第1章 绪论 1
1.1 内装式空中发射的研究背景及意义 1
1.2 国内外相关技术的研究进展 3
1.2.1 空中发射和重装空投研究进展 4
1.2.2 多体系统理论研究进展 6
1.2.3 多体系统中的气动耦合特性研究进展 7
1.2.4 空中发射过程中载机控制方法的研究进展 8
1.3 本书研究内容 9
第2章 空射系统动力学模型 11
2.1 多体系统的拓扑结构及其分类 11
2.1.1 模型的定义 11
2.1.2 多体系统拓扑结构的描述 12
2.2 多体系统基本理论与建模方法简介 12
2.2.1 矢量力学建模理论 12
2.2.2 Lagrange力学建模理论 13
2.2.3 Lagrange乘子法 14
2.2.4 Kane方法 16
第3章 柔性绳索等效刚化模型 20
3.1 绳索的运动描述 20
3.2 绳索的动力学方程 22
3.3 动力学方程的离散求解 23
3.4 绳索的等效刚化模型 24
第4章 变拓扑结构多体系统动力学模型 28
4.1 建模方法 28
4.2 建模程序 28
4.3 子系统之间铰约束力RH的递推关系 30
4.4 动力学模型的求解 31
第5章 机-箭-伞刚柔耦合多体系统动力学模型 33
5.1 参考坐标系 33
5.1.1 飞机坐标系 33
5.1.2 火箭坐标系 34
5.1.3 稳定伞坐标系 34
5.2 空射系统的描述 34
5.3 箭-伞系统的动力学模型 36
5.3.1 广义坐标与伪速度 36
5.3.2 偏速度 38
5.3.3 广义主动力 40
5.3.4 广义惯性力 40
5.3.5 箭-伞系统运动方程 42
5.4 载机动力学模型 42
5.5 空射系统刚柔耦合动力学模型 43
第6章 空射系统的气动耦合特性 47
6.1 计算流体力学模型 47
6.1.1 三维Navier-Stokes方程 47
6.1.2 有限体积法解法 48
6.1.3 湍流模型 49
6.1.4 6自由度动力学求解器 49
6.1.5 动网格更新模型 50
6.2 火箭和稳定伞的气动特性 51
6.2.1 火箭的气动特性 51
6.2.2 稳定伞的气动特性 55
6.2.3 旋成体气动特性分析 60
6.3 机-箭系统的气动耦合特性 62
6.3.1 计算模型 63
6.3.2 机-箭系统舱内牵引阶段气动耦合特性分析 63
6.3.3 机-箭系统旋转出舱阶段气动耦合特性分析 65
6.3.4 机-箭系统分离阶段气动耦合特性分析 66
6.3.5 基于动网格技术对机-箭分离过程气动耦合特性分析 71
6.4 箭-伞系统的气动耦合特性 74
6.5 气动力学模型的建立 75
第7章 空射系统的虚拟样机 77
7.1 虚拟样机技术 77
7.1.1 ADAMS多刚体系统的组成 77
7.1.2 多刚体系统的坐标系统 78
7.1.3 ADAMS多刚体系统的自由度 78
7.1.4 ADAMS多刚体系统动力学方程的建立 79
7.2 虚拟样机方案设计 81
7.3 虚拟样机的建立 81
7.3.1 动力学模型的建立 81
7.3.2 联合仿真平台设计 84
7.3.3 虚拟样机的功能实现 86
7.4 模型的验证 87
第8章 内装式空中发射系统的控制律设计 91
8.1 柔性变结构控制 91
8.2 多输入多输出系统（MIMO）的变饱和状态柔性变结构控制 92
8.2.1 基本原理 92
8.2.2 控制系统的稳定性和选择策略 95
8.2.3 控制参数计算 97
8.3 基于干扰观测器的变饱和状态柔性变结构控制 98
8.3.1 干扰观测器基本原理 98
8.3.2 MIMO非线性系统的干扰观测器 100
8.3.3 MIMO非线性系统的变饱和状态柔性变结构控制 101
8.4 空射过程中载机纵平面的控制 103
8.4.1 载机的动力学方程 103
8.4.2 载机的稳定性 107
8.4.3 载机的控制律设计 117
8.4.4 仿真验证 120
第9章 内装式空中发射多体系统的飞行动力学研究 123
9.1 发射性能的概念及计算方法 123
9.1.1 基本概念 123
9.1.2 发射性能的计算 124
9.2 特征参数对发射性能的影响 126
9.3 基于试验设计对特征参数显著性的分析 133
9.3.1 正交表 133
9.3.2 特征参数显著性的分析 135
9.4 发射稳定性 138
9.4.1 空射系统的不稳定性及瞬态平衡 138
9.4.2 空射系统的瞬时空中滞留 140
9.4.3 发射稳定性 141
附录A 机-箭-伞多体系统动力学模型 144
附录B 机-箭-伞多体系统铰间约束反力求解 154
参考文献 161