導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)

前言

今天服役或在研的大部分防空系統(tǒng)都使用尋的制導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的攔截。通過(guò)使用彈載數(shù)據(jù)收集，尋的制導(dǎo)系統(tǒng)能提供不斷改進(jìn)的目標(biāo)信息（直到命中目標(biāo)）。沒(méi)有一種武器能像導(dǎo)彈這樣改變了今天世界的空中力量。例如，配備機(jī)載武器的戰(zhàn)機(jī)能夠深人敵方領(lǐng)地打擊戰(zhàn)機(jī)、地面部隊(duì)或戰(zhàn)略目標(biāo)；導(dǎo)彈也可以用做擾亂敵方地面和空中力量行動(dòng)計(jì)劃的干擾武器。陸基導(dǎo)彈系統(tǒng)有各種射程，從幾英里到幾千英里。取決于任務(wù)需求，這些陸基導(dǎo)彈可以是彈道型，也可以是非彈道型。制導(dǎo)武器（即導(dǎo)彈）的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)大型工程，需要一個(gè)由很多不同領(lǐng)域的工程師組成的團(tuán)隊(duì)，這些領(lǐng)域包括空氣動(dòng)力學(xué)、飛行控制、結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)等。不同的設(shè)計(jì)小組必須協(xié)同工作，以生產(chǎn)出精度高、成本低的高效武器。本書的目的是討論戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略導(dǎo)彈的基本概念和截獲目標(biāo)所需的制導(dǎo)、控制和設(shè)備系統(tǒng)。從本質(zhì)上說(shuō)，本書介紹的是制導(dǎo)飛行的數(shù)學(xué)方法。本書與其他同類書籍的不同之處，在于本書詳細(xì)討論了導(dǎo)彈的氣動(dòng)力和力矩、導(dǎo)彈數(shù)學(xué)模型、武器投放、GPs（全球定位系統(tǒng)）、TERc0M（地形匹配）制導(dǎo)、巡航導(dǎo)彈機(jī)械編排方程和彈道導(dǎo)引律的詳細(xì)分析。此外，在對(duì)每一個(gè)主題做重點(diǎn)介紹的同時(shí)，又從邏輯和教學(xué)的角度考慮了介紹的精練性。需要時(shí)給出了典型示例，以演示涉及的原理。通過(guò)大量圖示來(lái)快速展示重要的關(guān)系、刺激各種主題的討論，產(chǎn)生了最佳的視覺(jué)效果。最后，本書將對(duì)從事導(dǎo)彈設(shè)計(jì)和研發(fā)的工程師和航空土程領(lǐng)域的學(xué)生有很大的幫助。對(duì)武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究人員來(lái)說(shuō)，它也是一本方便的參考書。航空航天工程領(lǐng)域及其分支正在經(jīng)歷革命性的變化，盡管撰寫本書時(shí)很難對(duì)這種變化做出驚人的展望。作者盡了最大努力來(lái)介紹武器系統(tǒng)的最新發(fā)展。為此，歡迎對(duì)本書未來(lái)的改進(jìn)提出批評(píng)和建議。本書包括7章和幾個(gè)附錄。第1章討論過(guò)去和當(dāng)前導(dǎo)彈系統(tǒng)的歷史背景和現(xiàn)代武器的發(fā)展歷程。第2章討論導(dǎo)彈一般運(yùn)動(dòng)方程，包括通用坐標(biāo)系、剛體運(yùn)動(dòng)方程、達(dá)朗貝爾原理和坐標(biāo)系變換的拉格朗日方程。第3章介紹氣動(dòng)力和系數(shù)。主要討論氣動(dòng)力和力矩、各種類型的導(dǎo)彈導(dǎo)引頭及其在制導(dǎo)回路中的作用、自動(dòng)駕駛儀和各種控制面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第4章討論各種戰(zhàn)術(shù)制導(dǎo)律和（或）技術(shù)，是一個(gè)非常重要的話題。比較詳細(xì)討論的制導(dǎo)律有尋的制導(dǎo)、指令制導(dǎo)、比例導(dǎo)引、擴(kuò)展比例導(dǎo)引和采用現(xiàn)代控制和估算理論的制導(dǎo)律。第5章討論武器投放系統(tǒng)和技術(shù)。讀者在這里會(huì)發(fā)現(xiàn)很多其他書籍中找不到的主題，包括武器投放需求、導(dǎo)航／武器投放系統(tǒng)、火控計(jì)算機(jī)、武器投放精度和像現(xiàn)場(chǎng)感知／現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估這樣的現(xiàn)代主題。第6章討論戰(zhàn)略導(dǎo)彈，包括傳統(tǒng)的二體問(wèn)題和朗伯原理、球形地球撞擊方程、顯式和隱式制導(dǎo)技術(shù)、大氣層再人和彈道導(dǎo)彈攔截。第7章重點(diǎn)討論巡航導(dǎo)彈理論和設(shè)計(jì)。本章的大部分內(nèi)容集中在巡航導(dǎo)彈導(dǎo)航概念、地形匹配概念和全球定位系統(tǒng)。每章都有供進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究的參考文獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)，而精確制導(dǎo)武器，特別是導(dǎo)彈，是決定現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素。導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是集各種先進(jìn)技術(shù)于一身的復(fù)雜系統(tǒng)，而制導(dǎo)與控制系統(tǒng)則是導(dǎo)彈系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。近年來(lái)，先進(jìn)的導(dǎo)引方法與當(dāng)代的導(dǎo)航技術(shù)(如捷聯(lián)慣導(dǎo)和全球定位系統(tǒng))相結(jié)合，已成為現(xiàn)代精確制導(dǎo)武器的發(fā)展方向?！　榱藢W(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外，特別是美、歐在導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)理論和研究成果，我們引進(jìn)并組織翻譯了《導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)》這本專著。本書重點(diǎn)介紹導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)方程、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈制導(dǎo)律、武器投放系統(tǒng)、戰(zhàn)略導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等內(nèi)容。書末有9個(gè)附錄，涉及基本常數(shù)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)、縮略語(yǔ)、標(biāo)準(zhǔn)大氣模型、導(dǎo)彈分類、過(guò)去與現(xiàn)役導(dǎo)彈、圓錐曲線特性、雷達(dá)波段、換算系數(shù)等。本書作者多年在美國(guó)空軍從事導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制技術(shù)工作，因此，本書的內(nèi)容非常實(shí)用，很有參考價(jià)值?！　”緯淖x者對(duì)象是高年級(jí)大學(xué)生、研究生和從事導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制工作的工程師。　　本書的翻譯由張?zhí)旃庋芯繂T負(fù)責(zé)。前言、第1章、第5章、第6章的6．7節(jié)～6．9節(jié)和附錄GjH、I由張?zhí)旃夥g，第2章、第3章和附錄A、B、c、D由宋振峰翻譯，第4。章由李帆翻譯，第6章的6．1節(jié)～6．4．1節(jié)由王秀萍翻譯，6．4．2節(jié)～6．6節(jié)由劉懷勛翻譯，第7章和附錄E、F由王麗霞翻譯。全書由張?zhí)旃饨y(tǒng)校(其中宋振峰校對(duì)了第5章、王麗霞校對(duì)了第6章的6．7節(jié)～6·9節(jié))，最后由沈昭烈和林忠賢研究員審定。另外，呂長(zhǎng)起研究員對(duì)本書的立項(xiàng)做出了貢獻(xiàn)．文琳參與了部分章節(jié)的翻譯，我們?cè)诖艘徊⒅轮x。雖然各位譯者都翻譯過(guò)多本專著，但原作者所用的語(yǔ)言有時(shí)并不通俗易懂(個(gè)別地方還有差錯(cuò))，所以翻譯此書并不輕松；為尊重原作者，我們?nèi)园丛鏁g出。最后，我們希望本書的翻譯和出版對(duì)我國(guó)導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制技術(shù)的發(fā)展和提高具有一定的推進(jìn)作用。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）賽奧里斯（George M.Siouris） 譯者：張?zhí)旃?王麗霞 宋振峰 等

