本書針對彈道導彈和飛航導彈兩類對象,分析了不同導彈的飛行特點,介紹了導彈制導控制的基本概念,建立了導彈空間運動方程。彈道導彈部分重點介紹了攝動制導方法、顯式制導方法、彈體固有特性與姿態(tài)控制方法,飛航導彈部分重點介紹了導彈導引方式、導引法 控制方式 姿態(tài)穩(wěn)定回路設計和法向過載控制。
本書適用于高等院校航空航天類專業(yè)高年級本科生和研究生課程,也可作為兵器、自動控制等相關專業(yè)學生的教學參考書 還可作為從事導彈總體設計、制導控制方法研究及其工程應用的科研人員和工程技術人員的參考書。
隨著高新技術的迅猛發(fā)展和新軍事變革的不斷深入,以導彈為代表的精確制導武器在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中得到了廣泛應用,并極大地影響了戰(zhàn)爭的形態(tài)和作戰(zhàn)方式。制導控制系統(tǒng)是引導導彈精準命中目標的關鍵。本書對導彈制導與控制原理進行了系統(tǒng)分析和深入闡述。
本書作為面向高等院校制導與控制專業(yè)本科生及研究生的教材,以及從事導彈作戰(zhàn)使用與維護的技術人員及相關專業(yè)科研工作者的參考書,目的是使讀者系統(tǒng)、全面地掌握戰(zhàn)術導彈制導控制系統(tǒng)的基本結構、工作原理和工作過程,掌握制導控制系統(tǒng)分析和設計的基本方法及技術途徑,了解不同制導控制系統(tǒng)在導彈作戰(zhàn)應用及綜合保障背景下體現(xiàn)出的特殊性。本書在編寫過程中強調(diào)了以下特點:
1.以戰(zhàn)術導彈制導控制系統(tǒng)基本組成及原理為核心,以其分析和設計方法為主線,針對近年來世界各國海軍現(xiàn)役戰(zhàn)術導彈制導控制技術的特點,在系統(tǒng)構成、設計原理及關鍵技術方面進行了深入淺出的分析,內(nèi)容系統(tǒng)、全面,突出了飛航式和防空(空空)兩類戰(zhàn)術導彈制導控制技術的不同特色,便于讀者根據(jù)不同需求,掌握導彈制導控制系統(tǒng)的原理及主要設計思路。
2.在詳盡論述戰(zhàn)術導彈制導控制系統(tǒng)分析設計的基本原理及方法的基礎上,有針對性地介紹了高超聲速導彈控制系統(tǒng)設計、直接力/氣動力復合控制技術及現(xiàn)代導引規(guī)律設計領域的新成果和發(fā)展趨勢,使其具有一定的實用性及前瞻性。
本書共分9章,以典型的飛航導彈及防空(空空)導彈制導控制系統(tǒng)為背景,著重介紹導彈控制與制導系統(tǒng)的基本概念和組成,導彈彈體的數(shù)學模型、傳遞函數(shù)及動態(tài)特性分析,彈上執(zhí)行機構,導彈的控制方法及特性,導彈穩(wěn)定控制系統(tǒng)分析與設計,導彈導引規(guī)律及導彈制導系統(tǒng)分析與設計等內(nèi)容。
本書由林濤副教授主持制訂框架結構和編寫大綱,集體編寫完成。第1、5~7章由林濤副教授編寫;第2、3章由肖支才副教授編寫;第4章由李濤高級工程師編寫,第8、9章由梁勇副教授和戢治洪講師編寫。
本書參考和引用了大量國內(nèi)外教材、著作和研究成果,均在參考文獻中列出,在此對所有相關作者表示感謝。
本書內(nèi)容廣泛,涉及很多方面的專業(yè)知識,由于作者水平有限,書中難免有不妥之處,敬請讀者指正。
王鵬(1984.12-),男,博士、副教授、教研室主任,主要從事飛行動力學與控制方向的教學和科研工作,湖南省一流本科課程建設負責人和湖南省研究生優(yōu)秀教學團隊骨干成員。主要承擔“導彈制導控制原理”、“飛行器導航制導與控制”、“空天飛行導論”等本科生授課任務,曾獲得軍隊科技進步一等獎、中國學位與研究生教育學會研究生教育成果二等獎、學校教學成果二等獎、學院教學成果一等獎,獲得全國職業(yè)院校教學能力比賽二等獎、湖南省普通高校教師課堂教學競賽一等獎、學校教學能手比賽一等獎,獲得學校本科教學先進個人2次,出版內(nèi)部教材2本、專著1部,發(fā)表教學論文5篇。
