导弹飞行力学PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 导弹飞行力学研究的内容和方法 1

1.1.1 导弹飞行力学的定义和研究内容 1

1.1.2 导弹飞行力学的研究特点 1

1.1.3 战术导弹飞行力学的研究方法 2

1.1.4 战术导弹飞行力学的研究发展方向 4

1.2 空气动力学概述 4

1.3 空气的物理属性及标准大气 5

1.3.1 空气的连续性假设 5

1.3.2 空气的密度 6

1.3.3 空气的压强和温度 6

1.3.4 空气的黏性 7

1.3.5 附面层概念 8

1.3.6 空气的可压缩性 9

1.3.7 空气热力学特性 9

1.3.8 标准大气 12

1.4 流体运动学 13

1.4.1 流场及其描述 13

1.4.2 定常流 14

1.4.3 流线与流管 14

1.4.4 旋涡流 14

1.5 低速一维流的基本方程 16

1.5.1 连续方程 16

1.5.2 低速不可压流的能量方程——伯努利方程 16

1.6 高速一维流的基本方程 17

1.6.1 动量方程 17

1.6.2 高速一维管流中流速与管截面面积的关系 18

1.6.3 能量方程、总参数和静参数 19

1.7 高速流中的物理现象和基本概念 20

1.7.1 音速和马赫数 20

1.7.2 微弱扰动的传播区与马赫锥（或马赫线） 22

1.7.3 激波 24

1.7.4 膨胀波 25

1.7.5 临界马赫数 26

1.8 空气动力实验 27

1.8.1 空气动力实验研究的目的和原理 27

1.8.2 空气动力和力矩及其系数 27

1.8.3 相似准则 29

1.8.4 空气动力试验的基本工具——风洞 30

1.8.5 风洞试验的测量方法 32

思考题与习题 33

第2章 作用在导弹上的力和力矩 34

2.1 作用在导弹上的总空气动力 34

2.1.1 速度坐标系和弹体坐标系 34

2.1.2 导弹的气动外形 35

2.1.3 空气动力的表达式 37

2.2 升力和侧向力 38

2.2.1 单独弹翼升力 38

2.2.2 单独弹身的升力 39

2.2.3 尾翼的升力 41

2.2.4 全弹升力 42

2.2.5 侧向力 42

2.3 阻力 43

2.3.1 零升阻力 43

2.3.2 诱导阻力 44

2.3.3 飞行马赫数对阻力系数的影响 44

2.3.4 飞行高度对阻力系数的影响 44

2.3.5 极曲线 45

2.4 作用在导弹上的空气动力矩、压力中心和焦点 45

2.4.1 空气动力矩的表达式 45

2.4.2 压力中心和焦点 46

2.5 俯仰力矩 47

2.5.1 定态直线飞行时的俯仰力矩及纵向平衡状态 47

2.5.2 纵向静稳定性 48

2.5.3 操纵力矩 50

2.5.4 俯仰阻尼力矩 50

2.5.5 非定态飞行时由下洗延迟引起的附加俯仰力矩 51

2.6 偏航力矩 52

2.7 滚动力矩 52

2.7.1 横向静稳定力矩 53

2.7.2 滚动操纵力矩 54

2.7.3 滚动阻尼力矩 54

2.8 铰链力矩 55

2.9 马格努斯力和力矩 56

2.9.1 单独弹身的马格努斯力和力矩 56

2.9.2 弹翼的马格努斯力矩 57

2.10 作用在导弹上的推力 57

2.11 作用在导弹上的重力 59

2.12 其他形式的力 60

2.12.1 乘波体 60

2.12.2 直接力控制 61

思考题与习题 63

第3章 导弹运动方程组 65

3.1 导弹作为变质量系的动力学基本方程 65

3.2 常用坐标系和坐标系间的转换 66

3.2.1 坐标系的定义 67

3.2.2 各坐标系间的关系及其转换 67

3.3 导弹运动方程组 73

3.3.1 动力学方程 73

