导弹末敏子弹总体相关技术研究
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摘要
导弹末敏子弹是为了提高导弹打击装甲目标的威力以及提高末敏弹的打击范围而提出的一种新概念智能子弹药。本文在末敏子弹初步总体结构设计的基础上，研究了其弹道性能、气动加热和毁伤概率等相关的关键问题，在理论上为导弹末敏子弹的早日工程实现提供有力的帮助。
文章首先根据导弹末敏子弹的工作过程以及战技指标要求，提出了一种导弹末敏子弹的总体结构。将航天器回收技术应用到导弹末敏子弹的减速系统设计中，给出了一种减速伞和旋转伞的二级减速导旋系统设计方案，还对末敏子弹的中央控制器、敏感器、战斗部和控制系统也作了初步设计。
在此基础上，将末敏子弹的弹道分为自由坠落阶段、减速伞减速减旋阶段和稳态扫描阶段三个过程来分别建模。在自由坠落阶段，将末敏子弹考虑成一个质点，建立了单质点弹道模型。在减速伞减速减旋阶段，将末敏子弹考虑成一个刚体，而把降落伞看成为一个质点，建立了质点一刚体弹道模型。在稳态扫描阶段，将降落伞考虑为柔性体，而把末敏子弹看成一个刚体，二者之间的连接作弹簧考虑，基于Kane方程法建立了刚柔耦合的多柔体动力学弹道模型。在弹道模型的基础上编制了计算程序，得到了三个阶段的弹道仿真计算结果。通过比较不同的末敏子弹的减速减旋情况，确定了导弹末敏子弹的自由坠落阶段的时间，考虑了风对稳态扫描阶段敏感器扫描的影响程度，为导弹末敏子弹的总体设计和战术使用提供了帮助。
提出了两种导弹末敏子弹的气动加热工程预测方法。其一是在定常过程中，根据热流量平衡方程，建立了求解壁面温度的数学模型。另一种是在参考焓法的基础上，根据气动热流经验公式，建立了热传导的数学模型。在模型的基础上，利用MATLAB语言和其强大的偏微分工具箱分别进行了求解，得到了末敏子弹体和降落伞的温度分布情况，为导弹末敏子弹的气动热防护提供帮助。
将末敏子弹的毁伤概率计算模型分为导弹抛撒随机模型、末敏子弹减速阶段和稳态扫描阶段随机模型、弹目交汇模型以及爆炸成型弹丸命中和毁伤目标模型四个部分，建立了末敏子弹的毁伤概率计算模型。在随机模型的基础上，应用蒙特卡洛方法计算了不同导弹抛撒状态下的末敏子弹的随机落点，提出了一种比较合理的导弹末敏子弹的抛撒条件。在分析研究三种典型装甲目标的易损性和战场使用情况的基础上，编程计算了不同导弹抛撒条件、不同末敏子弹性能参数以及不同目标状念下的末敏子弹的毁伤概率。通过比较不同条件下的毁伤概率，得到了末敏子弹的毁伤规律，为导弹末敏子弹的总体设计提供帮助。
最后，指出了一些下一步需要继续深入研究的问题并进行了展望。
The terminal-sensitive submunition for missile is a kind of new idea smart munitions. It is put forward for increasing the strike power of the missile and increasing the strike range of the terminal-sensitive projectile. On the base of the general structure design, the ballistic problems, the aerodynamic heating problems, the damage probability problems and etc are studied in this paper. The results can give the engineering development of the terminal-sensitive submunition for missile strongly supports in theory.
According to the working process and the tactical technical requirements, the general structure of the terminal-sensitive submunition for missile is primary designed. The technology for space recovery is applied in the design of the terminal-sensitive submunition, and a primary project for two stages decelerating and dispinning system is designed. Also, the central controller, the sensing device, the warhead and the control system are put forward.
On that basis, the trajectory of the terminal-sensitive submunition is divided into three stages including the freely falling stage, the deceleration and dispinning stage and the stable scanning stage. In the freely falling stage, the submunition body is approximatively considered as a single particle, and a single particle ballistic model is founded. In the deceleration and dispinning stage, the submunition body is approximatively considered as a rigid body, the decelerating parachute is approximatively considered as a particle, and a particle-rigid dynamics ballistic model is founded. In the stable scanning stage, the submunition body is also approximatively considered as a rigid body, the parachute is approximatively considered as a flexible body, the joint ropes are considered as a spring, and a rigid-flexible coupled dynamics ballistic model is founded with the Kane's method. Then, the ballistic simulated results of the three stages are computed with MATLAB. The decelerating time of the freely falling stage is ensured by comparing different decelerating computed instances. The influence degree of the wind in the stable scanning stage is also computed and compared. The results can provide the general design of the terminal-sensitive submunition for missile and its tactical uses with some helpful references.
