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弹道动力学分析

第一篇：弹道动力学分析导引弹道动力学分析与动态特性分析在导弹总体设计中的作用在导引弹道动力学分析中，我们需要设定的参数有目标的初速度、目标的初始x向位置、目标的初始y向速度，发动机的推力、发动机的工作时间、升力变化系数、阻力变化系数。经计算我们便可以得到导弹的速度曲线、弹道曲线、需用法向过载时间曲线、攻角时间曲线、舵偏角时间曲线、推力时间曲线。例如设定参数如下可得导弹的速度曲线、弹道曲线、需用法向过载时间曲线、攻角时间曲线、舵偏角时间曲线、推力时间曲线分别如图所示：导引弹道运动学分析对总体工作是一个相当不错的工具，使得总体能够在方案论证阶段就能掌握系统需用过载的情况，从而为后续的弹体结构设计、气动设计以及控制系统设计提供依据。而导引弹道动力学分析能对导引弹道运动学分析的功能进行扩展，使得总体工程师在总体方案设计过程中随着定量数据信息的积累能够采用导引弹道分析方法获得更多的系统特征量的需用值。导引弹道动力学分析是基于“瞬时平衡”假设的。所谓“瞬时平衡”就是认为导弹绕弹体轴的转动是无惯性的，即导弹的姿态运动是没有过度过程的，更进一步说就是从舵偏角到法向加速度的动力学变成了一个比例环节。在“瞬时平衡”假设下，导弹在整个飞行过程中的任意时刻都处于平衡状态。为了给出导引弹道动力学分析的方法的思路，首先对导弹质点弹道运动方程组进行分析。导弹在铅锤平面内的质心运动方程组为dVmdtPcosBXmgsin①mVdPsinYmgcos②BdtdxVcos③dtdyVsin④dtdmmc⑤dt加入控制方程Bmzzmzz就可以实现方程组的闭合。同样，我们可以将质点弹道与导引弹道运动学方程组结合，就能构造出一组新的封闭方程组，作为导引弹道动力学分析的工具。对于动态特性分析的重要性，因为总体工程师的一个主要目标是保证导弹作为一个被控运动体具有良好的被控特性，而被控特性从不同的控制理论出发来理解是不同的，对于古典控制理论，我们所关注的被控对象特性集中体现在增益、阻尼和固有频率这三个特征量上。对于现代控制理论，我们更关心系统的可镇定性和可检测性。对于一名总体工程师，只有真正了解了导弹作为一个被控的动力学系统，其动力学特性的特点、抽象的“被控特性”与实际物理参数之间的关系乃至从控制角度对导弹动力学所提出的主要要求，才能够真正在总体设计中把握住明确的目标，理清工作的脉络。通过以上分析，我们可以得出结论，在进行导弹导引动力学分析时，设计的主要学科有：1.理论力学2.导弹飞行力学——导引弹道运动学分析在进行动态特性分析时，涉及的主要学科有：1.自动控制原理2.导弹飞行力学第二篇：动力学分析方法动力学分析方法结构动力学的研究方法可分为分析方法（结构动力分析）和试验方法（结构动力试验）两大类。[7-10]分析方法的主要任务是建模（modeling），建模的过程是对问题的去粗取精、去伪存真的过程。在结构动力学中，着重研究力学模型（物理模型）和数学模型。建模方法很多，一般可分为正问题建模方法和反问题建模方法。正问题建模方法所建立的模型称为分析模型（或机理模型）。因为在正问题中，对所研究的结构（系统）有足够的了解，这种系统成为白箱系统。我们可以把一个实际系统分为若干个元素或元件（element），对每个元素或元件直接应用力学原理建立方程（如平衡方程、本构方程、汉密尔顿原理等），再考虑几何约束条件综合建立系统的数学模型。如果所取的元素是一无限小的单元，则建立的是连续模型；如果是有限的单元或元件，则建立的是离散模型。这是传统的建模方法，也称为理论建模方法。反问题建模方法适用于对系统了解（称黑箱系统——blackboxsystem）或不完全了解（称灰箱系统——greyboxsystem）的情况，它必须对系统进行动力学实验，利用系统的输入（载荷）和输出（响应——response）数据，然后根据一定的准则建立系统的数学模型，这种方法称为试验建模方法，所建立的模型称为统计模型。在动力平衡方程中，为了方便起见一般将惯性力一项隔离出来，单独列出，因此通常表达式为：IP0……………………………………(2)Mu其中M为质量矩阵，通常是一个不随时间改变的产量；I和P是与位移和速度有关的向量，而与对时间的更高阶导数无关。因此系统是一个关于时间二级导数的平衡系统，而阻尼和耗能的影响将在I和P中体现。可以定义：………………………………………(3)IKuCu如果其中的