3.3.2 运动学方程 77

3.3.3 质量变化方程 79

3.3.4 几何关系方程 79

3.3.5 控制关系方程 81

3.3.6 导弹运动方程组 85

3.4 导弹的纵向运动和侧向运动 86

3.4.1 导弹的纵向运动和侧向运动 86

3.4.2 导弹的一般运动分解为纵向运动和侧向运动 87

3.5 导弹的平面运动 88

3.5.1 导弹在铅垂平面内运动 88

3.5.2 导弹在水平面内运动 89

3.6 导弹的质心运动 90

3.6.1 “瞬时平衡”假设 90

3.6.2 导弹质心运动方程组 91

3.6.3 导弹在铅垂平面内的质心运动方程组 92

3.6.4 导弹在水平面内的质心运动方程组 93

3.6.5 理想弹道、理论弹道、实际弹道 93

3.7 导弹的机动性和过载 93

3.7.1 导弹的机动性和过载概念 94

3.7.2 运动与过载 95

3.7.3 弹道曲率半径与法向过载的关系 97

3.7.4 需用过载、极限过载和可用过载 97

3.8 低速滚转导弹的运动方程组 100

3.8.1 滚转导弹常用坐标系和坐标系间的转换 100

3.8.2 滚转导弹的操纵力和操纵力矩 104

3.8.3 低速滚转导弹的运动方程组 106

3.8.4 几何关系方程 108

3.8.5 低速滚转导弹运动方程组 109

3.9 导弹运动方程组的数值解法 110

3.9.1 微分方程数值积分 110

3.9.2 运动方程组的数值积分举例 112

思考题与习题 116

第4章 方案飞行弹道 117

4.1 爬升段方案飞行 118

4.1.1 铅垂平面内的导弹运动方程组 118

4.1.2 爬升段按给定俯仰角的方案飞行 120

4.1.3 下滑段按给定高度的方案飞行 122

4.2 平飞段方案飞行 122

4.2.1 平飞段铅垂平面内的运动 123

4.2.2 平飞段水平面内的运动 125

4.3 方案弹道设计实例 126

4.3.1 飞行高度对搜索视场和攻击落角的影响分析 126

4.3.2 二次爬升弹道方案设计 128

4.3.3 算例 129

思考题与习题 130

第5章 导引弹道的运动学分析 131

5.1 概述 131

5.2 相对运动方程 132

5.2.1 自动瞄准制导的相对运动方程 132

5.2.2 遥控制导的相对运动方程 133

5.2.3 相对运动方程组的解 134

5.3 追踪法 136

5.3.1 弹道方程 136

5.3.2 直接命中目标的条件 137

5.3.3 导弹命中目标所需的飞行时间 138

5.3.4 导弹的法向过载 139

5.3.5 允许攻击区 139

5.4 平行接近法 142

5.4.1 平行接近法的弹道方程 142

5.4.2 直线弹道的条件 143

5.4.3 导弹的法向过载 143

5.5 比例导引法 144

5.5.1 比例导引法的相对运动方程组 145

5.5.2 弹道特性 146

5.6 三点法 155

5.6.1 三点法导引关系方程 156

5.6.2 三点法导引的运动学方程组 156

5.6.3 运动学弹道的图解法 158

5.6.4 运动学弹道的解析解 159

5.6.5 导弹的转弯速率 163

5.6.6 等法向加速度曲线 164

5.6.7 攻击禁区 165

5.6.8 三点法导引的优缺点 166

5.7 前置量法 167

5.7.1 前置量法 168

5.7.2 半前置量法（半矫直法） 170

5.7.3 一种实现半前置量导引的方法 171

5.8 最优制导规律 173

5.8.1 导弹运动状态方程 174

5.8.2 基于二次型的最优制导规律 175

5.9 选择导引方法的基本要求 177

思考题与习题 178

第6章 初始段弹道 179

6.1 几种主要扰动因素的分析 180

