的二维弹道修正引信(PGK)弹道与电机串联仿真方法。通过磁力矩电机结构功能分析,建立基于Simulink的磁力矩电机模型,并将电机模型与转角控制模块联立,形成电机控制模型,其输入为电机转速、控制PWM信号,输出为电磁力矩;然后将电机控制模型与外弹道模型联立,由外弹道模型产生电机控制模型所需的输入信号,并将电机输出的电磁力矩作为外弹道模型的输入,形成结合外弹道模型和磁力矩电机模型的串联仿真模型,对全弹道飞行过程中的电机发电性能、电磁力矩变化情况进行仿真分析,仿真结果与实测数据吻合。该模型还可用于磁力矩电机及其滚转角控制参数优化,为二维弹道修正引信样机优化提供参考。

可旋转翼式弹道修正组件滚转控制技术研究

针对可旋转翼式弹道修正组件滚转通道控制中存在的未建模摩擦干扰、参数不确定性和外部随机干扰造成的复合扰动问题,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的滑模控制方法。首先建立弹道修正组件滚转通道模型,将动力学模型中存在的外部干扰、未建模摩擦干扰和参数摄动整合为复合干扰,然后设计ESO对修正组件滚转通道模型中难以直接测定的状态变量以及复合干扰进行估计,并基于估计值结合滑模控制理论设计滚转通道控制器,实现对滚转角指令的精确跟踪。综合考虑ESO和滑模控制器构成的闭环控制系统,利用Lyaponov稳定性理论证明了所设计的闭环控制系统的稳定性。最后,通过仿真实验分析,证明所设计的修正组件滚转通道控制器,对滚转角指令的瞬态响应和稳态性能优异,同时可以有效抑制系统复合扰动,具备较强的鲁棒性。

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛；预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8 s,采样时间间隔宜在60~120 ms 范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。

一维弹道修正引信阻尼修正机构(DCM)的改进设计与仿真

在深入分析一维弹道修正引信三圆片阻尼修正机构(DCM)设计中不足的基础上,提出DCM改进设计的指导思想并进行了具体的改进设计,新设计的DCM克服了原DCM中的问题。通过仿真,验证了新的DCM的可行性,阻尼片能够可靠展开到位,阻尼片展开的时间为16.4ms。这将为一维弹道修正引信的进一步工程设计和试验奠定了良好的基础。

弹道修正技术的发展综述

弹道修正弹作为一种新型的精确智能打击弹药,以其制造成本低、打击精度高而受到世界各国的青睐。通过搜集国内外相关资料,对修正弹的发展历史、发展现状及发展趋势进行了论述;通过对关键技术进行剖析,指出我国着手于弹道修正弹的研制是可行的。

弹道修正弹发展综述

弹道修正弹作为一种新型的精确打击弹药,以其造价低廉、具有一定打击精度而备受青睐。在广泛搜集国内外资料的基础上,对其发展历史、现状及趋势进行了论述。通过对其关键技术进行剖析,并结合我国发展实际,指出我国目前着眼于一维半主动弹道修正弹的研制是一个可行的发展方向,同时应该加强主动模式弹道修正弹这一发展主流相关技术的预研工作。

卡尔曼滤波在弹道修正弹落点推算中的应用

为了准确地估算常规弹箭的飞行弹道，以便对其实施简易弹道修正并大幅度提高弹箭的密集度，应用卡尔曼滤波方法，结合质点弹道模型，建立了卡尔曼滤波弹道模型．对地面侦察雷达探测到的一段飞行弹道参数进行滤波，进而外推出弹道落点．仿真结果表明，雷达测量信号中的噪声具有随机性且幅值较大，在卡尔曼滤波过程中，滤波方差衰减很快，滤波后测量噪声能够较快地大幅度减小；外推弹道落点精度随着雷达跟踪时间（跟踪点数）的增加而迅速提高，经过一段跟踪时间后，这种趋势逐渐变缓．对于大口径弹道修正弹，雷达跟踪点数宜取30～40点，求解一条弹道约需几十ms．

弹道修正弹技术发展综述

炮弹在发射和飞行的过程中,受各种随机误差的影响,造成射弹散布。设法减小或控制随机误差影响、改善炮弹地面密集度,始终是常规弹箭技术研究的方向。近年来研究者另辟蹊径,发展和研究了弹道修正理论与技术,即通过对一段实测飞行弹道参数的在线误差影响辨识,后续弹道预报,并通过弹上简易机构进行弹道修正调节,实现低成本下大幅度改善炮弹地面密集度。该文综合近年来国内外部分文献资料报道,结合多年的研究经验,对弹道修正弹技术的特点、难点及其工程应用中存在的射程扩展量等作一介绍,对未来的技术发展作一展望,以期为从事这方面研究的人员提供参考。

二维弹道修正弹修正方法

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正;增设阻尼片,调节炮弹的极阻尼力矩来改变炮弹旋转速度,进而调节偏流大小来实现侧向弹道修正,是一种低成本的二维弹道修正技术。基于牛顿流理论、经验公式和风洞实验数据提出了组合式二维修正机构弹道修正弹的扩增阻力系数和扩增极阻尼力矩系数计算方法,对不同阻力环、阻尼片结构的气动力进行了数值计算分析。分析了组合式二维弹道修正弹的侧向弹道修正原理,建立了其飞行弹道数学模型,对阻力环、阻尼片机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量、侧向弹道修正能力和动态飞行稳定性进行了数值计算。结果表明:该二维弹道修正技术可以满足对弹道纵向和侧向偏差修正的需求,且不影响炮弹的飞行稳定性。