書籍目錄

第1章　概述　參考文獻(xiàn)第2章　導(dǎo)彈廣義運(yùn)動(dòng)方程　2.1坐標(biāo)系　　2.1.1矢量轉(zhuǎn)換　　2.1.2線性矢量函數(shù)　　2.1.3張量　　2.1.4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換　2.2剛體運(yùn)動(dòng)方程　2.3達(dá)朗貝爾原理　2.4旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的拉格朗日方程　參考文獻(xiàn)第3章　氣動(dòng)力及相關(guān)系數(shù)　3.1相對(duì)于氣流坐標(biāo)系的氣動(dòng)力　3.2氣動(dòng)力矩的表示法　　3.2.1彈體特性及判據(jù)　3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)和導(dǎo)彈數(shù)學(xué)模型　　3.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　3.3.2導(dǎo)彈的數(shù)學(xué)模型　3.4導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)模型　　3.4.1導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭分系統(tǒng)　　3.4.2導(dǎo)彈的噪聲輸入　　3.4.3雷達(dá)目標(biāo)跟蹤信號(hào)　　3.4.4紅外跟蹤系統(tǒng)　3.5自動(dòng)駕駛儀　　3.5.1控制面及舵機(jī)　3.6英國(guó)偏置　參考文獻(xiàn)第4章　戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈制導(dǎo)律　4.1引言　……第5章　武器投放系統(tǒng)第6章　戰(zhàn)略導(dǎo)彈第7章　巡航導(dǎo)彈附錄A　基礎(chǔ)常數(shù)附錄B　常用術(shù)語(yǔ)附錄C　縮寫詞表附錄D　標(biāo)準(zhǔn)大氣模型附錄E　導(dǎo)彈分類附錄F　過(guò)去和目前的戰(zhàn)術(shù)/戰(zhàn)略導(dǎo)彈系統(tǒng)附錄G　圓錐曲線特性附錄H　雷達(dá)波段附錄I　常用換算系數(shù)

