現代外彈道學

《現代外彈道學》是2024年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：現代外彈道學
• 出版時間：2024年1月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030762986

內容簡介

《現代外彈道學》以彈箭設計及飛行仿真所需的外彈道理論和方法為主線，在系統闡述外彈道學基本知識、彈箭飛行穩定性理論的基礎上，著重介紹現代外彈道設計方法、外彈道相似性理論、外彈道減阻與增程技術、彈道參數辨識方法與彈道預報技術、炮彈彈道修正理論與技術、制導炮彈滑翔彈道規劃與組合制導控制方法等內容。《現代外彈道學》以作者研究團隊近40年從事外彈道理論研究與彈箭裝備研製的科研成果為基礎，通過總結、凝練而成，在詳細闡述理論與方法的基礎上，突出工程套用，滿足現代彈箭外彈道設計與仿真的需要。

圖書目錄

緒論1

第一篇外彈道學基本知識

第1章地球模型與大氣特性7

1.1地球假設與地球模型7

1.1.1地球的形狀及相關假設模型7

1.1.2圓球模型對應的重力加速度8

1.1.3橢球模型對應的重力加速度10

1.1.4地球旋轉產生的科氏慣性力15

1.2大氣的組成與特性15

1.3稀薄空氣條件下的外彈道問題16

1.4虛溫、氣壓、密度、聲速及黏性係數沿高度的分布16

1.4.1空氣狀態方程與虛溫16

1.4.2氣溫、氣壓隨高度的分布17

1.4.3密度、聲速及黏性係數隨高度的變化18

1.5風的分布與風場模型19

1.5.1風場分布19

1.5.2自由大氣層中地轉風的計算20

1.5.3近地面層中風速的對數分布20

1.5.4上部邊界層的埃克曼螺線方程21

1.5.5風向、風速的工程計算模型21

1.6標準氣象條件23

1.6.1標準氣象條件的概念23

1.6.2我國炮兵標準氣象條件24

1.6.3對我國炮兵高空標準氣象條件的擴展25

第2章彈箭飛行運動常用坐標系28

2.1描述彈箭質心運動的常用坐標系28

2.1.1直角坐標系和自然坐標系28

2.1.2計及地表*率的地表切面坐標系29

2.2建立彈箭剛體運動方程組常用的坐標系及轉換關係30

2.2.1常用坐標系30

2.2.2坐標系之間的轉換關係31

2.2.3角度之間的幾何關係34

2.3彈箭導航常用坐標系及其轉換關係34

2.3.1WGS84坐標系34

2.3.2WGS84坐標系與東北天坐標系的轉換關係35

2.3.32000國家大地坐標系37

第3章作用於彈箭上的常見力和力矩38

3.1重力和重力加速度38

3.2地球旋轉引起的科氏慣性力38

3.3作用在彈箭上的空氣動力和力矩39

3.3.1阻力39

3.3.2升力42

3.3.3馬格努斯力43

3.3.4靜力矩44

3.3.5赤道阻尼力矩45

3.3.6極阻尼力矩45

3.3.7尾翼導轉力矩47

3.3.8馬格努斯力矩47

3.4作用在有控彈箭上的控制力和力矩48

3.5火箭發動機推力50

3.6獲取彈箭空氣動力係數的一般方法52

3.6.1常用工程計算方法53

3.6.2飛行試驗法76

3.7彈箭氣動布局與外形80

3.7.1常見的彈箭氣動布局形式81

3.7.2彈箭氣動外形布局選擇83

第4章彈箭質心運動方程組及空氣彈道特性84

4.1外彈道學基本假設84

4.2彈箭質心運動方程組建立85

4.2.1直角坐標系下彈箭的質心運動方程組85

4.2.2自然坐標系下彈箭的質心運動方程組86

4.3彈道方程組解法87

4.3.1彈道方程組的解析解法87

4.3.2彈道方程組的數值解法88

4.4空氣彈道特性89

4.4.1速度沿全彈道的變化89

4.4.2質心加速度沿全彈道的變化92

4.4.3空氣彈道的不對稱性93

