旋转导弹飞行动力学与控制

本书特色

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　　军事需求的不断变化以及旋转导弹应用范围的不断拓展,要求旋转导弹具备远射程、高精度等特点,但上述要求会给旋转导弹的设计带来一些新的问题。本书专门针对旋转导弹,系统地归纳总结了国内外旋转导弹飞行动力学的相关理论。同时,本书紧密结合旋转导弹的发展及工程实践,对旋转导弹弹体弹性特性、惯性器件的应用、自动驾驶仪的设计和制导规律的实现等相关专题进行了系统而深入的阐述,具有针对性强、特色鲜明、内容自成体系等特点,以及很强的工程实用性。

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内容简介

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　　关于不同类型不同情况下的旋转导弹飞行力学理论进行了详尽的理论分析，并结合公式及流程图直观地表述给读者。 

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作者简介

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　　高庆丰，博士，中国航天科工集团二院二部高级工程师。一直从事飞行器总体设计、飞行力学、飞行器指导与控制等领域的科研工作，发表论文20余篇。

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目录

第1章 绪 论 ……………………………………………………… 11.1 旋转导弹的发展 ……………………………………………… 11.2 旋转导弹的应用现状 ………………………………………… 21.2.1 在防空反导导弹领域的应用现状 ……………………… 21.2.2 在制导兵器领域的应用现状 …………………………… 71.2.3 在再入飞行器领域的应用现状 ……………………… 131.3 本书的主要内容 …………………………………………… 15参考文献 ……………………………………………………………… 18第2章 旋转导弹飞行动力学模型 ………………………………… 192.1 引言 ………………………………………………………… 192.2 三类模型中通用坐标系及通用角度的定义 ……………… 192.2.1 通用坐标系的定义 …………………………………… 202.2.2 通用角度的定义 ……………………………………… 202.3 坐标系之间的旋转变换及矢量导数关系 ………………… 212.3.1 坐标系之间的旋转变换 ……………………………… 212.3.2 坐标系之间的矢量导数关系 ………………………… 222.4 基于弹体坐标系的飞行动力学模型 ……………………… 232.4.1 引入新的坐标系定义 ………………………………… 232.4.2 引入新的角度定义 …………………………………… 242.4.3 坐标系之间的关系 …………………………………… 242.4.4 角度的计算公式 ……………………………………… 242.4.5 导弹质心运动的微分方程 …………………………… 272.4.6 导弹绕质心转动的微分方程 ………………………… 322.5 基于准弹体坐标系的飞行动力学模型 …………………… 352.5.1 引入新的坐标系定义 ………………………………… 352.5.2 引入新的角度定义 …………………………………… 362.5.3 坐标系之间的关系 …………………………………… 372.5.4 角度的计算公式 ……………………………………… 372.5.5 导弹质心运动的微分方程 …………………………… 392.5.6 导弹绕质心转动的微分方程 ………………………… 442.6 基于非旋弹体坐标系的飞行动力学模型 ………………… 472.6.1 引入新的坐标系定义 ………………………………… 472.6.2 引入新的角度定义 …………………………………… 502.6.3 坐标系之间的关系 …………………………………… 502.6.4 角度的计算公式 ……………………………………… 512.6.5 导弹质心运动的微分方程 …………………………… 532.6.6 导弹绕质心转动的微分方程 ………………………… 582.7 三类模型的对比 …………………………………………… 612.7.1 在使用上的对比 ……………………………………… 612.7.2 在形式上的对比 ……………………………………… 612.8 matlab在坐标转换矩阵与几何关系方程推导中的应用 ………………………………………………………… 612.8.1 在坐标转换矩阵推导中的应用 ……………………… 622.8.2 在几何关系方程推导中的应用 ……………………… 632.9 本章小结 …………………………………………………… 69参考文献 ……………………………………………………………… 71第3章 旋转导弹弹体的动态稳定性 ……………………………… 733.1 引言 ………………………………………………………… 733.2 面对称旋转导弹弹体角运动模型 ………………………… 733.3 轴对称旋转导弹弹体角运动模型 ………………………… 813.4 旋转导弹弹体动态稳定性判据 …………………………… 823.5 本章小结 …………………………………………………… 84参考文献 ……………………………………………………………… 86第4章 旋转导弹弹体的状态方程和传递函数 …………………… 874.1 引言 ………………………………………………………… 874.2 旋转导弹在弹体坐标系下弹体的状态方程 ……………… 874.3 旋转导弹在弹体坐标系下弹体的传递函数 ……………… 894.3.1 双通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 894.3.2 单通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 934.3.3 姿控发动机控制旋转导弹 …………………………… 964.4 旋转导弹在非旋弹体坐标系下弹体的状态方程 ………… 994.4.1 双通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 994.4.2 单通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 1004.4.3 姿控发动机控制旋转导弹 …………………………… 1024.5 旋转导弹在非旋弹体坐标系下弹体的传递函数 ………… 1034.5.1 双通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 1034.5.2 单通道空气舵控制旋转导弹 ………………………… 1054.5.3 姿控发动机控制旋转导弹 …………………………… 1074.6 旋转导弹弹体角运动辨识理论 …………………………… 1104.7 本章小结 …………………………………………………… 112参考文献 …………………………………………………………… 113第5章 旋转导弹弹体的弹性特性 ………………………………… 1145.1 引言 ………………………………………………………… 1145.2 旋转导弹挠性变形方程 …………………………………… 1145.3 旋转导弹弹体弹性固有频率 ……………………………… 1195.4 本章小结 …………………………………………………… 121参考文献 …………………………………………………………… 122第6章 旋转导弹动不平衡和安装误差对惯性器件输出的影响及补偿 ……………………………………………………… 1236.1 引言 ………………………………………………………… 1236.2 坐标系和角度的定义 ……………………………………… 1236.3 弹体动不平衡和安装误差对惯性器件测量结果的影响 ………………………………………………………… 1246.3.1 弹体动不平衡和安装误差对速率陀螺仪测量结果的影响 ………………………………………………… 1256.3.2 弹体动不平衡和安装误差对加速度计测量结果的影响 ………………………………………………… 1266.4 数学仿真与分析 …………………………………………… 1316.5 补偿方法 …………………………………………………… 1326.6 本章小结 …………………………………………………… 137参考文献 …………………………………………………………… 138第7章 空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的旋转变换 ……………………………………………………… 1397.1 引言 ………………………………………………………… 1397.2 双通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的旋转变换 …………………………………………………… 1397.2.1 自动驾驶仪的结构 …………………………………… 1397.2.2 自动驾驶仪回路的旋转变换 ………………………… 1407.2.3 与倾斜稳定导弹两回路过载自动驾驶仪的对比 …… 1467.2.4 数学仿真验证 ………………………………………… 1487.3 单通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的旋转变换 …………………………………………………… 1507.3.1 自动驾驶仪的结构 …………………………………… 1507.3.2 自动驾驶仪回路的旋转变换 ………………………… 1517.3.3 与倾斜稳定导弹两回路过载自动驾驶仪的对比 …… 1587.3.4 自动驾驶仪回路的简化 ……………………………… 1607.3.5 数学仿真验证 ………………………………………… 1607.4 双通道和单通道空气舵控制旋转导弹两回路自动驾驶仪的快速性对比 …………………………………………… 1617.5 本章小结 …………………………………………………… 163参考文献 …………………………………………………………… 164第8章 单通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪设计 ……………………………………………………… 1658.1 引言 ………………………………………………………… 1658.2 单通道空气舵控制旋转导弹采用两回路过载自动驾驶仪的必要性 ………………………………………………… 1658.3 单通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的耦合性分析 ………………………………………………… 1698.4 单通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的初步设计 …………………………………………………… 1708.5 单通道空气舵控制旋转导弹两回路过载自动驾驶仪的解耦设计 …………………………………………………… 1718.5.1 串联补偿法解耦 ……………………………………… 1718.5.2 前馈补偿法解耦 ……………………………………… 1748.5.3 两种解耦方法对比 …………………………………… 1808.6 本章小结 …………………………………………………… 181参考文献 …………………………………………………………… 183第9章 双通道空气舵控制旋转导弹三回路过载自动驾驶仪设计 ……………………………………………………… 1849.1 引言 ………………………………………………………… 1849.2 双通道控制方式的优势分析 ……………………………… 1849.3 三回路过载自动驾驶仪的实现 …………………………… 1879.4 三回路过载自动驾驶仪参数的确定方法 ………………… 1919.4.1 自动驾驶仪结构的简化 ……………………………… 1919.4.2 频域解析法 …………………………………………… 1939.4.3 极点配置法 …………………………………………… 1979.4.4 设计结果 ……………………………………………… 1999.5 本章小结 …………………………………………………… 201参考文献 …………………………………………………………… 202第10章 旋转导弹全捷联导引头比例导引制导律 ……………… 20310.1 引言 ……………………………………………………… 20310.2 坐标系的定义 …………………………………………… 20410.3 各坐标系之间的关系 …………………………………… 20410.4 视线角的计算公式 ……………………………………… 20610.5 比例导引制导律的实现 ………………………………… 20710.6 本章小结 ………………………………………………… 210参考文献 …………………………………………………………… 211第11章 旋转导弹相位干涉仪比例导引制导律 ………………… 21211.1 引言 ……………………………………………………… 21211.2 相位干涉仪实现比例导引制导律原理 ………………… 21211.3 坐标系的定义 …………………………………………… 21311.4 各坐标系之间的关系 …………………………………… 21411.5 相位干涉仪的测角原理 ………………………………… 21511.5.1 单平面下相位干涉仪的角度测量 ………………… 21511.5.2 导弹旋转条件下相位干涉仪的角度测量 ………… 21711.6 动力陀螺导引头的原理及组成 ………………………… 22111.7 相位干涉仪实现比例导引制导律方法 ………………… 22211.7.1 动力陀螺外框架角的确定 ………………………… 22211.7.2 弹目视线与动力陀螺转子轴的误差角 …………… 22411.7.3 数学仿真与分析 …………………………………… 22511.8 本章小结 ………………………………………………… 230参考文献 …………………………………………………………… 231附录 多项式矩阵的通用旋转变换方法 ………………………… 232

封面

书名:旋转导弹飞行动力学与控制

作者:高庆丰

页数:252

定价:¥98.0

出版社:中国宇航出版社

出版日期:2016-06-12

ISBN:9787515911120

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