水下运载器性能的分析与设计PDF电子书下载

导论 1

第一章 运载器一般运动方程 9

1.1 坐标系和坐标变换 10

1.1.1 坐标系的定义 11

1.1.2 运载器运动参数的定义 12

1.1.3 各坐标系之间的几何关系 14

1.1.4 矢量运算同矩阵运算的关系 15

1.1.5 坐标变换与坐标变换矩阵 16

1.1.6 矢量导数的坐标变换 20

1.1.7 张量的坐标变换 21

1.2 作用在运载器上的外力 22

1.2.1 流体动力 22

1.2.2 浮力 32

1.2.3 重力 32

1.2.4 波浪干扰力和折翼展开力 33

1.3 运载器一般运动方程 33

1.3.1 运载器动力学方程 33

1.3.2 运载器运动学方程 40

1.3.3 几何关系方程 43

1.3.4 B-B体系运载器一般运动方程 44

1.3.5 H-B体系运载器一般运动方程 46

第二章 运载器运动方程的线性化 49

2.1 概述 49

2.2 建立两组小扰动方程的条件、方法及步骤 50

2.2.1 运动方程线性化的条件及方法 52

2.2.2 小扰动方程分离成两组的条件 53

2.2.3 系数“冻结”法 54

2.2.4 推导两组小扰动方程的步骤 54

2.3 运载器纵向小扰动方程 55

2.3.1 从H-B体系运载器一般运动方程分离出姿态运动方程 55

2.3.2 纵向姿态运动方程 57

2.3.3 纵向小扰动方程 58

2.4 运载器横侧向小扰动方程 63

2.4.1 从B-B体系运载器一般运动方程分离出姿态运动方程 63

2.4.2 横侧向姿态运动方程 64

2.4.3 横侧向小扰动方程 67

2.5 状态方程 72

2.5.1 纵向小扰动状态方程 74

2.5.2 横侧向小扰动状态方程 75

第三章 运载器的平衡特性与机动性 77

3.1 运载器的定常直线运动方程 77

3.2 运载器定常直线运动的解 78

3.3 运载器的平衡特性和深水发射构型设计原理 80

3.3.1 平衡特性 80

3.3.2 深水发射构型设计原理 82

3.4 运载器的机动性 83

3.4.1 运载器的机动性与过载的概念 83

3.4.2 铅垂平面内机动的航行原理 83

3.4.3 法向过载同运动参数的关系 84

3.4.4 弹道曲率半径同法向过载的关系 84

3.4.5 运载器在铅垂平面内机动的法向过载和弹道曲率半径 84

3.4.6 运载器的需用法向过载和可用法向过载 85

3.4.7 弹道曲率半径的估算 85

第四章 分析运载器运动稳定性的方法 87

4.1 研究运动稳定性的意义 87

4.2 运动稳定性的定义 88

4.2.1 平衡状态运动稳定性的定义 88

4.2.2 运动稳定性的定义 91

4.3 运动稳定性的一些基本概念 93

4.4 李雅普诺夫第一方法（间接法） 97

4.5 李雅普诺夫第二方法（直接法） 100

4.5.1 李雅普诺夫稳定性基本定理 100

4.5.2 判断稳定和不稳定的定理 101

4.5.3 渐近稳定的附加条件 103

4.5.4 李雅普诺夫第二方法的一些基本概念 104

4.6 运动稳定性的一种数值分析方法 105

4.6.1 方法概述 106

4.6.2 运载器姿态运动方程及其求解方法 110

4.6.3 运载器姿态扰动方程及其求解方法 113

4.6.4 姿态扰动运动的动能T（t）和运动稳定性计算 115

4.6.5 运载器姿态小扰动方程及其求解 117

4.7 分析运载器运动稳定性的方法 117

第五章 运载器的纵向运动稳定性 121

5.1 纵向自由扰动运动 122

5.2 纵向自由扰动运动的求解 123

5.2.1 纵向自由扰动运动的拉普拉斯变换解法 123

5.2.2 由状态方程求解纵向自由扰动运动 127

5.3 特征值及特征矢量 130

5.3.1 纵向特征值 131

