《飛彈飛行力學》是2014年西安電子科技大學出版社出版的圖書，作者是劉萬俊。
基本介紹
- 書名：飛彈飛行力學
- 作者：劉萬俊
- ISBN：978-7-5606-3543-9
- 定價：32.3元
- 出版社：西安電子科技大學出版社
- 出版時間：2014-11
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書的主要內容有：空氣動力學基礎及實驗；作用在飛彈上的力及力矩；飛彈運動方程組的建立、簡化及數值解法；方案飛行彈道；導引彈道分析；初始彈道；飛彈動態特性的研究方法；飛彈彈體縱向和側向動態特性分析；軸對稱飛彈彈體的側向動態特性分析。
本書可作為沒有開設空氣動力學課程的高等院校飛彈總體設計、飛彈制導與控制專業及其他與飛彈有關專業本科生的教材或參考書，也可供有關專業的人員學習參考。
目錄
第1章 概論 1
1.1 飛彈飛行力學研究的內容和方法 1
1.1.1 飛彈飛行力學的定義和研究內容 1
1.1.2 飛彈飛行力學的研究特點 1
1.1.3 戰術飛彈飛行力學的研究方法 2
1.1.4 戰術飛彈飛行力學的研究發展方向 4
1.2 空氣動力學概述 4
1.3 空氣的物理屬性及標準大氣 5
1.3.1 空氣的連續性假設 5
1.3.2 空氣的密度 6
1.3.3 空氣的壓強和溫度 6
1.3.4 空氣的黏性 7
1.3.5 附面層概念 8
1.3.6 空氣的可壓縮性 9
1.3.7 空氣熱力學特性 9
1.3.8 標準大氣 12
1.4 流體運動學 13
1.4.1 流場及其描述 13
1.4.2 定常流 14
1.4.3 流線與流管 14
1.4.4 旋渦流 14
1.5 低速一維流的基本方程 16
1.5.1 連續方程 16
1.5.2 低速不可壓流的能量方程——伯努利方程 16
1.6 高速一維流的基本方程 17
1.6.1 動量方程 17
1.6.2 高速一維管流中流速與管截面面積的關係 18
1.6.3 能量方程、總參數和靜參數 19
1.7 高速流中的物理現象和基本概念 20
1.7.1 音速和馬赫數 20
1.7.2 微弱擾動的傳播區與馬赫錐（或馬赫線） 22
1.7.3 激波 24
1.7.4 膨脹波 25
1.7.5 臨界馬赫數 26
1.8 空氣動力實驗 27
1.8.1 空氣動力實驗研究的目的和原理 27
1.8.2 空氣動力和力矩及其係數 27
1.8.3 相似準則 29
1.8.4 空氣動力試驗的基本工具——風洞 30
1.8.5 風洞試驗的測量方法 32
思考題與習題 33
第2章 作用在飛彈上的力和力矩 34
2.1 作用在飛彈上的總空氣動力 34
2.1.1 速度坐標系和彈體坐標系 34
2.1.2 飛彈的氣動外形 35
2.1.3 空氣動力的表達式 37
2.2 升力和側向力 38
2.2.1 單獨彈翼升力 38
2.2.2 單獨彈身的升力 39
2.2.3 尾翼的升力 41
2.2.4 全彈升力 42
2.2.5 側向力 42
2.3 阻力 43
2.3.1 零升阻力 43
2.3.2 誘導阻力 44
2.3.3 飛行馬赫數對阻力係數的影響 44
2.3.4 飛行高度對阻力係數的影響 44
2.3.5 極曲線 45
2.4 作用在飛彈上的空氣動力矩、壓力中心和焦點 45
2.4.1 空氣動力矩的表達式 45
2.4.2 壓力中心和焦點 46
2.5 俯仰力矩 47
2.5.1 定態直線飛行時的俯仰力矩及縱向平衡狀態 47
2.5.2 縱向靜穩定性 48
2.5.3 操縱力矩 50
2.5.4 俯仰阻尼力矩 50
2.5.5 非定態飛行時由下洗延遲引起的附加俯仰力矩 51
2.6 偏航力矩 52
2.7 滾動力矩 52
2.7.1 橫向靜穩定力矩 53
2.7.2 滾動操縱力矩 54
2.7.3 滾動阻尼力矩 54
2.8 鉸鏈力矩 55
2.9 馬格努斯力和力矩 56
2.9.1 單獨彈身的馬格努斯力和力矩 56
2.9.2 彈翼的馬格努斯力矩 57
2.10 作用在飛彈上的推力 57