6.1.1 初始扰动 180

6.1.2 发动机推力偏心 181

6.1.3 导弹质量分布不对称的影响 184

6.1.4 风的影响 187

6.1.5 制造和安装工艺误差引起的扰动 190

6.2 初始段扰动运动方程组 191

6.3 利用蒙特卡洛法研究弹道参数的统计特性 193

6.3.1 随机数的产生 193

6.3.2 均匀随机数的检验 195

6.3.3 非均匀随机数的产生 196

思考题与习题 198

第7章 导弹动态特性的研究方法 199

7.1 概述 199

7.2 作为控制对象的导弹 200

7.3 导弹扰动运动的研究方法 202

7.3.1 用数值积分法解导弹扰动运动方程组 203

7.3.2 小扰动法 203

7.4 导弹运动方程组的线性化 204

7.4.1 微分方程组线性化的方法 205

7.4.2 空气动力和力矩表达式的线性化 207

7.4.3 运动方程组的线性化 210

7.5 扰动运动分解为纵向和侧向扰动运动 214

7.6 系数“冻结”法 216

7.7 导弹的稳定性和操纵性的概念 216

7.7.1 稳定性概念 217

7.7.2 操纵性概念 218

思考题与习题 219

第8章 导弹弹体纵向动态特性分析 221

8.1 短周期扰动运动方程组及动力系数 221

8.1.1 纵向短周期扰动运动方程组 221

8.1.2 动力系数的物理意义 225

8.2 弹体纵向自由扰动运动的一般特性 230

8.2.1 自由扰动运动方程组 230

8.2.2 自由扰动运动方程组的解及特征方程式根的特性 230

8.2.3 稳定性准则 237

8.2.4 稳定性指标 237

8.3 短周期纵向自由扰动运动的动态特性分析 240

8.3.1 自由扰动运动的稳定条件 240

8.3.2 产生振荡过渡过程的条件 240

8.3.3 振荡运动的频率和衰减度 241

8.4 短周期运动中升降舵作阶跃偏转时的动态特性 244

8.4.1 输入量为升降舵偏角的弹体纵向传递函数 244

8.4.2 舵作阶跃偏转时的过渡过程的一般特性 247

8.4.3 升降舵作阶跃偏转时的过渡过程分析 250

8.5 短周期运动中阶跃干扰力矩作用下弹体的动态过程 259

8.5.1 传递函数 260

8.5.2 过渡函数 261

8.6 短周期运动中导弹弹体对舵机力矩阶跃变化的响应 262

8.7 纵向扰动运动的弹体频率特性 265

8.7.1 振幅频率特性 268

8.7.2 相位频率特性 269

8.8 导弹引入稳定自动器时纵向动态特性 270

8.8.1 舵面偏转角偏量与俯仰角偏量成比例的情况 271

8.8.2 舵面偏转角增量与俯仰角偏量成比例的情况 271

8.8.3 稳定回路引入i∫ Δ？dt的情况 271

8.9 附加推力矢量控制的导弹弹体动态特性初步分析 274

思考题与习题 276

第9章 轴对称导弹弹体的侧向动态特性分析 277

9.1 轴对称导弹弹体滚转扰动运动的特性 277

9.1.1 弹体的滚转稳定性 277

9.1.2 弹体滚转运动的传递函数 278

9.1.3 副翼作单位脉冲偏转时的滚转过渡过程 279

9.1.4 副翼作正单位阶跃偏转时滚转的过渡过程 280

9.1.5 常值干扰力矩作用下滚转的过渡过程 281

9.1.6 滚转扰动运动的弹体频率特性 282

9.2 导弹带侧向稳定自动器时的侧向动态特性 285

9.2.1 轴对称导弹的偏航运动 285

9.2.2 轴对称导弹的滚转运动 285

9.3 应用模拟计算机求解导弹运动方程组 287

9.3.1 数学方程的模拟方法 288

9.3.2 导弹短周期纵向扰动运动的数学模拟 293

思考题与习题 295

附录 296

主要符号表 296

下标字母含义 299

上标字母含义 300

参考文献 301