運載火箭彈道與控制理論基礎

內容簡介

本煮朽拜籃書詳細講解了運載火箭彈道的基本原理及彈道設計方法，逐步引導讀者熟悉制導和姿態控制技術，著重論述了攝動制導、顯式制導、組合制導等理論知識，在介紹了運載火箭動態特性研究方法的基礎上，對運載火箭飛行器縱（側）向動態特性進行了深入分析。本書堅持“需求牽引，緊盯主題，循序漸進，層次分明”的編寫原則，旨在深入分析運載火箭這一複雜運動系統的特殊矛盾，建立描述其運動的微分方程，揭示運載火箭運動的客觀規律，並套用這些規律解決工程實際問題。本書可以作為高校航天、導航與制導、兵器測試與發射專業方向高年級本科及碩士教材，也可作為航天、導航與制導、總體等求備兵方向工程技術人員的參考用書。

圖書目錄

前言

第1章緒論

11概述

12制導技術

13姿態控制技術

14研究途徑

第2章常用坐標系及其轉換

21空間點位的天文坐標和大地坐標

211大地水準面與天文坐標

212地球橢球與大地坐標

22大地坐標與地心坐標系的關係

221大地坐標至地心坐標系轉換

222地心球坐標及其與大地坐標、地心直角坐標的關係

23坐標系間的轉換矩陣

231初等轉換矩陣的幾何推導

232方向餘弦矩陣

233坐標系轉換矩陣的歐拉角表示

24發射坐標系和箭體坐標系

241發射坐標系

242箭體坐標系

243箭體坐標系與發射坐標系的關係

244發射坐標系與地心坐標系的關係

25慣性坐標系

251慣性坐標系定義

252慣性坐標系與發射坐標系的關係

253慣性坐標系與箭體坐標系的關係

254慣性系姿態角與發射系姿態角的關係

26速度坐標系

261速度坐標系定義

262速度坐標系與發射坐標系的關係

263速度坐標系與箭體坐標系的關係

27軌跡坐標系

271軌跡坐標系定義

272軌跡坐標系與速度坐標系的關套料系

273軌跡坐標系與發射坐標系的關係

274軌跡坐標系與箭體坐標系的關係

28北天東坐標系

281北天東坐標系定義

282北天東坐標系與慣性坐標系的關係

283北天東坐標系與發射坐標系的關係

第3章運載火箭運動方程

31變質量力學基本原理

311變質量質點的基本方程

312變質量質點系的質心運動方程和繞質心轉擊腿殼動方程

32作用在火箭上的力探剃葛和力矩

321附加力、附加力矩及發動機特性

322控制力和控制力矩

323地球引力和重力

324空氣動力及空氣動力矩

33火箭的飛行及彈道分段

331飛行概述

332彈道飛段

34運載火箭主動段運動方程

341運載火箭矢量形式的運動學方程

342發射坐標系中的空間彈道方程的一般形式

343發射坐標系中的空間彈道計算方程

344在速度坐標系中建立的空間彈道方程

35自由段運動方程

351自由飛行段軌道方程

352軌道方程式的討論

353射程與主動段終點參數的關係

354火箭被動段飛行時間的計算

第4章運載火箭彈道設計

41彈道工程設計方法

411飛行程式的任務和要求

412飛行程式的選擇方法

413滿足這些特殊要求的實際飛行程式

42主動段彈道最優飛行程式設計

421狀態方程

422共軛方程和橫截條件

423控制變數的確定

43真空段彈道最優設計

431最優飛行程式選擇

432發動機推力程式的最優設計

第5章彈道攝動制導理論及方法

51攝動法的基本思想

52用攝動法研究擾動因素對載荷落點偏差的影響

521落點偏差概念、生成及表示

522全射程偏導數的計算

53攝動方程的建立

531主動段攝動方程

532箭體結構參數偏差對主動段彈道的影響

533自由飛行段攝動方程的研究

54載荷落點偏差控制的任務及其控制方法

55按嚷采循鑽速度關機的射程控制方案的研究

551按速度關機時射程偏差才提催的計算公式

552按速度關機的射程偏差與按時間關機的射程偏差的比較

56按火箭縱軸方向視速度關機的射程控制

57滿足ΔL=0的補償關機射程控制方案

58利用共軛方程建立ΔL=0的全補償關機方程

59橫嚮導引和法嚮導引

591橫嚮導引

592法嚮導引

第6章顯式制導方法

61顯式制導的基本思想

611瞬時位置和速度的計算

612根據瞬時位置和速度產生控制信號，將火箭控制在射面內

613計算射程角

62閉路制導方法研究

621基本假設

622導航計算的遞推算法

623當前點位置的球坐標表示

624需要速度的確定

625閉路制導的導引

626閉路制導的關機控制

63地球扁率和再入段空氣動力影響的計算和補償

631地球扁率對被動段彈道影響的計算

632再入段空氣動力的影響

64落點偏差的修正

641利用計算所得落點偏差來修正落點坐標

642利用落點偏差修正關機點速度

643根據落點偏差，用脈衝過渡函式計算關機點修正速度

65疊代制導法

651將VK控制到V~K

652將rK控制到r~K、VrK控制到V~rK

第7章運載火箭動態特性的研究方法

71火箭穩定性和操縱性的概念

711穩定性的概念

712操縱性的概念

72火箭擾動運動的研究方法

721用數值積分法解火箭擾動運動方程組

722小擾動法

73火箭運動方程的線性化

731微分方程組線性化的方法

732空氣動力和力矩表達式的線性化

733運動方程的線性化

74火箭擾動運動的分組

75固化係數法

第8章運載火箭箭體縱向動態特性分析

81縱向擾動運動的解、特徵方程式

82縱向擾動運動特性分析及縱向穩定性條件

821特徵方程式的根和其係數間的關係

822縱向干擾運動的特性

823縱向穩定性條件

824特徵方程式根的求法

825振盪周期和阻尼度的確定

83擾動運動的典型例子及擾動運動的兩種模態

831擾動運動的典型例子

832擾動運動的兩種模態

84短周期運動的簡化分析

85運載火箭縱向擾動運動分析

851靜穩定的火箭

852靜不穩定的火箭

853火箭的縱向穩定性分析

86箭體的縱向傳遞函式及結構圖的組成

861箭體的縱向傳遞函式

862縱向擾動運動的結構圖

87箭體縱向傳遞函式的簡化

88舵作階躍偏轉時，縱向動態特性討論

881法向過載的傳遞函式

882過渡過程的性能指標和箭體的傳遞函式

89箭體的對數頻率特性

891Δα、Δθ·、Δny的對數頻率特性曲線

892Δθ、Δφ的對數頻率特性曲線

第9章運載火箭箭體側向動態特性分析

91側向擾動運動方程及其簡化

911側向空氣動力導數

912側向擾動運動方程組及其簡化

92側向穩定性分析

921側向擾動運動方程的解

922側向擾動運動的三種典型運動

923側向三種典型運動模態的分析

93側向穩定性邊界的討論

94箭體的側向傳遞函式

941滾動運動的傳遞函式

942箭體的側向傳遞函式

943滾動運動的對數頻率特性

運載火箭彈道與控制理論基礎

基本介紹

內容簡介

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