战术导弹发射动力学与仿真
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摘要
导弹发射过程，特别是导弹的初始扰动是发射系统研究的一个重要课题，随着计算机仿真和发射动力学的发展，对导弹发射过程的研究也有许多不同的途径和技术。
本文对导弹发射动力学进行了研究，主要分两大部分，舰载发射和地面发射。对每种发射方式，采用了不同的分析建模方法，针对实际模型进行了仿真及结果分析。本文所作的主要工作为：
1．对舰艇的运动进行了分析。作为影响舰载导弹发射初始扰动的重要因素，对舰艇运动规律的研究非常重要。给出了谱分析法求解舰艇运动的方法。
2．采用了动静法的描述形式建立了舰载导弹在发射段的数学模型，分别给出了导弹相对发射坐标系的相对运动模型和导弹在地面坐标系下的绝对运动模型。
3．建立了地面发射的数学模型，考虑了导轨弯曲和发射装置振动等扰动因素。为了便于分析各参数对导弹运动特性的影响，同时建立了不考虑发射装置影响的简化模型。
4．给出了导弹安全发射不与发射装置碰撞的判断条件。
5．建立了与以上发射动力学模型相应的仿真模型，并对仿真结果进行了分析，所得结论对战术导弹发射系统的设计具有一定的参考价值。
本文建立的模型对其它型号的导弹也适用，只需对导弹发动机参数、定向器有关参数、发射架在舰艇上布置参数和浪谱参数等输入参数进行修改，就可得到不同型号导弹在发射段的运动参数。
Launch process of missile, especially initial disturbance, is an important direction of launch dynamics. With the development of compute simulation and launch dynamics, much technology and method has been researched in the area of launch process.
In this thesis, the model of launch dynamics is researched. It consists of ship-based launch and ground-based launch. The different model is established for different style of launch and the numerical are carried out. The primary work of this thesis is as follow:
Ship motion is an important factor which effected missile initial disturbance. So it is very necessary to research ship motion. The models of ship motion are analyzed under random wave action. The method of applying frequency analysis theory is proposed to resolve the problem of ship motion.
The mathematic models of ship-based missile in launch period are established. These models consist of relative motion in launch-fixed coordinate and absolute motion in earth-fixed coordinate.
The mathematic models of ground-based missile in launch period are established. It is effected by the factor of disturbance such as guiding rail sprctrum, vibrant launch device.
Based on these aspects mentioned above, the safe launch problems are discussed. The judging condition is proposed concerning whether the missile will collides with launch device in launch process.
At last, digital simulation system is developed to simulation the process of launch. The results of simulation are analyzed in detail.
The models which are established in the thesis are applicable to other style of missile. Input parameters of engine, guiding rail, launch devices to model, you can gain the result what you need.
本文对导弹发射动力学进行了研究，主要分两大部分，舰载发射和地面发射。对每种发射方式，采用了不同的分析建模方法，针对实际模型进行了仿真及结果分析。本文所作的主要工作为：
1．对舰艇的运动进行了分析。作为影响舰载导弹发射初始扰动的重要因素，对舰艇运动规律的研究非常重要。给出了谱分析法求解舰艇运动的方法。
2．采用了动静法的描述形式建立了舰载导弹在发射段的数学模型，分别给出了导弹相对发射坐标系的相对运动模型和导弹在地面坐标系下的绝对运动模型。
3．建立了地面发射的数学模型，考虑了导轨弯曲和发射装置振动等扰动因素。为了便于分析各参数对导弹运动特性的影响，同时建立了不考虑发射装置影响的简化模型。
4．给出了导弹安全发射不与发射装置碰撞的判断条件。
5．建立了与以上发射动力学模型相应的仿真模型，并对仿真结果进行了分析，所得结论对战术导弹发射系统的设计具有一定的参考价值。
本文建立的模型对其它型号的导弹也适用，只需对导弹发动机参数、定向器有关参数、发射架在舰艇上布置参数和浪谱参数等输入参数进行修改，就可得到不同型号导弹在发射段的运动参数。
Launch process of missile, especially initial disturbance, is an important direction of launch dynamics. With the development of compute simulation and launch dynamics, much technology and method has been researched in the area of launch process.