5.3.2 纵向特征矢量 132

5.4 纵向自由扰动运动的两个阶段 134

5.5 实例 136

5.6 快衰减运动的简捷分析 139

5.6.1 快衰减运动扰动运动方程 139

5.6.2 快衰减运动扰动运动方程的简化 140

5.6.3 快衰减模态特征值的表达式 141

5.7 快衰减运动稳定性判据和纵向构型设计原理 143

5.7.1 快衰减运动模态的稳定性判据——Q＞0 143

5.7.2 运载器纵向构型设计原理 144

第六章 运载器的横侧向运动稳定性 146

6.1 横侧向自由扰动运动特性 148

6.1.1 横侧向特征值 148

6.1.2 横侧向特征矢量 149

6.1.3 横侧向自由扰动运动的两种运动模态 149

6.2 实例 149

6.3 横侧向自由扰动运动的简捷分析 152

6.3.1 非周期衰减2自由度系统 153

6.3.2 振荡衰减2自由度系统 155

6.4 运载器横侧向构型设计原理 170

第七章 运载器的动态响应特性 172

7.1 纵向传递函数及其简化 173

7.1.1 纵向传递函数 173

7.1.2 纵向传递函数的简化 176

7.2 纵向操纵性 180

7.2.1 在俯仰舵阶跃偏转下快衰减运动的动态响应 180

7.2.2 瞬态分量的动态品质 185

7.2.3 稳态值 186

7.2.4 快衰减运动中操纵性同稳定性的关系 186

7.3 纵向干扰运动特性 187

7.3.1 在阶跃俯仰干扰力矩Mz（t）作用下快衰减运动的动态响应 187

7.3.2 在阶跃法向干扰力Fy（t）作用下快衰减运动的动态响应 189

7.3.3 在阶跃干扰攻角α0（t）作用下快衰减运动的动态响应 190

7.3.4 快衰减运动中干扰运动特性同稳定性的关系 191

7.4 横侧向传递函数及其简化 192

7.4.1 横侧向传递函数 192

7.4.2 横侧向传递函数的简化 198

7.4.3 标准形式的横侧向简化传递函数 200

7.5 横侧向干扰运动特性 204

7.5.1 在阶跃干扰侧滑角β0（t）作用下横侧向振荡运动的动态响应 206

7.5.2 在阶跃横滚干扰力矩Mr（t）作用下横侧向振荡运动的动态响应 209

7.5.3 在阶跃侧向干扰力Fz（t）作用下横侧向振荡运动的动态响应 212

7.5.4 横侧向干扰运动特性的近似分析 214

第八章 运载器性能设计的基本要求 219

8.1 运载器运动性能设计概述 219

8.2 运载器的战术技术要求和基本特征 220

8.3 运载器性能设计的基本要求 221

8.3.1 运载器弹道的功能要求与性能要求 221

8.3.2 运载器性能设计的基本要求 222

第九章 运载器弹道设计原理 226

9.1 运载器弹道与四个基本要素的关系 226

9.2 运载器弹道方案的设计原理 228

9.2.1 弹道方案的总体构思 228

9.2.2 弹道方案的设计原理 229

9.3 运载器弹道控制参数设计 232

9.4 运载器运动特性设计原理 234

9.4.1 快速性设计 235

9.4.2 机动性设计 237

9.4.3 平衡特性设计 239

9.4.4 运动稳定性设计 240

9.4.5 操纵性设计 250

9.4.6 干扰运动特性设计 252

第十章 运载器流体动力布局设计原理 255

10.1 运载器流体动力布局设计的依据与实质 255

10.2 运载器流体动力布局形式设计原理 255

10.2.1 运载器绕流的基本形态 257

10.2.2 运载器流体动力布局形式设计的基本问题 257

10.2.3 尾翼布局形式设计原理 263

10.3 运载器部件流体动力外形设计原理 267

10.3.1 主体外形设计原理 267

10.3.2 翼型选择原则 268

10.3.3 运载器尾翼外形设计原理 269

参考文献 271