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分离式复合干扰弹外弹道特性研究

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主要符号表

第一章 绪论

1.1 国内外研究现状

1.1.1 干扰弹现状及发展

1.1.2 外弹道学及其发展

1.1.3 系统仿真技术及其发展

1.2课题研究背景和意义

1.3 论文研究内容

1.4 本章小结

第二章 外弹道的数学模型建立

2.1干扰弹的简介

2.1.1干扰弹的结构

2.1.2干扰弹的运动过程

2.2弹丸质心运动系统

2.3常用坐标系及其关系

2.4力和力矩分析

2.4.1 受力分析

2.4.2 力矩分析

2.5战斗部分离作用过程分析

2.6弹丸刚体运动系统分析

2.6.1弹丸质心运动方程

2.6.2弹丸绕心运动方程

2.7 本章小结

第三章 基于Simulink的外弹道系统仿真

3.1质心运动系统仿真模型

(1)空气密度函数

(2)空气阻力函数

(3)速度转换

(4)质点弹道模型

3.2刚体运动仿真模型的建立

3.2.1质心动力学系统

3.2.2质心运动学系统

3.2.3绕心动力学系统

3.2.4绕心运动学系统

3.2.5战斗部分离时爆炸驱动模块

3.2.6子系统封装及整体仿真模型

3.3 本章小结

第四章 仿真结果及分析

4.1仿真模型的参数设置

4.2弹丸质点弹道仿真

4.3弹丸刚体运动仿真

4.3.1第一阶段仿真结果

4.3.2第二阶段仿真结果

4.3.3第三阶段仿真结果

4.4 本章小结

第五章 总结

5.1本次论文的研究内容总结

5.2本次论文工作存在的不足

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢

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摘要

针对目前舰载无源干扰设备存在的材料性能单一、体积重量大、作战使用时干扰源难以同步等缺陷,分离式复合干扰弹被研发出,此干扰弹能够释放多种干扰源以对抗来袭的雷达、红外和雷达/红外复合制导导弹,使其丢失目标,降低命中概率,并且有效减小了体积和重量,减轻后勤保障难度。由于此干扰弹为低速非旋弹丸,且各级战斗部分离时存在不稳定扰动,因此难以保证弹丸在飞行过程中的稳定性,而为保证此干扰弹各级战斗部能顺利地完成战斗任务,就需要保证此干扰弹飞行过程中的飞行姿态稳定。 因此,本文通过对分离式复合干扰弹的空中运动过程的分析和仿真来确定弹丸飞行过程中各阶段的飞行姿态。首先,从外弹道理论出发,选择合适的坐标系后分析作用在分离式复合干扰弹上的力和力矩以及此分离式复合干扰弹在爆炸分离过程中存在的爆炸驱动作用,在确定在弹丸运动过程中所受的力和力矩后,结合弹丸飞行实际情况建立了弹丸质点弹道数学模型,然后通过牛顿第二定律和动量矩定理,导出弹丸的质心运动方程和绕心运动方程,最后结合坐标系间的角度关系联立得到弹丸的刚体运动方程组。 在完成弹丸数学模型的建立后,运用MATLAB软件中的Simulink程序对此分离式复合干扰弹的质点弹道数学模型和刚体运动系统数学模型进行模块化仿真建模,在完成仿真模型的建立后对模型中的各项参数进行初始化设置并选择合适的求解器根据弹丸飞行实际情况设置参数,然后通过仿真模型的数值计算得到了此分离式复合干扰弹的质点弹道的飞行轨迹和弹道变化情况以及刚体弹道中各个阶段飞行过程中的飞行轨迹和弹轴俯仰角θa、弹道倾角θv、偏航角ψa、侧向偏角ψv等弹道特性参数,通过仿真结果和实验结果的对比可确定此仿真模型的符合弹丸实际飞行情况,可对弹丸飞行姿态的确定和调整起到重要的参考作用,减小此类干扰弹外弹道部分的研发成本。

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