隔转鸭舵式修正炮弹飞行特性与弹道模型降阶研究

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1、分类号密级ＵＤＣ注１ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ博士学位论文隔转鸭舵式修正炮弹飞行特性与弹道模型降阶研究（题名和副题名）程杰（作者姓名）指导教师姓名王晓鸣盘握学位类别工学博士学科名称兵器科学与技术研究方向修正弹的气动与飞社特性论文提交日期０１６Ｊ年Ｕ注１：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号博士学位论文隔转鸭舵式修正炮弹飞行特性与弹道模型降阶研究作者：程杰？指导教师？王晓鸣教授南京理工大

2、学２０１６年０５月Ｐｈ．Ｄ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＦｌｉｈｔＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄＲｅｄｕｃｅｄＯｒｄｅｒｇＭｏｄｅｌｏｆａＴｒａｅｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎｊｙＰｒｏｅｃｔｉｌｅｗｉｔｈＤｅｃｏｕｌｅｄＣａｎａｒｄｓｊｐＢｙＣｈｅｎＪｉｅｇ－ＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＷａｎｇＸｉａｏｍｉｎｇＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＭａ２０１６ｙ，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，

3、在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。｛交：丨研究生签名月丨日学位论文使用授权说明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权、。对于保密论文其保存借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：年丨／月以日博士学位论文隔

4、转鸭舵式修正炮弹飞行特性与弹道模型降阶研究摘要隔转鸭舵式修正炮弹的概念为炮射旋转弹的精确化改造提供了低成本的新思路，。、成为国内外精确打击弹药的研究热点但是，旋转稳定弹的动力学模型具有强耦合非线性的特点，加之非对称、双旋的气动布局特性复杂，给隔转鸭舵式修正炮弹的研究和应用提出了难题。因此，本文围绕隔转鸭舵式修正炮弹的飞行特性与控制方法，开展双旋部件和弹道的数学建模，以数值仿真和飞行试验的方式研究修正弹对控制力的动态响应，并构建适合隔转鸭舵式修正炮弹的降阶预测控制方法。以弹轴矢量法构建双旋弹道，提出动力平衡角的响应

5、模型，研究隔转鸭舵式修正炮弹对操纵力的动态响应特性。在刚体弹道的基础上，以弹轴矢量和速度矢量表示作用在修正弹上力的方向，通过在弹轴方向添加双旋滚转通道作为第七个自由度，得到双旋弹。，道模型在飞行稳定和小攻角的假设下提出以动力平衡角描述弹体响应特性的方法，并建立含修正项的动力平衡角响应模型，理论和数值都表明鸭式旋转弹的动力平衡角°Ａ对修正力的响应方向与控制力输入方向存在近似１８０的相位差７。将弹轴运动轨迹可视化到修正力作用下旋转弹的稳定、临界稳定和失稳的变化特性，根据动力平衡，得。角的收敛性能够判断修正弹的飞行稳定性落点的

6、散布规律表明，动力平衡角对修正力的隔转鸭舵式修正炮弹偏置响应是弹道修正的机理所在，落点响应方向与修正力方向°也存在约１８０的相位差。。为完善弹道模型中的气动力模块，建立隔转鸭舵的准静态气动力模型采用数值和风洞试验相结合的方法，得到修正弹在不同马赫数、攻角条件下的气动力数据库，结果：４３１４表明修正弹的阻力系数仍服从年阻力定律，鸭舵的增阻效果达％，但操纵舵的１０％升力作用能使射程衰减率降至；鸭舵斜置角对修正弹的升力系数影响效果远大于阻力。通过小扰动分解建立的准静态气；差动舵导转效果随马赫数和舵偏角增加而提高动力模型能够

7、考虑复攻角和鸭舵相位角的综合效应，非定常计算结果验证了模型的准。小攻角范围内利用对称拟合表征修正弹阻力的误差小于３．３％确性，阻力受鸭舵相位°１角的影响可以忽略；升力表现为正弦周期特性，但侧向力在鸭舵相位角８０时会出现二次正弦叠加。基于非定常数值计算和改进形式的ＬｉｉＧｒｅ摩擦，建立修正弹的双旋动力学模型。非定常数值模拟采用滑移网格的方法，给鸭舵输入正弦角速率，研究不同攻角下升阻和导转力矩的响应规律。对准静态气动力模型进行参数辨识后，得到模型对鸭舵修正力和＿３导转力矩的估计相对误差小于４ｘｌ０，修正力受鸭舵相位角的影响

8、，但鸭舵滚转速率。ＬｕＧｒｅ会影响导转力矩的估计精度将模型中的库仑效应改进为轴向气动压力相关项，ｕＧｒｅ。将动态效