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第1章 野战火箭飞行的大气环境1

1.1 大气的基本特性1

1.1.1 大气的组成1

1.1.2 大气的结构2

1.1.3 标准大气参数4

1.2 风和大气湍流5

1.3 临近空间稀薄大气特性6

第2章 野战火箭的空气动力特性8

2.1 亚声速绕流的气动特性8

2.2 跨声速绕流的气动特性10

2.3 超声速绕流的气动特性11

2.4 高超声速绕流的气动特性12

2.5 高超声速气动加热特性13

2.6 弹箭气动系数耦合计算方法14

第3章 作用在野战火箭上的力与力矩20

3.1 地球重力20

3.2 发动机推力21

3.3 空气动力与力矩22

3.3.1 空气动力表达式22

3.3.2 空气动力矩表达式26

3.4 燃气控制力与力矩28

第4章 野战火箭飞行运动方程30

4.1 概述30

4.2 常用坐标系30

4.3 各坐标系之间的关系31

4.3.1 弹道坐标系与平动坐标系的关系35

4.3.2 第二弹轴坐标系与弹道坐标系间的关系36

4.3.3 弹体坐标系与第一弹轴坐标系间的关系37

4.3.4 坐标变换矩阵的通用形式37

4.4 力和力矩的分量表达式38

4.4.1 重力38

4.4.2 科里奥利惯性力39

4.4.3 推力和推力矩39

4.4.4 风的影响40

4.4.5 有风时的空气动力41

4.4.6 有风时的空气动力矩42

4.5 野战火箭质心运动方程44

4.6 野战火箭转动运动方程45

4.7 野战火箭运动方程组49

第5章 野战火箭的基本飞行性能51

5.1 自由扰动运动特性51

5.1.1 纵向自由扰动运动方程组51

5.1.2 特征方程式及其根的特性52

5.1.3 自由扰动的振荡周期及衰减程度54

5.1.4 自由扰动的短周期和长周期运动54

5.1.5 侧向自由扰动的动态特性分析55

5.2 弹道飞行稳定性56

5.2.1 稳定性的概念56

5.2.2 稳定性准则57

5.2.3 弹道飞行的稳定性57

5.3 弹体纵向和侧向动态特性58

5.3.1 纵向扰动运动的简捷处理59

5.3.2 纵向扰动纵向动态特性分析60

5.3.3 侧向扰动运动的传递函数63

5.3.4 轴对称火箭侧向运动特性64

第6章 野战火箭在稀薄大气中的运动特性66

6.1 野战火箭在稀薄大气中飞行的受力特性66

6.1.1 气体分子运动的动力学方程66

6.1.2 流动领域的划分及玻耳兹曼方程的求解方法69

6.1.3 自由分子流领域气动力计算方法72

6.1.4 过渡领域和滑流领域气动力工程计算方法75

6.1.5 气动力系数随高度变化特性分析76

6.1.6 弹体无黏流空气动力计算的激波膨胀波理论76

6.1.7 弹翼无黏流空气动力计算的点源法78

6.2 野战火箭在稀薄大气中飞行的力学模型80

6.2.1 稀薄气体中野战火箭的刚体弹道方程组80

6.2.2 飞行高度及射程的计算81

6.3 野战火箭在稀薄大气中的运动84

6.3.1 地表为椭球面对弹道计算的影响84

6.3.2 空气动力系数随高度变化对弹道计算的影响85

第7章 野战火箭非线性运动分析87

7.1 概述87

7.2 弹箭非线性空气动力学特性88

7.2.1 简介88

7.2.2 非线性阻力系数88

7.2.3 非线性俯仰力矩系数89

7.2.4 立方马格努斯力矩系数92

7.2.5 双立方和三立方马格努斯力矩93

7.3 复数形式的野战火箭非线性姿态动力学方程96

7.3.1 复攻角的定义96

7.3.2 火箭的非线性姿态运动方程97

7.4 一般形式的野战火箭非线性姿态方程104

7.5 野战火箭非线性动力学特性分析106

7.5.1 非线性系统分岔分析概述106

7.5.2 相平面的平衡点和极限环106

7.5.3 极限环的定义及存在性110

7.5.4 分岔理论111

7.5.5 中心流形定理114

7.5.6 PB规范形理论115

