鸭式布局双旋弹飞行动力学建模与仿真

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1、鸭式布局双旋弹飞行动力学建模与仿真鸭式布局双旋弹飞行动力学建模与仿真#常思江1，王中原2，刘铁铮3*（1.南京理工大学能源与动力工程学院，南京210094；51015202530352.南京理工大学能源与动力工程学院，南京210094；3.中国兵器科学研究院军贸装备发展部，北京100089）摘要：为了发展具有精确打击能力的有控旋转稳定弹，对一类采用鸭舵控制的双旋结构旋转稳定弹进行了研究。分析了鸭式布局双旋弹的飞行原理，描述了其飞行动力学建模所用的坐标系，根据牛顿第二定律和动量矩定理，推导了七自由度刚体质心运动方程和绕质心运动方程，并讨论了作用在弹

2、体上的诸力和力矩。编制计算程序对鸭式布局双旋弹的弹道特性进行了仿真分析，包括无控弹道前、后体转速变化特性、全弹攻角变化特性、弹道末段修正能力以及控制力和力矩作用下高速旋转弹体的攻角响应。仿真结果与其飞行原理吻合，符合外弹道理论，验证了所建模型的合理性，可用于指导该类有控弹箭的总体设计。关键词：飞行动力学；双旋弹；鸭舵控制；刚体动力学；建模；仿真中图分类号：TJ765.4MODELINGANDSIMULATIONOFFLIGHTDYNAMICSFORDUAL-SPINPROJECTILESEQUIPPEDWITHCANARDSCHANGSijiang1

3、,WANGZhongyuan1,LIUTiezheng21.SchoolofEnergy&PowerEngineering,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094;2.Departmentofmilitaryequipmentdevelopment,OrdnanceScienceInstituteofChina,Beijing100089Abstract:Todeveloptheprecisionspin-stabilizedprojectiles,atypeofdual-spinp

4、rojectilesequippedwithcanardsisstudied.Theflightprincipleofthecanardcontroldual-spinprojectileisbrieflyanalyzed.Thereferenceframesforflightdynamicsmodelingaredescribed.AccordingtoNewton’ssecondlawandmomentofmomentumtheorem,theseven-degree-of-freedomrigidbodyflightdynamicsequati

5、onsarederived.Andtheforcesandmomentsactingontheprojectilesarediscussed.Theflightpropertiesofdual-spinprojectilesequippedwithcanardsisanalyzedandsimulatedthroughcomputerprogramming,includingthevariationofspinrateforforwardbodyandaftbodywithoutcontrol,thevariationofangleofattackw

6、ithoutcontrol,correctionauthorityduringterminalareasandtheresponseofangleofattackwiththeactionofcanardcontrol.Thesimulationresultsareinaccordancewiththeflightprincipleandtheoryofexteriorballistics,whichverifiesthereasonablenessoftheestablishedflightdynamicmodel.Theresultscanbeu

7、sedtoguidethetotaldesignofthistypeofguidedprojectiles.Keywords:flightdynamics;dual-spinprojectile;canardcontrol;rigidbodydynamics;modeling;simulation400引言随着低间接伤害概率和高精度打击逐渐成为现代战争对弹药武器的基本要求，现役和未来的弹药应具有精确制导和飞行控制的能力。对此，常规制式弹药制导化改造是一条颇具吸引力的低成本途径。在常规弹药中，旋转稳定弹是各国大量库存并且经常使用的，近年来不45少国家

8、对旋转稳定弹开展了飞行控制方面的研究，发展出基于增阻机构的一维修正弹[1]、基基金项目：高等学校博士学科点专