導(dǎo)彈飛行力學(xué)

第1章　概述 1
1.1 導(dǎo)彈飛行力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 1
1.2 導(dǎo)彈飛行力學(xué)的研究方法 1
習(xí)題1 2
第2章　預(yù)備知識(shí) 3
2.1 坐標(biāo)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(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 5
2.2 四元數(shù)及其在飛行力學(xué)中的應(yīng)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(biāo)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(jī)數(shù)學(xué)分析 20
2.4.1 大數(shù)定律和中心極限定理 20
2.4.2 隨機(jī)過(guò)程 22
習(xí)題2 25
第3章　導(dǎo)彈飛行力學(xué)環(huán)境 26
3.1 大氣環(huán)境 26
3.1.1 大氣結(jié)構(gòu) 26
3.1.2 主要參數(shù)及計(jì)算公式 28
3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)大氣表 31
3.2 風(fēng)場(chǎng)及其特性 36
3.2.1 風(fēng)的成因 36
3.2.2 風(fēng)速、風(fēng)向 36
3.2.3 風(fēng)的時(shí)空分布 37
3.2.4 風(fēng)場(chǎng)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(yùn)動(dòng)及形狀 49
3.4.2 引力和重力 52
3.5 地形模型 59
習(xí)題3 61
第4章　作用在導(dǎo)彈上的力和力矩 62
4.1 導(dǎo)彈的氣動(dòng)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(duì)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(dòng)力 66
4.3.1 空氣動(dòng)力的表達(dá)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(dòng)力矩 72
4.4.1 空氣動(dòng)力矩的表達(dá)式、壓力中心和焦點(diǎn) 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(xí)題4 87
第5章　導(dǎo)彈飛行運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型 88
5.1 變質(zhì)量系的動(dòng)力學(xué)基本方程 88
5.2 導(dǎo)彈空間運(yùn)動(dòng)方程組 89
5.2.1 常用的坐標(biāo)系及坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 90
5.2.2 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 97
5.2.3 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 99
5.2.4 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 101
5.2.5 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 101
5.2.6 質(zhì)量變化方程 102
5.2.7 幾何關(guān)系方程 102
5.2.8 控制關(guān)系方程 104
5.2.9 導(dǎo)彈的空間運(yùn)動(dòng)方程 108
5.3 導(dǎo)彈的縱向運(yùn)動(dòng)和側(cè)向運(yùn)動(dòng) 109
5.4 導(dǎo)彈的平面運(yùn)動(dòng) 112
5.4.1 導(dǎo)彈在鉛垂面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程組 112
5.4.2 導(dǎo)彈在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程組 112
5.5 導(dǎo)彈的質(zhì)心運(yùn)動(dòng) 114
5.5.1 瞬時(shí)平衡假設(shè) 114
5.5.2 導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組 115
5.5.3 導(dǎo)彈在鉛垂面內(nèi)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組 116
5.5.4 導(dǎo)彈在水平面內(nèi)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組 117
5.5.5 理想彈道、理論彈道、實(shí)際彈道 117
5.6 導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性及其評(píng)價(jià) 118
5.6.1 導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性與過(guò)載的概念 118
5.6.2 導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)與過(guò)載的關(guān)系 120
5.6.3 法向過(guò)載與彈道曲率半徑的關(guān)系 122
5.6.4 過(guò)載的分類 122
5.7 低速滾轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)方程 125
5.8 遠(yuǎn)程火箭的運(yùn)動(dòng)方程 135
5.8.1 遠(yuǎn)程火箭矢量形式的動(dòng)力學(xué)方程與常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換 135
5.8.2 發(fā)射坐標(biāo)系中的空間運(yùn)動(dòng)方程 145
5.8.3 發(fā)射坐標(biāo)系中的空間運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化 154
5.8.4 速度坐標(biāo)系中的空間運(yùn)動(dòng)方程與簡(jiǎn)化 160
5.9 運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值計(jì)算與仿真 164
5.9.1 微分方程的數(shù)值積分 165
5.9.2 運(yùn)動(dòng)方程組的數(shù)值積分舉例 167
習(xí)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(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)問(wèn)題 172
6.1.4　直線彈道的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題 173
6.1.5　等高平飛彈道問(wèn)題 174
6.1.6　下滑彈道問(wèn)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(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)方程組 177
6.2.2　無(wú)傾斜的機(jī)動(dòng)飛行 179
6.2.3　無(wú)側(cè)滑的機(jī)動(dòng)飛行 182
習(xí)題6 184
第7章　導(dǎo)引方法與導(dǎo)引彈道 185
7.1　彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程 186
7.1.1　自動(dòng)瞄準(zhǔn)制導(dǎo)的彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程 186
7.1.2　遙控制導(dǎo)的彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程 187
7.1.3　彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的解 188
7.2　經(jīng)典導(dǎo)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(dǎo)引法 198
7.2.4　三點(diǎn)法 209
7.2.5　前置量法 221
7.3　最優(yōu)制導(dǎo)規(guī)律 228
7.4　選擇導(dǎo)引方法的基本要求 231
習(xí)題7 232
第8章　導(dǎo)彈動(dòng)態(tài)特性研究方法 234
8.1　干擾力與干擾力矩 234
8.2　基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)與擾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 240
8.2.1　基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)與擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的概念 240
8.2.2　運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和操縱性 242
8.3　擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的研究方法 243
8.3.1　數(shù)值積分法 243
8.3.2　小擾動(dòng)法 244
8.4　擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的建立方法 245
8.4.1　擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)線性化方法 245
8.4.2　擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)分解：縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)和側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 254
8.5　系數(shù)凍結(jié)法 256
習(xí)題8 257
第9章　導(dǎo)彈的縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性分析 258
9.1　縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組 258
9.1.1　縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的建立 258
9.1.2　動(dòng)力系數(shù)的物理意義 259
9.1.3　動(dòng)力系數(shù)的確定 261
9.1.4　以矩陣形式表示擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組 261
9.2　導(dǎo)彈的自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性分析 263
9.2.1　自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(zhǔn)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(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng) 269
9.2.7　特征方程根的近似計(jì)算 269
9.3　導(dǎo)彈彈體的傳遞函數(shù) 272
9.3.1　縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù) 272
9.3.2　短周期縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞函數(shù) 275
9.4　操縱機(jī)構(gòu)階躍偏轉(zhuǎn)時(shí)的縱向動(dòng)態(tài)特性分析 278
9.4.1　穩(wěn)定性分析 278
9.4.2　操縱機(jī)構(gòu)階躍偏轉(zhuǎn)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程 283
9.4.3　導(dǎo)彈的傳遞系數(shù) 285
9.4.4　過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 287
9.4.5　過(guò)渡過(guò)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(xí)題9 297
第10章　導(dǎo)彈側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性分析 298
10.1　側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組 298
10.2　側(cè)向自由擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)的一般性質(zhì) 303
10.3　側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析 307
10.3.3　氣動(dòng)外形對(duì)側(cè)向穩(wěn)定性的影響 308
10.3.4　飛行狀態(tài)對(duì)側(cè)向穩(wěn)定性的影響 309
10.3.5　對(duì)側(cè)向穩(wěn)定性的要求 310
10.4　側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的簡(jiǎn)化 311
10.4.1　面對(duì)稱導(dǎo)彈做接近水平飛行時(shí)側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的簡(jiǎn)化 311
10.4.2　軸對(duì)稱導(dǎo)彈做接近水平飛行時(shí)側(cè)向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組的簡(jiǎn)化 311
10.5　側(cè)向傳遞函數(shù) 312
習(xí)題10 315
參考文獻(xiàn) 316