7.5.7 火箭非线性姿态运动特性分析119

7.6 算例122

7.6.1 系统参数122

7.6.2 不同分岔参数对弹箭非线性姿态运动的影响分析123

7.6.3 数值模拟136

第8章 野战火箭柔体飞行力学分析138

8.1 野战火箭细长弹体的柔性变形描述138

8.2 作用在柔性火箭上的空气动力139

8.3 野战火箭柔体飞行力学模型140

8.3.1 柔性弹道的描述140

8.3.2 火箭柔性变形的动力学方程141

8.4 野战火箭柔体弹道飞行稳定性143

8.4.1 准静态变形条件下火箭的攻角运动方程143

8.4.2 柔性火箭的飞行稳定性条件144

第9章 野战火箭随机飞行力学分析145

9.1 随机过程基础145

9.1.1 单变量随机过程的相关和频谱145

9.1.2 多变且随机过程的特性149

9.2 大气湍流的数学描述151

9.2.1 大气湍流概述151

9.2.2 大气湍流模型建立的基本假设153

9.2.3 大气湍流模型155

9.2.4 大气湍流的尺度和强度160

9.3 大气湍流引起的野战火箭扰动运动161

9.4 大气湍流的模拟163

9.4.1 问题的提出163

9.4.2 成形滤波器163

第10章 野战火箭控制力学方法166

10.1 燃气射流控制166

10.1.1 燃气射流控制原理166

10.1.2 燃气推力计算169

10.1.3 姿态控制系统分析173

10.2 侧喷脉冲力控制177

10.2.1 脉冲修正执行机构177

10.2.2 脉冲控制力和力矩178

10.2.3 脉冲发动机控制策略分析182

10.3 鸭舵控制188

10.3.1 鸭舵控制原理188

10.3.2 鸭舵式制导火箭弹的结构及特点189

10.3.3 舵面气动外形设计189

10.3.4 鸭舵操纵力原理192

第11章 制导野战火箭的控制特性196

11.1 制导野战火箭的气动力和力矩196

11.1.1 常用坐标系的定义及其转换关系197

11.1.2 作用在制导野战火箭上的力201

11.1.3 作用在制导野战火箭上的力矩202

11.2 制导野战火箭的运动方程203

11.2.1 动力学方程204

11.2.2 运动学方程209

11.2.3 质量变化方程210

11.2.4 几何关系方程211

11.2.5 控制关系方程213

11.2.6 制导野战火箭运动方程组218

11.3 制导野战火箭的纵向稳定性和操纵性220

11.3.1 有控弹箭纵向扰动运动方程的建立及线性化220

11.3.2 纵向动力系数、状态方程和特征根223

11.3.3 纵向自由扰动运动两个阶段和短周期扰动运动方程227

11.3.4 纵向短周期扰动运动的特点、传递函数和频率特性229

11.3.5 舵面阶跃偏转时导弹的纵向响应特性236

11.4 制导野战火箭的侧向稳定性和操纵性244

11.4.1 火箭侧向扰动运动方程和传递函数244

11.4.2 侧向自由扰动运动的特点和稳定性248

11.4.3 侧向扰动运动方程的简化和解耦255

11.5 制导野战火箭的机动性258

11.5.1 制导野战火箭的机动性和过载概念258

11.5.2 运动与过载260

11.5.3 弹道曲率半径与法向过载的关系262

11.5.4 需用过载、极限过载和可用过载263

第12章 野战火箭子母弹飞行力学分析267

12.1 子母弹分离力学模型267

12.1.1 子弹分离方法267

12.1.2 子弹分离抛撒模型268

12.2 子弹开伞力学模型270

12.3 子弹飞行力学模型273

12.3.1 坐标系和坐标转换273

12.3.2 风的影响273

12.3.3 作用在子弹上的力275

12.3.4 作用在子弹上的力矩276

12.3.5 子弹运动微分方程组的建立278

12.4 末敏子弹稳态扫描飞行力学模型282

12.4.1 末敏子弹坐标系的选取及运动的描述282

12.4.2 末敏子弹受力分析285

12.4.3 末敏子弹的伞弹姿态动力学模型289

参考文献291