2.11 作用在飛彈上的重力 59
2.12 其他形式的力 60
2.12.1 乘波體 60
2.12.2 直接力控制 61
思考題與習題 63
第3章 飛彈運動方程組 65
3.1 飛彈作為變質量系的動力學基本方程 65
3.2 常用坐標系和坐標系間的轉換 66
3.2.1 坐標系的定義 67
3.2.2 各坐標系間的關係及其轉換 67
3.3 飛彈運動方程組 73
3.3.1 動力學方程 73
3.3.2 運動學方程 77
3.3.3 質量變化方程 79
3.3.4 幾何關係方程 79
3.3.5 控制關係方程 81
3.3.6 飛彈運動方程組 85
3.4 飛彈的縱向運動和側向運動 86
3.4.1 飛彈的縱向運動和側向運動 86
3.4.2 飛彈的一般運動分解為縱向運動和側向運動 87
3.5 飛彈的平面運動 88
3.5.1 飛彈在鉛垂平面內運動 88
3.5.2 飛彈在水平面內運動 89
3.6 飛彈的質心運動 90
3.6.1 “瞬時平衡”假設 90
3.6.2 飛彈質心運動方程組 91
3.6.3 飛彈在鉛垂平面內的質心運動方程組 92
3.6.4 飛彈在水平面內的質心運動方程組 93
3.6.5 理想彈道、理論彈道、實際彈道 93
3.7 飛彈的機動性和過載 93
3.7.1 飛彈的機動性和過載概念 94
3.7.2 運動與過載 95
3.7.3 彈道曲率半徑與法向過載的關係 97
3.7.4 需用過載、極限過載和可用過載 97
3.8 低速滾轉飛彈的運動方程組 100
3.8.1 滾轉飛彈常用坐標系和坐標系間的轉換 100
3.8.2 滾轉飛彈的操縱力和操縱力矩 104
3.8.3 低速滾轉飛彈的運動方程組 106
3.8.4 幾何關係方程 108
3.8.5 低速滾轉飛彈運動方程組 109
3.9 飛彈運動方程組的數值解法 110
3.9.1 微分方程數值積分 110
3.9.2 運動方程組的數值積分舉例 112
思考題與習題 116
第4章 方案飛行彈道 117
4.1 爬升段方案飛行 118
4.1.1 鉛垂平面內的飛彈運動方程組 118
4.1.2 爬升段按給定俯仰角的方案飛行 120
4.1.3 下滑段按給定高度的方案飛行 122
4.2 平飛段方案飛行 122
4.2.1 平飛段鉛垂平面內的運動 123
4.2.2 平飛段水平面內的運動 125
4.3 方案彈道設計實例 126
4.3.1 飛行高度對搜尋視場和攻擊落角的影響分析 126
4.3.2 二次爬升彈道方案設計 128
4.3.3 算例 129
思考題與習題 130
第5章 導引彈道的運動學分析 131
5.1 概 述 131
5.2 相對運動方程 132
5.2.1 自動瞄準制導的相對運動方程 132
5.2.2 遙控制導的相對運動方程 133
5.2.3 相對運動方程組的解 134
5.3 追蹤法 136
5.3.1 彈道方程 136
5.3.2 直接命中目標的條件 137
5.3.3 飛彈命中目標所需的飛行時間 138
5.3.4 飛彈的法向過載 139
5.3.5 允許攻擊區 139
5.4 平行接近法 142
5.4.1 平行接近法的彈道方程 142
5.4.2 直線彈道的條件 143
5.4.3 飛彈的法向過載 143
5.5 比例導引法 144
5.5.1 比例導引法的相對運動方程組 145
5.5.2 彈道特性 146
5.6 三點法 155
5.6.1 三點法導引關係方程 156
5.6.2 三點法導引的運動學方程組 156
5.6.3 運動學彈道的圖解法 158
5.6.4 運動學彈道的解析解 159
5.6.5 飛彈的轉彎速率 163
5.6.6 等法向加速度曲線 164
5.6.7 攻擊禁區 165
5.6.8 三點法導引的優缺點 166
5.7 前置量法 167
5.7.1 前置量法 168
5.7.2 半前置量法（半矯直法） 170
5.7.3 一種實現半前置量導引的方法 171
5.8 最優制導規律 173