In this thesis, the model of launch dynamics is researched. It consists of ship-based launch and ground-based launch. The different model is established for different style of launch and the numerical are carried out. The primary work of this thesis is as follow:
Ship motion is an important factor which effected missile initial disturbance. So it is very necessary to research ship motion. The models of ship motion are analyzed under random wave action. The method of applying frequency analysis theory is proposed to resolve the problem of ship motion.
The mathematic models of ship-based missile in launch period are established. These models consist of relative motion in launch-fixed coordinate and absolute motion in earth-fixed coordinate.
The mathematic models of ground-based missile in launch period are established. It is effected by the factor of disturbance such as guiding rail sprctrum, vibrant launch device.
Based on these aspects mentioned above, the safe launch problems are discussed. The judging condition is proposed concerning whether the missile will collides with launch device in launch process.
At last, digital simulation system is developed to simulation the process of launch. The results of simulation are analyzed in detail.
The models which are established in the thesis are applicable to other style of missile. Input parameters of engine, guiding rail, launch devices to model, you can gain the result what you need.
引文
[1] 姚昌仁 唐国梁 火箭导弹发射动力学 北京理工大学出版社 1996
[2] 于本水 防空导弹总体设计 宇航出版社 1995
[3] 吕佐臣 飞航导弹发射装置 宇航出版社 1996
[4] 姚昌仁 火箭导弹发射装置设计 北京理工大学出版社
[5] 李喜仁 防空导弹发射装置 宇航出版社 1993
[6] 姚昌仁 唐国梁 火箭导弹发射动力学 北京工业学院出版社 1987．12
[7] 高明坤 宋廷伦 火箭导弹发射装置构造 北京理工大学出版社 1996．8
[8] 程雪梅 舰载导弹箱式发射动力学研究 西北工业大学硕士学位论文 1996
[9] 吴秀恒 船舶操纵性与耐波性 人民交通出版社
[10] 芮筱亭 多管火箭发射动力学仿真与试验测试方法 国防工业出版社 2003
[11] 施志佳 陆毓峰 车载飞行器发射动力学分析 弹箭与制导学报 1994．2
[12] 康凤举 现代仿真技术与应用 国防工业出版社 2001
[13] 齐强，李善高 海情对导弹离轨姿态的影响 弹箭与制导学报 2000．4
[14] 肖其虎 唐硕 运载火箭空中发射的分离运动分析 导弹与航天运载技术 2000．4
[15] 方群，导弹飞行力学基础(上册)，西北工业大学出版，1996年6月
[16] 段齐骏 邱亚锋 张福祥 舰载武器装备发射精度与载体运动关系研究 弹道学报 2000年第2期
[17] 李洪儒 冯振声 李柯 基于面向对象技术的弹道导弹六自由度仿真研究 弹箭与制导学报 2001年第1期
[18] 肖其虎 基于面向对象技术的实时飞行仿真系统设计 西北工业大学硕士论文 2001．2
[19] 秦兴春 茅坪 卢惠民 某型舰船主要运动姿态的模拟仿真计算机仿真 1998．10
[20] 姚昌仁 张波 杨小林 火箭发射导轨不平度的规律及影响 北京理工大学学报 1996．8
