張友安 寇昆湖 劉京茂 孫陽平

DOI：10.19297/j.cnki.41-1228/tj.2018.06.004

摘要：本文研究了重力和風(fēng)的干擾對三維多約束末制導(dǎo)律性能的影響。首先，給出了考慮重力補(bǔ)償?shù)娜S多約束末制導(dǎo)律。然后，為便于分析風(fēng)的干擾對導(dǎo)彈質(zhì)心運動動力學(xué)方程組的影響，分別在縱向平面考慮了順風(fēng)和逆風(fēng)的影響，在側(cè)向平面考慮了正側(cè)風(fēng)和負(fù)側(cè)風(fēng)的影響，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了前側(cè)風(fēng)和后側(cè)風(fēng)的影響，給出了各種風(fēng)的干擾所產(chǎn)生的附加攻角或附加側(cè)滑角的計算公式或計算方法。最后，進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明考慮重力補(bǔ)償?shù)娜S多約束末制導(dǎo)律能夠有效克服重力和風(fēng)的干擾，滿足落角和末端攻角的約束。

關(guān)鍵詞：三維;多約束;末制導(dǎo)律;落角;末端攻角;風(fēng);重力

中圖分類號：TJ765;V249.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-5048（2018）06-0026-06[SQ0]

0引言

現(xiàn)有文獻(xiàn)已提出多種三維導(dǎo)引建模與導(dǎo)引律設(shè)計方法，包括雙平面分解法[1]、基于視線坐標(biāo)系的建模方法[2-5]、球面坐標(biāo)建模法[6]、微分幾何建模法[7]和李群建模法[8]等。為了提升打擊效果，文獻(xiàn)[9]提出了一種帶落角和末端攻角約束的二維最優(yōu)末制導(dǎo)律，文獻(xiàn)[10]進(jìn)一步將其從二維平面擴(kuò)展到三維空間，得到一種便于工程實現(xiàn)的三維多約束末制導(dǎo)律，但沒有考慮重力和風(fēng)的干擾影響。

實際飛行環(huán)境中風(fēng)是客觀存在的，并對制導(dǎo)效果產(chǎn)生較大影響。有很多文獻(xiàn)在制導(dǎo)律研究中考慮了風(fēng)的影響。文獻(xiàn)[11]針對防空導(dǎo)彈彈道跟蹤問題，基于滑模變結(jié)構(gòu)理論設(shè)計了一種彈道跟蹤制導(dǎo)律，仿真分析了其抑制隨機(jī)風(fēng)干擾的能力。文獻(xiàn)[12]針對激光駕束制導(dǎo)抗側(cè)風(fēng)干擾問題提出了一種通過控制氣流側(cè)滑角大小來實現(xiàn)姿態(tài)修正的方案。文獻(xiàn)[13]針對巡飛彈航跡跟蹤過程受風(fēng)速、風(fēng)向影響的問題，提出了基于變增益虛擬參考點和系統(tǒng)外回路動態(tài)補(bǔ)償?shù)姆蔷€性制導(dǎo)律。文獻(xiàn)[14]以無人機(jī)失去推力后如何使其跟蹤一條給定下滑直線為背景，提出了一種自適應(yīng)非線性制導(dǎo)律方法，仿真驗證時考慮了常值風(fēng)擾動的影響。文獻(xiàn)[15]建立了制導(dǎo)炸彈的動力學(xué)模型和相對側(cè)風(fēng)的空氣動力模型，將三維比例導(dǎo)引律分解為縱向平面和側(cè)向平面比例導(dǎo)引律，采用黃金分割法得到了制導(dǎo)炸彈攻擊區(qū)。

本文在文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了重力和風(fēng)的干擾對三維多約束末制導(dǎo)律性能的影響，具體分析了順風(fēng)、逆風(fēng)、正側(cè)風(fēng)、前側(cè)風(fēng)和后側(cè)風(fēng)等風(fēng)況對導(dǎo)彈質(zhì)心運動動力學(xué)方程組的影響，并給出了相應(yīng)的風(fēng)干擾所產(chǎn)生的附加攻角或附加側(cè)滑角的計算公式或計算方法，這是現(xiàn)有文獻(xiàn)所缺乏的。

根據(jù)仿真結(jié)果，導(dǎo)彈最大末端攻角出現(xiàn)在順風(fēng)時，為1.63°，最小末端攻角出現(xiàn)在逆風(fēng)時，為-1.72°，在各種風(fēng)的干擾下末端攻角都能控制在0°左右;導(dǎo)彈最大末端側(cè)滑角出現(xiàn)在前側(cè)風(fēng)時，為1.12°，最小末端側(cè)滑角出現(xiàn)在順風(fēng)和逆風(fēng)時，為0.12°，在各種風(fēng)的干擾下末端側(cè)滑角也都能控制在0°左右。結(jié)果表明，導(dǎo)彈在上述六種風(fēng)況下均能準(zhǔn)確擊中目標(biāo)，在俯仰通道和偏航通道都能夠滿足預(yù)設(shè)落角和末端攻角與末端側(cè)滑角的要求。

4結(jié)論

本文研究了重力和風(fēng)的干擾對三維多約束末制導(dǎo)律性能的影響，分析了順風(fēng)、逆風(fēng)、正側(cè)風(fēng)、前側(cè)風(fēng)和后側(cè)風(fēng)五種風(fēng)況對導(dǎo)彈質(zhì)心運動動力學(xué)方程組的影響，給出了各種風(fēng)干擾所產(chǎn)生的附加攻角或附加側(cè)滑角的計算公式或計算方法。分別對導(dǎo)彈在無風(fēng)、順風(fēng)、逆風(fēng)、正側(cè)風(fēng)、前側(cè)風(fēng)和后側(cè)風(fēng)六種情況下進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明了考慮重力補(bǔ)償?shù)娜S多約束末制導(dǎo)律具有較強(qiáng)的抗水平風(fēng)干擾的能力。

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