4.4.4*大射程角94

4.4.5原點彈道假設下空氣彈道的確定95

4.4.6旋轉加速度γ 沿全彈道的變化96

4.5外彈道散布特性及計算方法98

4.5.1影響外彈道散布的主要因素98

4.5.2外彈道散布的計算方法及減小途徑100

第5章彈箭一般運動方程組103

5.1彈箭運動方程的一般形式103

5.1.1速度坐標系下的彈箭質心運動方程103

5.1.2彈軸坐標系下的彈箭繞心運動方程104

5.1.3彈箭剛體運動方程組的一般形式108

5.2彈道方程中的空氣動力和空氣動力矩表達式108

5.2.1有風時的空氣動力109

5.2.2有風時的空氣動力矩110

5.36自由度剛體彈道方程組114

5.4降階的5自由度剛體彈道方程組116

5.54自由度修正質點彈道方程組117

5.6彈箭一般運動方程組研究與套用中的一些問題120

第二篇彈箭飛行穩定性理論

第6章旋轉穩定彈角運動理論125

6.1引起彈丸角運動的主要原因125

6.2旋轉穩定彈角運動方程的建立128

6.2.1炮彈角運動的幾何描述128

6.2.2彈箭角運動方程組129

6.2.3質心速度方程和自轉角方程的解析解132

6.3簡化條件下的旋轉穩定理論133

6.3.1攻角方程解的一般形式133

6.3.2陀螺穩定條件134

6.3.3初始擾動產生的角運動135

6.4初始擾動對質心運動的影響——氣動跳角137

6.4.1由初始擾動Δ 0產生的平均偏角137

6.4.2由初始擾動Δ0產生的氣動跳角138

6.5脈衝修正彈的穩定性139

6.6動力平衡角的產生機理及特性141

6.6.1動力平衡角的理論推導141

6.6.2動力平衡角沿全彈道的變化142

6.7偏流的近似計算及工程套用143

6.7.1偏流的近似計算143

6.7.2偏流的工程套用144

6.8考慮全部空氣動力和力矩時攻角方程的解及穩定性判據147

6.9過穩定彈丸外彈道特性分析150

6.9.1過穩定彈丸的概念150

6.9.2低伸彈道條件下正常陀螺穩定彈丸的情況151

6.9.3低伸彈道條件下過穩定彈丸的情況152

6.9.4飛行彈道特性分析153

6.9.5實現過穩定彈丸的條件及其對彈道特性的影響154

第7章尾翼穩定彈角運動理論155

7.1攻角運動方程的齊次解155

7.2起始擾動對質心運動的影響157

7.3低旋尾翼彈攻角方程的解158

7.3.1低旋尾翼彈的導轉及平衡轉速158

7.3.2由起始擾動引起的角運動及對質心運動的影響159

7.4尾翼彈的動力平衡角及偏流160

7.4.1非旋轉尾翼彈的動力平衡角161

7.4.2低旋尾翼彈的動力平衡角及偏流161

7.4.3尾翼穩定彈在*線彈道上的追隨穩定性162

7.5低旋尾翼彈的共振不穩定問題162

第三篇外彈道設計理論與增程技術

第8章外彈道設計169

8.1外彈道設計問題169

8.2**外彈道設計方法170

8.2.1榴彈炮較佳彈丸質量與初速的設計171

8.2.2飛行穩定性設計172

8.2.3地炮初速級設計176

8.3現代外彈道設計方法178

8.4外彈道最佳化設計179

8.4.1外彈道最佳化設計數學模型的建立179

8.4.2典型彈種的外彈道最佳化設計數學模型183

8.4.3外彈道最佳化設計問題可採用的最佳化方法192

8.4.4外彈道最佳化設計中應注意的問題203

8.4.5外彈道最佳化設計的一般步驟207

8.5外彈道反設計207

8.5.1外彈道反設計的概念、目的與設計流程207

8.5.2外彈道反設計主要解決的問題與常用計算方法208

第9章外彈道相似性理論210

9.1外彈道相似性問題210

9.2外彈道相似性與相似性條件211

9.2.1外彈道諸元相似性分類211