5.8.1 飛彈運動狀態方程 174
5.8.2 基於二次型的最優制導規律 175
5.9 選擇導引方法的基本要求 177
思考題與習題 178
第6章 初始段彈道 179
6.1 幾種主要擾動因素的分析 180
6.1.1 初始擾動 180
6.1.2 發動機推力偏心 181
6.1.3 飛彈質量分布不對稱的影響 184
6.1.4 風的影響 187
6.1.5 製造和安裝工藝誤差引起的擾動 190
6.2 初始段擾動運動方程組 191
6.3 利用蒙特卡洛法研究彈道參數的統計特性 193
6.3.1 隨機數的產生 193
6.3.2 均勻隨機數的檢驗 195
6.3.3 非均勻隨機數的產生 196
思考題與習題 198
第7章 飛彈動態特性的研究方法 199
7.1 概述 199
7.2 作為控制對象的飛彈 200
7.3 飛彈擾動運動的研究方法 202
7.3.1 用數值積分法解飛彈擾動運動方程組 203
7.3.2 小擾動法 203
7.4 飛彈運動方程組的線性化 204
7.4.1 微分方程組線性化的方法 205
7.4.2 空氣動力和力矩表達式的線性化 207
7.4.3 運動方程組的線性化 210
7.5 擾動運動分解為縱向和側向擾動運動 214
7.6 係數“凍結”法 216
7.7 飛彈的穩定性和操縱性的概念 216
7.7.1 穩定性概念 217
7.7.2 操縱性概念 218
思考題與習題 219
第8章 飛彈彈體縱向動態特性分析 221
8.1 短周期擾動運動方程組及動力係數 221
8.1.1 縱向短周期擾動運動方程組 221
8.1.2 動力係數的物理意義 225
8.2 彈體縱向自由擾動運動的一般特性 230
8.2.1 自由擾動運動方程組 230
8.2.2 自由擾動運動方程組的解及特徵方程式根的特性 230
8.2.3 穩定性準則 237
8.2.4 穩定性指標 237
8.3 短周期縱向自由擾動運動的動態特性分析 240
8.3.1 自由擾動運動的穩定條件 240
8.3.2 產生振盪過渡過程的條件 240
8.3.3 振盪運動的頻率和衰減度 241
8.4 短周期運動中升降舵作階躍偏轉時的動態特性 244
8.4.1 輸入量為升降舵偏角的彈體縱向傳遞函式 244
8.4.2 舵作階躍偏轉時的過渡過程的一般特性 247
8.4.3 升降舵作階躍偏轉時的過渡過程分析 250
8.5 短周期運動中階躍干擾力矩作用下彈體的動態過程 259
8.5.1 傳遞函式 260
8.5.2 過渡函式 261
8.6 短周期運動中飛彈彈體對舵機力矩階躍變化的回響 262
8.7 縱向擾動運動的彈體頻率特性 265
8.7.1 振幅頻率特性 268
8.7.2 相位頻率特性 269
8.8 飛彈引入穩定自動器時縱向動態特性 270
8.8.1 舵面偏轉角偏量與俯仰角偏量成比例的情況 271
8.8.2 舵面偏轉角增量與俯仰角偏量成比例的情況 271
8.8.3 穩定迴路引入i∫Δ dt的情況 271
8.9 附加推力矢量控制的飛彈彈體動態特性初步分析 274
思考題與習題 276
第9章 軸對稱飛彈彈體的側向動態特性分析 277
9.1 軸對稱飛彈彈體滾轉擾動運動的特性 277
9.1.1 彈體的滾轉穩定性 277
9.1.2 彈體滾轉運動的傳遞函式 278
9.1.3 副翼作單位脈衝偏轉時的滾轉過渡過程 279
9.1.4 副翼作正單位階躍偏轉時滾轉的過渡過程 280
9.1.5 常值干擾力矩作用下滾轉的過渡過程 281
9.1.6 滾轉擾動運動的彈體頻率特性 282
9.2 飛彈帶側向穩定自動器時的側向動態特性 285
9.2.1 軸對稱飛彈的偏航運動 285
9.2.2 軸對稱飛彈的滾轉運動 285
9.3 套用模擬計算機求解飛彈運動方程組 287
9.3.1 數學方程的模擬方法 288
9.3.2 飛彈短周期縱向擾動運動的數學模擬 293
思考題與習題 295
附錄 296
主要符號表 296
下標字母含義 299
上標字母含義 300
參考文獻 301
