擾動引力場中彈道導(dǎo)彈飛行力學(xué)

前言

地球擾動引力場對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響及其快速補償方法是航天工業(yè)部門非常關(guān)注的問題，它事關(guān)國家戰(zhàn)略精確打擊的能力。目前，經(jīng)初步補償修正后，地球擾動引力場對戰(zhàn)略導(dǎo)彈命中精度的影響仍達到幾百米的量級，難以滿足導(dǎo)彈高精度的要求。但是，如果采用更為精確的模型，將大大增加發(fā)射前射擊諸元計算的時間，會影響到導(dǎo)彈機動快速發(fā)射的性能。如何在保證模型賦值快速性的同時降低擾動引力場對導(dǎo)彈命中精度的影響，是導(dǎo)彈研制中必須解決的問題。國防科技大學(xué)飛行力學(xué)課題組曾在著名導(dǎo)彈專家任萱教授的帶領(lǐng)下，在20世紀80年代初就開展了相關(guān)的研究工作，并先后提出了一些行之有效的方法。作者鄭偉、湯國建曾是任萱教授的兩位學(xué)生，他們在原有工作基礎(chǔ)上進一步深入，形成了擾動引力場中彈道導(dǎo)彈飛行力學(xué)的完整體系?，F(xiàn)在他們把這些成果整理出來并公開出版，是一件非常有意義的事情。通讀全書，感覺這本專著在學(xué)術(shù)水平和應(yīng)用價值方面都有較高的水準。在學(xué)術(shù)水平方面，提出了彈道簡化計算的狀態(tài)空間攝動法、擾動引力快速賦值的廣義延拓逼近法和球諧函數(shù)換極法，推導(dǎo)出定位定向影響分析的完整解析解。這些均是作者多年的研究成果，理論水平高，方法有創(chuàng)新。

內(nèi)容概要

本書是國內(nèi)第一部全面論述彈道導(dǎo)彈在擾動引力場中飛行力學(xué)問題的專著，主要內(nèi)容包括擾動引力場中彈道導(dǎo)彈運動模型的簡化、戰(zhàn)場環(huán)境下空間擾動引力快速賦值、擾動引力對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析、定位定向誤差對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析和射擊諸元與制導(dǎo)計算中擾動引力場影響補償方法等。    本書理論與應(yīng)用緊密結(jié)合，適合從事彈導(dǎo)彈總體及飛行力學(xué)專業(yè)的研究人員和工程設(shè)計人員閱讀，也可以作為相關(guān)專業(yè)研究生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　地球引力場　　1.1.1　地球的形狀、大小和運動　　1.1.2　地球引力位的球諧函數(shù)　1.2　正常引力場與擾動引力場　　1.2.1  正常引力場　　1.2.2　擾動引力場　　1.2.3  天文坐標系與大地坐標系　　1.2.4　擾動引力場對彈道導(dǎo)彈運動的影響  1.3　研究工作的意義　  1.4　相關(guān)研究進展　　1.4.1　地球外部擾動引力賦值方法　　1.4.2　擾動引力場對彈道導(dǎo)彈運動的影響分析方法　　1.4.3　彈道導(dǎo)彈射擊諸元計算與制導(dǎo)方法第2章　擾動引力場中的彈道導(dǎo)彈運動模型及其簡化  2.1  擾動引力場中彈道導(dǎo)彈運動模型　　2.1.1  坐標系的定義　　　2.1.2　主動段運動模型　　2.1.3  自由段運動模型　　2.1.4　關(guān)機點偏導(dǎo)數(shù)計算  2.2　主動段彈道簡化計算的狀態(tài)空間攝動法　　2.2.1  狀態(tài)空間攝動法　　2.2.2  主動段運動攝動方程  　　2.2.3  主動段運動狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣解析解  2.3  自由段彈道簡化計算的狀態(tài)空間攝動法　　2.3.1　極點變換　　2.3.2　含攝動的運動狀態(tài)空間方程　　2.3.3　攝動方程狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的解析解　　2.3.4　落點偏差的計算第3章　戰(zhàn)場環(huán)境下的空間擾動引力快速賦值  3.1　有限元逼近法  3.2　廣義延拓逼近法　　3.2.1  廣義延拓逼近的基本思想　　3.2.2　廣義延拓逼近方法的空域劃分　　3.2.3　廣義延拓逼近方法在被動段彈道的應(yīng)用分析　　3.2.4　算例分析  3.3　球諧函數(shù)換極法　　3.3.1　球諧函數(shù)換極表示　　3.3.2　球諧函數(shù)換極法的改進  　　3.3.3　換極法精度分析第4章　擾動引力對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析　4.1  擾動引力對不同飛行階段彈道的影響分析　　4.1.1  基于狀態(tài)空間攝動法的主動段擾動引力影響分析　　4.1.2　基于狀態(tài)空間攝動的被動段擾動引力影響分析方法　　4.1.3　被動段擾動引力影響分析的解析解　4.2　發(fā)射點重力測量誤差對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析　4.3　擾動引力對彈道導(dǎo)彈顯式制導(dǎo)的影響分析第5章　定位定向誤差對彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析  5.1  定位定向誤差對彈道導(dǎo)彈運動的影響機理及其分析方法　……第6章　擾動引力場中彈道導(dǎo)彈的射擊諸元與制導(dǎo)計算附錄A　自由段彈道攝動分析狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣解析解附錄B　考慮四階帶諧項擾動引力下的自由段彈道解析解系數(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第3章 戰(zhàn)場環(huán)境下的空間擾動引力快速賦值空間擾動引力是擾動引力場影響最主要的體現(xiàn)。在空間擾動引力賦值方面，地球物理和大地測量領(lǐng)域的學(xué)者提出了許多方法（見1.4.1節(jié)介紹）。但這些方法均無法滿足戰(zhàn)場環(huán)境下快速賦值的需要。因此本章研究在已有引力賦值數(shù)據(jù)（如點質(zhì)量數(shù)據(jù)、球諧函數(shù)系數(shù)等）的情況下，針對實戰(zhàn)需要的快速賦值方法。本章首先介紹目前最為常用的有限元逼近法的模型。而后針對有限元法存在的問題，提出了廣義延拓逼近法，并討論了其在主動段與被動段中的應(yīng)用。最后提出了提高被動段球諧函數(shù)計算速度的方法——換極法。3.1 有限元逼近法目前，主動段擾動引力一般由點質(zhì)量模型提供。雖然點質(zhì)量法計算方便，但空間任一點的擾動引力都需要通過數(shù)千個乃至上萬個擾動質(zhì)點引力的求和來得到，因而仍遠未解決快速計算問題。針對這一問題，提出了擾動引力的逼近方法。逼近方法的基本思想是：根據(jù)擾動引力只是空間位置的函數(shù)這一特點，首先采用其它方法計算空間區(qū)域內(nèi)有限個特征點的擾動引力值，而后通過一定的建模方法，得到空間位置與擾動引力間的簡單函數(shù)關(guān)系。插值和擬合是常用的兩種數(shù)值逼近方法。插值法是通過已知數(shù)據(jù)點所作的函數(shù)近似表達式。而擬合法是從一組已知數(shù)據(jù)出發(fā)，基于一定準則得到的函數(shù)近似表達式。

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《擾動引力場中彈道導(dǎo)彈飛行力學(xué)》為國防工業(yè)出版社出版。

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