[21] 徐明友 徐直军 火箭滑轨段弹道研究(之一) 弹道学报 1994．4
[22] 段齐骏 张福祥 舰载多管火箭武器系统发射姿态控制对策 南京理工大学学报 2002．12
[23] 韩雁飞 舰空导弹发射模型研究 舰载武器 2001年第4期
[24] 张晓宇 黄少斌 李学忠 李文秀 舰载导弹内弹道运动建模及仿真 系统仿真学报 1999．12
[25] Bittle, D.A. TACAWS/FMTI Launcher Simulation; Final rept. May-Sep 95 Apr 1997(28)
[26] Bi Shi-hua Li hai-bin Li ji-hong Fang yuan-qiao Active Control of Initial Disturbances for Rockets and Missile Journal of Beijing Institute of Technology,2001,Vol, 10, No,2
[27] Christensen D E.Multiple Rocket Launcher characteristics and simulation Technique. AD-A 025379
[28] Wempner G A,Lee S K. Analysis of Missile Launchers Part 0 Phase 1 (Multi-degree of Freedom Models). AD 263892
[29] Christensen D E, Richardson R L.A Multiple Rocket Launchers simulation-Report. AD-A 041269
[2] 于本水 防空导弹总体设计 宇航出版社 1995
[3] 吕佐臣 飞航导弹发射装置 宇航出版社 1996
[4] 姚昌仁 火箭导弹发射装置设计 北京理工大学出版社
[5] 李喜仁 防空导弹发射装置 宇航出版社 1993
[6] 姚昌仁 唐国梁 火箭导弹发射动力学 北京工业学院出版社 1987．12
[7] 高明坤 宋廷伦 火箭导弹发射装置构造 北京理工大学出版社 1996．8
[8] 程雪梅 舰载导弹箱式发射动力学研究 西北工业大学硕士学位论文 1996
[9] 吴秀恒 船舶操纵性与耐波性 人民交通出版社
[10] 芮筱亭 多管火箭发射动力学仿真与试验测试方法 国防工业出版社 2003
[11] 施志佳 陆毓峰 车载飞行器发射动力学分析 弹箭与制导学报 1994．2
[12] 康凤举 现代仿真技术与应用 国防工业出版社 2001
[13] 齐强，李善高 海情对导弹离轨姿态的影响 弹箭与制导学报 2000．4
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[15] 方群，导弹飞行力学基础(上册)，西北工业大学出版，1996年6月
[16] 段齐骏 邱亚锋 张福祥 舰载武器装备发射精度与载体运动关系研究 弹道学报 2000年第2期
[17] 李洪儒 冯振声 李柯 基于面向对象技术的弹道导弹六自由度仿真研究 弹箭与制导学报 2001年第1期
[18] 肖其虎 基于面向对象技术的实时飞行仿真系统设计 西北工业大学硕士论文 2001．2
[19] 秦兴春 茅坪 卢惠民 某型舰船主要运动姿态的模拟仿真计算机仿真 1998．10
[20] 姚昌仁 张波 杨小林 火箭发射导轨不平度的规律及影响 北京理工大学学报 1996．8
[21] 徐明友 徐直军 火箭滑轨段弹道研究(之一) 弹道学报 1994．4
[22] 段齐骏 张福祥 舰载多管火箭武器系统发射姿态控制对策 南京理工大学学报 2002．12
[23] 韩雁飞 舰空导弹发射模型研究 舰载武器 2001年第4期
[24] 张晓宇 黄少斌 李学忠 李文秀 舰载导弹内弹道运动建模及仿真 系统仿真学报 1999．12
[25] Bittle, D.A. TACAWS/FMTI Launcher Simulation; Final rept. May-Sep 95 Apr 1997(28)
[26] Bi Shi-hua Li hai-bin Li ji-hong Fang yuan-qiao Active Control of Initial Disturbances for Rockets and Missile Journal of Beijing Institute of Technology,2001,Vol, 10, No,2
[27] Christensen D E.Multiple Rocket Launcher characteristics and simulation Technique. AD-A 025379
[28] Wempner G A,Lee S K. Analysis of Missile Launchers Part 0 Phase 1 (Multi-degree of Freedom Models). AD 263892
[29] Christensen D E, Richardson R L.A Multiple Rocket Launchers simulation-Report. AD-A 041269