第1章 緒 論
1.1 導彈及其飛行特點
1.1.1 導彈的分類
1.1.2 彈道導彈的飛行特點
1.1.3 飛航導彈的飛行特點
1.2 導航、制導以及控制的概念
1.2.1 導航的含義及分類
1.2.2 制導的含義及分類
1.2.3 控制的含義及分類
1.3 GNC 系統(tǒng)
1.3.1 導航系統(tǒng)組成
1.3.2 制導系統(tǒng)組成
1.3.3 控制系統(tǒng)組成
1.3.4 GNC系統(tǒng)組成
思考題
第2章 導彈空間運動模型
2.1 導彈的空間運動方程
2.2 導彈運動方程的線性化
2.2.1 微分方程組線性化的一般方法
2.2.2 氣動力和力矩的線性化
2.2.3 運動方程的線性化
2.3 導彈擾動運動方程
思考題
第3章 彈道導彈攝動制導
3.1 攝動法的基本思想
3.2 基于攝動思想的落點偏差預測
3.3 彈頭落點偏差的控制方法
3.4 射程控制方案
3.4.1 按速度關機的射程控制方案
3.5 導引控制方案
3.5.1 橫向導引
3.5.2 法向導引
思考題
第4章 彈道導彈顯式制導
4.1 顯式制導的基本思想
4.1.1 r 和v 的確定
4.1.2 根據(jù)ra、va 產(chǎn)生控制信號Uψ
4.1.3 βc 和βc的確定
4.2 速度增益制導方法
4.2.1 速度增益制導基本原理
4.2.2 需要速度的確定
4.2.3 閉路導引控制信號的確定
4.2.4 虛擬目標的確定與需要速度的修正
4.3 迭代制導方法
4.4 E 制導方法
4.4.1 E 制導的基本原理
4.4.2 E 制導算例分析
思考題
第5章 彈道導彈固有特性與姿態(tài)控制
5.1 彈體穩(wěn)定性
5.1.1 穩(wěn)定性的概念
5.1.2 彈體縱向穩(wěn)定性分析
5.2 彈體操縱性
5.2.1 操縱性的概念
5.2.2 彈體縱向操縱性分析
5.3 剛性彈體姿態(tài)控制方法
5.3.1 無控剛性彈體姿態(tài)運動的穩(wěn)定性分析
5.3.2 姿態(tài)控制方程
5.3.3 動、靜態(tài)參數(shù)的初步選擇
5.3.4 俯仰(偏航)姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的綜合
5.4 PID控制方法
思考題
第6章 飛航導彈制導方法
6.1 飛航導彈制導概述
6.1.1 飛航導彈與彈道導彈研究特點
6.1.2 飛航導彈制導律簡介
6.2 飛航導彈制導方式
6.2.1 自主制導
6.2.2 遙控制導
6.2.3 尋的制導
6.3 基于位置的導引法
6.3.1 含有導引站的相對運動方程
6.3.2 三點法
6.3.3 前置角法
6.4 基于速度的導引法
6.4.1 彈目相對運動方程
6.4.2 追蹤法
6.4.3 平行接近法
6.4.4 比例導引法
思考題
第7章 飛航導彈控制方法
7.1 飛航導彈控制方式
7.1.1 飛航導彈控制方式的分類
7.1.2 空氣動力控制方式
7.1.3 推力矢量控制方式
7.1.4 直接力控制方式
7.2 姿態(tài)穩(wěn)定回路設計
7.2.1 姿態(tài)穩(wěn)定回路的組成與功能
7.2.2 俯仰/偏航姿態(tài)穩(wěn)定回路設計
7.2.3 滾轉姿態(tài)穩(wěn)定回路設計
7.3 法向過載控制
7.3.1 開環(huán)飛行控制系統(tǒng)
7.3.2 速率陀螺飛行控制系統(tǒng)
7.3.3 積分速率陀螺飛行控制系統(tǒng)
7.3.4 加速度表飛行控制系統(tǒng)
思考題
參考文獻