9.2.2旋轉彈的外彈道相似性條件211

9.2.3外彈道相似性與相似條件的討論220

9.2.4尾翼彈的外彈道相似性條件223

9.3非完全相似條件下的外彈道相似性修正問題225

9.3.1問題的引出225

9.3.2非完全相似條件下的外彈道相似性修正方法226

9.4外彈道相似性套用實例231

9.4.1基本彈與模擬彈選定231

9.4.2模擬彈方案設計231

9.4.3兩彈外彈道相似性對比分析232

第10章外彈道減阻與增程技術236

10.1氣動外形減阻增程技術236

10.1.1最佳化彈形減阻增程概述236

10.1.2炮彈*小波阻母線方程近似解237

10.1.3外形減阻最佳化設計241

10.2底排外彈道增程技術242

10.2.1底排減阻增程原理242

10.2.2底排彈外彈道特性244

10.3火箭增程技術246

10.3.1火箭增程原理246

10.3.2火箭助推增程彈外彈道特性247

10.4滑翔增程技術248

10.4.1炮彈滑翔增程原理248

10.4.2滑翔增程彈彈道特性250

10.5衝壓增程技術251

10.5.1衝壓增程原理251

10.5.2固體燃料衝壓發動機增程彈增程的影響因素252

第四篇彈箭飛行彈道控制理論與技術

第11章彈道濾波與彈道預報257

11.1彈道濾波的基本概念257

11.2彈道濾波方法258

11.2.1*小二乘濾波258

11.2.2多項式卡爾曼濾波265

11.2.3擴展卡爾曼濾波270

11.2.4無跡卡爾曼濾波283

11.3彈道預報的概念與方法290

11.3.1基本概念290

11.3.2影響彈道預報效果的主要因素292

11.3.3彈道預報與彈道濾波的關係及彈道預報模型的建立293

11.3.4彈道預報在工程中的套用294

第12章彈道修正技術297

12.1彈道修正技術簡介297

12.2阻力型一維彈道修正技術299

12.2.1阻力型一維彈道修正執行機構及其特點299

12.2.2阻力型一維彈道修正彈的外彈道模型302

12.2.3射程超越量函式305

12.2.4阻力型一維彈道修正彈的外彈道特性308

12.3二維彈道修正技術309

12.3.1二維彈道修正執行機構及其特點309

12.3.2二維彈道修正彈的外彈道模型310

12.3.3脈衝彈道修正彈的外彈道特性316

12.3.4簡易固定鴨舵PGK雙旋彈道修正彈的外彈道特性324

12.4彈道修正控制方法327

12.5彈道修正技術在工程套用中的若干問題328

12.5.1彈道探測修正體制選擇與流程時序設計328

12.5.2地面模擬方法330

12.5.3彈道修正彈射表問題333

第13章滑翔增程制導炮彈飛行控制技術337

13.1滑翔增程制導炮彈簡介337

13.1.1滑翔增程制導炮彈原理及特點337

13.1.2研究現狀338

13.1.3主要難點問題340

13.2滑翔增程制導炮彈方案與結構布局342

13.2.1滑翔增程制導炮彈的組成與總體設計方法342

13.2.2滑翔增程制導炮彈的氣動布局與結構344

13.2.3滑翔增程制導炮彈的飛行控制特點346

13.3滑翔增程制導炮彈飛行控制彈道模型及彈道特性347

13.3.1滑翔增程制導炮彈彈道控制模型347

13.3.2滑翔增程制導炮彈飛行控制彈道特性分析349

13.4滑翔增程制導炮彈方案彈道規劃354

13.4.1方案彈道的作用及特點354

13.4.2滑翔飛行方案彈道規劃方法355

13.5滑翔增程制導炮彈飛行控制策略與方法361

13.5.1制導系統功能與分類361

13.5.2滑翔增程制導炮彈制導方案363

13.5.3中制導系統指令形式365

13.5.4阻尼迴路設計365

13.5.5中制導設計3