一维弹道修正弹气动力计算方法和射程修正量分析

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正是一种低成本的一维弹道修正技术。基于牛顿流理论和风洞实验数据提出了一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法,通过对不同阻力环结构的气动力数值计算分析,得到阻力环外露高度对扩增阻力系数的影响远大于安装位置等结论。建立了一维弹道修正弹的数学模型,对阻力环机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量进行了数值计算和炮射试验对比,计算弹道结果和实测弹道结果基本一致。表明提出的一维弹道修正弹阻力环机构的扩增阻力系数计算方法和射程修正量计算数学模型有较高的计算精度,可作为该类弹箭的弹道设计工具。

隔转鸭舵式弹道修正弹气动力工程模型与辨识

修正弹的气动力可表示为外形和飞行状态的函数,其模型直接影响动力学系统求解的准确性。在风洞试验数据的基础上,建立适用于隔转鸭舵式弹道修正弹的气动力工程模型。模型综合考虑复攻角和鸭舵相位角的复合效应,并利用最小二乘方法对修正弹阻力、升力、侧向力以及俯仰力矩的工程模型进行参数辨识,模型预测结果得到了计算流体力学计算的验证。结果表明:鸭舵的诱导阻力较小,小攻角范围内利用对称拟合表征修正弹阻力的误差小于3.3%;在攻角和鸭舵相位角的综合影响下,升力表现为正弦特性,侧向力在鸭舵相位角为180°时会出现二次正弦叠加现象。气动力模型为隔转鸭舵式弹道修正弹的飞行特性分析奠定了基础。

弹道修正弹脉冲修正机构简易控制方法

建立了采用脉冲力控制的弹道修正弹飞行弹道模型.利用均匀设计方法,通过回归分析研究了脉冲修正起始时间、脉冲力级数、弹丸射角以及作用角度对修正效果的影响,推导出关系模型,利用该模型提出了一种简易的脉冲力控制方法.仿真结果证实该简易方法控制脉冲发动机工作能够有效提高弹丸的命中精度,对脉冲发动机在弹道修正弹上的工程应用有一定的参考意义.

固定翼二维弹道修正弹气动特性分析

在二维弹道修正方法的基础上,提出固定翼式二维修正弹的修正模型。针对大口径炮弹的飞行情况,设计了修正弹的物理模型。对炮弹及修正部整体三维建模,计算域六面体机构性网格离散。运用CFD流体计算软件,采用滑移网格计算技术对修正部及整体进行了计算分析,得出了修正部旋转舵力矩及控制舵力随马赫数的变化规律,为以后的固定翼修正方式的研究提供了气动依据。

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采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。

隔转鸭舵式弹道修正弹电磁执行机构工况研究

为研究隔转鸭舵式弹道修正弹执行机构的工况,对鸭舵和轴承进行动力学建模,改进基于欧拉方法的双旋弹道模型,并利用弹道参数对电磁执行机构的设计工况进行验证.以不同发射条件下弹体和鸭舵的滚转状态为基础,提取执行机构的工作转速和电磁扭矩.计算结果表明：鸭舵在出炮口后能够快速实现相对弹体的反向滚转,并逐渐达到低速的平衡状态,且平衡转速受发射条件影响小.弹体转速是引起执行机构工作转速范围较大的原因,弹丸经过弧顶后,执行机构的工况趋于平稳,转速保持在130 ～230 r/s范围,所需扭矩小于0.5 N·m.从执行机构工作带宽的角度考虑,最佳启控点宜在弧顶之后.基于顶层弹道模型获取关键部件设计指标的方法为双旋弹道修正弹的工程应用提供了借鉴.

二维弹道修正弹鸭舵修正机构气动特性研究

为了研究鸭舵式修正机构的气动特性,对几种不同形状、不同面积鸭舵的阻力、升力、各项力矩进行了分析,提出了基于鸭舵修正机构的修正方法,建立了舵片实现减旋后的弹道模型,并分析了不同形状舵片在相同时间点进行弹道修正后的修正能力。分析结果表明在保证较好舵翼气动外形的基础上,尽量选择大展弦比的舵翼,这样能更好的提供较大升力和偏航力。

次口径非对称鸭舵对弹道修正弹气动特性的影响

为研究次口径非对称鸭式布局的弹道修正弹气动特性,基于网格装配的方法建立了修正弹气动力计算模型,并通过风洞试验对超音速条件下的计算结果进行验证,从鸭舵绕流、升阻系数和滚转力矩方面分析鸭舵对修正弹气动参数的影响.研究结果表明,次口径非对称鸭舵使修正弹相比传统弹丸阻力系数增加达14%,但操纵舵引起的升力使弹丸的射程衰减率降至10%.鸭舵安装角对修正弹升力影响效果大于阻力.通过工程简化模型将升力分解为操纵舵提供的升力和由于鸭舵的存在使弹体产生的升力两部分,拟合出鸭舵对弹体升力的干扰因子.

一维弹道修正引信的弹道辨识方法

根据一维弹道修正技术原理 ,基于质点弹道提出了一种新的弹道辨识方法 ,即通过弹道最小速度点的速度值及其出现时间来确定弹丸实际飞行弹道 ,并证明了其唯一性 ,仿真分析表明 。

旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹气动特性

为研究旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的气动特性,采用风洞实验方法,对该弹气动特性随马赫数、攻角以及舵偏角的变化规律进行了研究。结果显示:在实验研究马赫数、攻角和舵偏角范围内,舵偏角增大对模型有一定增阻作用;模型升力系数随舵偏角增大而增大、随攻角呈线性变化关系;在相同马赫数和攻角下,俯仰力矩系数和滚转力矩系数随舵偏角的增大而增大。该研究结果为旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的弹道设计和研究提供了参考依据。