章節(jié)摘錄

插圖：火箭在公元1232年就開(kāi)始使用了，當(dāng)時(shí)中國(guó)人把火箭當(dāng)做非制導(dǎo)導(dǎo)彈，驅(qū)逐圍困北京的蒙古人。15世紀(jì)，朝鮮研制了“鬼箭機(jī)”火箭。從15世紀(jì)初到16世紀(jì)中葉，“鬼箭機(jī)”大量部署于朝鮮的北方前線，在挫敗多次入侵的戰(zhàn)斗中起了關(guān)鍵作用。一旦離開(kāi)發(fā)射器，這種火箭能自動(dòng)在目標(biāo)區(qū)域爆炸。這種高能火器也用在南部省份，用于挫敗日本掠奪者?！肮砑龣C(jī)”火箭發(fā)射器的主體有五六米長(zhǎng)，是當(dāng)時(shí)最大的發(fā)射器。一臺(tái)“鬼箭機(jī)”能發(fā)射多達(dá)100個(gè)火箭（小炸彈）。這種火箭帶有火藥和破片裝置，能在目標(biāo)附近定時(shí)爆炸?；鹚幍某霈F(xiàn)使炮和火槍的使用成為可能，而使子彈和炮彈能以高速飛行更遠(yuǎn)的距離。就炮彈研究來(lái)說(shuō)，知道這些炮彈的路徑、射程、能達(dá)到的高度以及出口速度的影晌是很有意義的。幾年后，“鬼箭機(jī)”又進(jìn)行了一次重要改進(jìn)，它可以發(fā)射帶小戰(zhàn)斗部的火箭，而且能在敵人附近定時(shí)引發(fā)多重爆炸。1451年，文宗皇帝命令對(duì)一種帶車輪的火箭發(fā)射器進(jìn)行大規(guī)模改進(jìn)，這種改進(jìn)使得多達(dá)100個(gè)發(fā)射器裝到一輛車上，大大提高了總體火力和火箭的可移動(dòng)性。從那時(shí)起，各種形式的火箭被用于作戰(zhàn)、娛樂(lè)（欣賞其空中爆炸產(chǎn)生的色彩）、救生和通信（信號(hào)）。在隨后的歲月，火箭的改進(jìn)比較緩慢，這可能是由于缺乏合適的制導(dǎo)與控制系統(tǒng)。奇怪的是，正是飛機(jī)而不是火箭刺激了今天人們熟知的制導(dǎo)武器——導(dǎo)彈的發(fā)展。在20世紀(jì)，使用制導(dǎo)導(dǎo)彈的思想產(chǎn)生于第一次世界大戰(zhàn)。具體地說(shuō)（如前所述），飛機(jī)作為軍用武器的使用引出了利用遙控飛機(jī)轟炸目標(biāo)的思想。早在1913年，法國(guó)工程師勒內(nèi)·洛林就為一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)提出了這種思想并申請(qǐng)了專利。1924年，美國(guó)為一種無(wú)線電控制導(dǎo)彈的研制撥了款。到20年代末，該項(xiàng)目比較成功地進(jìn)行了多次飛行試驗(yàn)，但到1932年，由于缺乏資金，項(xiàng)目被迫停止。無(wú)線電控制的飛機(jī)是陸軍和海軍使用的第一種遙控飛機(jī)。20年代，主要是羅伯特.H.戈達(dá)德博士對(duì)火箭感興趣。在早期試驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)固體火箭不能提供在超高空進(jìn)行可靠超聲速飛行所需的強(qiáng)大動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)時(shí)間。1926年3月16日，戈達(dá)德博士成功發(fā)射了第一枚液體火箭，其高度達(dá)到了184英尺（56m），速度為60英里／h（97km／b）。后來(lái)，戈達(dá)德博士第一個(gè)發(fā)射了超聲速火箭。而且，他第一個(gè)為火箭研制了陀螺控制裝置，第一個(gè)把尾噴管導(dǎo)流片用于火箭初始階段的飛行穩(wěn)定，第一個(gè)為多級(jí)火箭的思想申請(qǐng)了專利。

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《導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)》是由國(guó)防工業(yè)出版社出版的。

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