单通道控制旋转弹角运动的复分析方法

针对单通道控制旋转弹存在气动力不对称,无法直接采用解析方法分析其锥形运动稳定性的不足,研究了其角运动模型和角运动复分析方法。通过在系统矩阵的不对称气动力项中引入比例因子,构建了单对称μ系数模型和对应的复攻角运动模型,并利用复分析方法对无舵偏、固定舵偏及正弦式舵偏情况下的角运动特性进行解析求解。对比分析单通道控制旋转弹的角运动收敛过程、稳态及共振情况,验证了单对称μ系数模型的有效性和角运动解析求解的正确性,揭示了单通道控制旋转弹在正弦式舵偏情况下出现共振不稳定的机理。

某弹箭转速-攻角闭锁数值仿真及分析

为了研究转速-攻角闭锁现象的机理和规律,利用滚转角诱导侧向力矩可引起转速-攻角闭锁这一条件,建立了可描述旋转对称弹箭转速-攻角闭锁的动力学模型,并以某弹箭为例进行了数值仿真。研究了初始转速、初始总攻角、初始总攻角方向角以及其他不同参数对转速-攻角闭锁稳态值的影响。仿真结果表明,在相同参数条件下,转速-攻角闭锁状态的稳态值由初始条件决定;当在某参数条件下存在大小相等方向相反的2个稳态转速时,稳态转速会因初始条件的差异而稳定到不同方向,但稳态转速和初始转速方向相同的几率远大于两者相反的几率;在各种参数的共同作用下,为使弹箭运动收敛到稳定的闭锁状态,必须对弹箭气动参数进行合理设计。

锥形运动控制的导弹姿态稳定性分析

针对锥形运动对弹体稳定性的影响,建立了导弹锥形运动控制的非线性数学模型,通过引入复攻角的概念,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了导弹复攻角运动方程,推导了制导控制系统参数的稳定控制域范围,分析了控制系统阻尼回路和控制回路对导弹锥形运动稳定性的影响规律,提出了锥形运动控制的稳定性判定方法。仿真结果进一步验证了该判定方法的可行性和正确性,为导弹锥形运动的制导控制系统设计提供了依据。

一类旋转弹在高空中的锥形运动稳定性

为揭示弹箭在高空飞行过程中由于重力持续作用产生大攻角的物理本质,建立了弹道平面内时变参数的弹体运动数学模型,并推导了弹体在高空飞行段的攻角响应方程.同时,为了分析弹道顶点附近锥形运动的稳定性,综合考虑弹体姿态运动和位移运动建立了旋转弹锥形运动的动力学模型.针对大攻角引起显著气动非线性效应的情况,采用李雅普诺夫一级近似方法,给出了弹道顶点附近弹体锥形运动的稳定判据,并通过数值仿真验证了其正确性.

旋转导弹喷气阻尼效应建模与分析

旋转导弹在主动段不仅受到气动力和气动力矩的作用,还受到质量特性变化和喷气的影响。为研究旋转导弹在主动段的运动特性,对其喷气阻尼效应进行了建模与分析。首先,将旋转导弹看作连续质点系,根据变质量力学的基本原理,建立了同时考虑气动力矩、喷气阻尼效应和变质量特性的旋转导弹动力学方程;然后,分别对喷气阻尼效应和非线性变质量特性作用下导弹自旋转速和锥形运动的特性进行了理论分析,推导了喷气阻尼效应和气动力矩共同作用下旋转速度的表达式,并分析了锥形运动的稳定性,得到了稳定的充要条件;最后,利用数值仿真对理论分析的结果进行了验证.理论分析和仿真结果表明:喷气阻尼效应和变质量特性会影响导弹的自旋转速和锥形运动特性;若要保持导弹转速不变,应使药柱半径略小于发动机喷口截面半径,而喷气阻尼效应增大了锥形运动的阻尼,有利于保持锥形运动的稳定;质量特性的非线性变化能使锥形运动更快收敛;喷气阻尼效应和变质量特性对旋转导弹运动特性的影响不可忽略,在设计和分析中应加以考虑.

喷气阻尼效应作用下旋转导弹锥形运动分析

研究了喷气阻尼和推力偏斜对旋转导弹锥形运动的影响。建立了考虑变质量特性和喷流影响的旋转导弹姿态动力学模型。将旋转弹姿态动力学方程分为自旋运动和锥形运动两组,用复攻角简化锥形运动的微分方程,分析了自旋转速和锥形运动,推导出准攻角和准侧滑角的解析解,讨论了陀螺力矩、气动力矩、喷气阻尼力矩和推力偏斜对锥形运动的影响,获得了锥形运动稳定的条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。研究表明:喷气阻尼效应增大了锥形运动的阻尼,利于锥形运动的稳定,但对锥形运动的频率无影响;推力偏斜使锥形运动中增加了与自旋同频的受迫振动,为限制受迫振动的幅度应使自旋转速避开慢圆运动和快圆运动的频率,并增大锥形运动的阻尼。研究对旋转弹的喷气阻尼力矩影响分析和总体设计有较大的参考价值。

非旋转钝锥高超声速自由飞非线性角运动轨迹重构与分析

采用多阶段曲线拟合技术,对双平面拍摄风洞自由飞试验获得的高超声速下非旋转钝锥角运动观测值作了拟合,获得了与试验观测值重合度较好的拟合曲线,进而实现了对试验模型非线性角运动轨迹的重构,获得了5次试验的复攻角和总攻角曲线,并进而对非旋转钝锥非线性角运动的特点和规律进行了分析。结果分析表明:模型复攻角曲线可能逆时针方向转动也可能顺时针方向转动,甚至可能改变转动方向;复攻角曲线多呈"椭"圆锥运动,且椭圆运动的长轴在大小和方向上均可能发生变化;总攻角幅值呈振荡变化,但多呈总体上减小的趋势;由于角运动的非线性特性,同样的试验模型在不同的预置攻角情况下其角运动特性也呈现出很大的不同。