Two aerodynamic heating engineering forecastable methods are put forward. One is
文章首先根据导弹末敏子弹的工作过程以及战技指标要求，提出了一种导弹末敏子弹的总体结构。将航天器回收技术应用到导弹末敏子弹的减速系统设计中，给出了一种减速伞和旋转伞的二级减速导旋系统设计方案，还对末敏子弹的中央控制器、敏感器、战斗部和控制系统也作了初步设计。
在此基础上，将末敏子弹的弹道分为自由坠落阶段、减速伞减速减旋阶段和稳态扫描阶段三个过程来分别建模。在自由坠落阶段，将末敏子弹考虑成一个质点，建立了单质点弹道模型。在减速伞减速减旋阶段，将末敏子弹考虑成一个刚体，而把降落伞看成为一个质点，建立了质点一刚体弹道模型。在稳态扫描阶段，将降落伞考虑为柔性体，而把末敏子弹看成一个刚体，二者之间的连接作弹簧考虑，基于Kane方程法建立了刚柔耦合的多柔体动力学弹道模型。在弹道模型的基础上编制了计算程序，得到了三个阶段的弹道仿真计算结果。通过比较不同的末敏子弹的减速减旋情况，确定了导弹末敏子弹的自由坠落阶段的时间，考虑了风对稳态扫描阶段敏感器扫描的影响程度，为导弹末敏子弹的总体设计和战术使用提供了帮助。
提出了两种导弹末敏子弹的气动加热工程预测方法。其一是在定常过程中，根据热流量平衡方程，建立了求解壁面温度的数学模型。另一种是在参考焓法的基础上，根据气动热流经验公式，建立了热传导的数学模型。在模型的基础上，利用MATLAB语言和其强大的偏微分工具箱分别进行了求解，得到了末敏子弹体和降落伞的温度分布情况，为导弹末敏子弹的气动热防护提供帮助。
将末敏子弹的毁伤概率计算模型分为导弹抛撒随机模型、末敏子弹减速阶段和稳态扫描阶段随机模型、弹目交汇模型以及爆炸成型弹丸命中和毁伤目标模型四个部分，建立了末敏子弹的毁伤概率计算模型。在随机模型的基础上，应用蒙特卡洛方法计算了不同导弹抛撒状态下的末敏子弹的随机落点，提出了一种比较合理的导弹末敏子弹的抛撒条件。在分析研究三种典型装甲目标的易损性和战场使用情况的基础上，编程计算了不同导弹抛撒条件、不同末敏子弹性能参数以及不同目标状念下的末敏子弹的毁伤概率。通过比较不同条件下的毁伤概率，得到了末敏子弹的毁伤规律，为导弹末敏子弹的总体设计提供帮助。
最后，指出了一些下一步需要继续深入研究的问题并进行了展望。
The terminal-sensitive submunition for missile is a kind of new idea smart munitions. It is put forward for increasing the strike power of the missile and increasing the strike range of the terminal-sensitive projectile. On the base of the general structure design, the ballistic problems, the aerodynamic heating problems, the damage probability problems and etc are studied in this paper. The results can give the engineering development of the terminal-sensitive submunition for missile strongly supports in theory.
According to the working process and the tactical technical requirements, the general structure of the terminal-sensitive submunition for missile is primary designed. The technology for space recovery is applied in the design of the terminal-sensitive submunition, and a primary project for two stages decelerating and dispinning system is designed. Also, the central controller, the sensing device, the warhead and the control system are put forward.
On that basis, the trajectory of the terminal-sensitive submunition is divided into three stages including the freely falling stage, the deceleration and dispinning stage and the stable scanning stage. In the freely falling stage, the submunition body is approximatively considered as a single particle, and a single particle ballistic model is founded. In the deceleration and dispinning stage, the submunition body is approximatively considered as a rigid body, the decelerating parachute is approximatively considered as a particle, and a particle-rigid dynamics ballistic model is founded. In the stable scanning stage, the submunition body is also approximatively considered as a rigid body, the parachute is approximatively considered as a flexible body, the joint ropes are considered as a spring, and a rigid-flexible coupled dynamics ballistic model is founded with the Kane's method. Then, the ballistic simulated results of the three stages are computed with MATLAB. The decelerating time of the freely falling stage is ensured by comparing different decelerating computed instances. The influence degree of the wind in the stable scanning stage is also computed and compared. The results can provide the general design of the terminal-sensitive submunition for missile and its tactical uses with some helpful references.
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引文
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