●第1章考慮復雜地球模型的面空導彈飛行動力學模型1
1.1引言1
1.2地球參考模型1
1.2.1坐標繫定義1
1.2.2兩類地球參考模型2
1.2.3地球引力加速度模型4
1.2.4地球參考模型選用6
1.3坐標繫和角度的定義7
1.3.1坐標繫定義7
1.3.2角度定義8
1.3.3關於姿態角定義的說明11
1.3.4舵偏角極性定義11
1.4坐標繫之間的旋轉變換及矢量導數關繫12
1.4.1坐標繫之間的旋轉變換12
1.4.2坐標繫之間的矢量導數關繫14
1.5坐標繫之間的關繫14
1.6導彈運動方程16
1.6.1質心運動微分方程17
1.6.2繞質心轉動微分方程25
1.7作用在導彈上的力和力矩29
1.7.1風對導彈運動的影響29
1.7.2作用在導彈上的力32
1.7.3作用在導彈上的力矩33
1.8幾何關繫方程35
1.9關於模型的分類和對比36
參考文獻38
第2章基於氣動固聯坐標繫的面空導彈剛性彈體狀態方程和傳遞函數40
2.1引言40
2.2坐標繫和角度的定義40
2.2.1坐標繫定義40
2.2.2角度定義40
2.3坐標繫之間的關繫41
2.3.1斜置速度坐標繫與氣動固聯坐標繫41
2.3.2斜置速度坐標繫與速度坐標繫41
2.3.3各坐標繫之間的綜合關繫42
2.4面空導彈剛性彈體數學模型42
2.4.1氣動力和氣動力矩42
2.4.2剛性彈體動力學方程43
2.4.3剛性彈體耦合性分析44
2.4.4剛性彈體動力學方程簡化45
2.5剛性彈體動力學方程的小擾動、線性化及繫數固化46
2.6剛性彈體狀態方程49
2.7剛性彈體動力繫數51
2.8剛性彈體傳遞函數52
2.8.1俯仰運動傳遞函數52
2.8.2滾轉運動傳遞函數55
2.9剛性彈體俯仰運動傳遞函數56
2.9.1傳遞函數的零點和極點56
2.9.2傳遞函數簡化57
2.9.3傳遞函數時域特性分析63
2.9.4傳遞函數頻域特性分析65
2.9.5傳遞函數計算注意事項65
參考文獻68
第3章基於氣動固聯坐標繫的面空導彈彈性彈體狀態方程和傳遞函數69
3.1引言69
3.2坐標繫定義69
3.3彈性彈體數學模型70
3.3.1基本假設70
3.3.2Lagrange方程71
3.3.3繫統動能71
3.3.4繫統勢能73
3.3.5繫統阻尼能74
3.3.6作用在彈體上的廣義力74
3.3.7彈性彈體動力學方程79
3.3.8彈體縱軸橫向彈性振動計算90
3.4彈性彈體動力學方程的小擾動、線性化及繫數固化91
3.5彈性彈體狀態方程95
3.6彈性彈體傳遞函數97
3.6.1彈性彈體傳遞函數簡化97
3.6.2彈性彈體傳遞函數分析99
3.6.3彈性彈體傳遞函數選用101
3.7氣動伺服彈性穩定性101
參考文獻103
第4章遙控指令制導面空導彈制導律105
4.1引言105
4.2坐標繫和角度的定義105
4.2.1坐標繫定義105
4.2.2角度定義106
4.2.3坐標繫之間的關繫106
4.3遙控指令制導方法107
4.3.1三點法107
4.3.2前置點法107
4.3.3半前置點法108
4.4三種遙控指令制導方法對應的需用加速度109
4.4.1三點法110
4.4.2前置點法111
4.4.3半前置點法111
4.5三種遙控指令制導方法工程應用112
4.6遙控指令制導面空導彈制導回路數學模型113
4.6.1彈道組成113
4.6.2制導回路結構113
4.6.3動態誤差補償模型121
4.6.4扭角補償模型125
4.6.5制導回路模型126
4.7遙控指令制導面空導彈制導回路分析127
4.8遙控指令制導面空導彈制導回路設計128
參考文獻129
第5章尋的制導面空導彈制導律130
5.1引言130
5.2坐標繫和角度的定義130
5.2.1坐標繫定義130
5.2.2角度定義131
5.2.3坐標繫之間的關繫131
5.3比例導引制導律132
5.3.1制導回路結構132
5.3.2初始航向誤差影響134
5.3.3目標機動影響139
5.3.4末制導時間和導航比要求143
5.3.5工程實現144
5.4增強比例導引制導律145
5.4.1無限控制剛度146
5.4.2有限控制剛度148
5.5很優制導律150
5.5.1目標常值機動一階動力學很優制導律150
5.5.2目標正弦機動一階動力學很優制導律154
5.5.3很優制導律實現157
5.5.4很優制導律簡化157
5.5.5很優制導律特性分析158
5.6尋的制導面空導彈制導回路設計165
參考文獻166
第6章面空導彈三自由度彈道模型167
6.1引言167
6.2質心運動的動力學方程167
6.3質心運動的運動學方程172
6.4遙控指令制導面空導彈制導方法172
6.5尋的制導面空導彈制導方法174
6.6平衡攻角和平衡舵偏角的計算177
6.6.1遙控指令制導導彈在彈道坐標繫下的需用加速度177
6.6.2尋的制導導彈在彈道坐標繫下的需用加速度181
6.6.3導彈在氣動固聯坐標繫下的需用加速度181
6.6.4導彈在氣動固聯坐標繫下的平衡攻角和平衡舵偏角182
6.7模型中的角度計算公式182
參考文獻185
第7章基於飛行包線的面空導彈性能分析186
7.1引言186
7.2面空導彈性能分析186
7.2.1靜穩定性分析186
7.2.2動穩定性分析187
7.2.3快速性分析187
7.2.4操縱性分析188
7.2.5機動性分析188
7.2.6各項性能之間的關繫188
7.2.7過載自動駕駛儀對彈體性能的影響189
7.3飛行包線確定189
7.3.1主動段190
7.3.2被動段191
7.4基於飛行包線的性能分析192
7.4.1靜穩定性分析192
7.4.2動穩定性分析193
7.4.3快速性分析193
7.4.4操縱性分析193
7.4.5機動性分析194
7.5基於飛行包線的彈體動力繫數計算194
7.6基於飛行包線的鉸鏈力矩計算195
7.7性能分析結果表達195
參考文獻197
第8章面空導彈氣動力基礎198
8.1引言198
8.2氣動力來源198
8.3氣動力和氣動力矩199
8.3.1氣動力在氣動固聯坐標繫的分解199
8.3.2氣動力矩在氣動固聯坐標繫的分解200
8.4面空導彈氣動外形200
8.4.1面空導彈氣動布局200
8.4.2面空導彈幾何形狀和參數200
8.5軸向力202
8.5.1摩擦軸向力203
8.5.2壓差軸向力206
8.6法向力和橫向力210
8.6.1法向力210
8.6.2橫向力224
8.7壓力中心224
8.7.1單獨彈翼壓力中心224
8.7.2單獨彈身壓力中心225
8.7.3零舵偏全彈壓力中心226
8.8俯仰力矩226
8.8.1俯仰靜力矩227
8.8.2俯仰操縱力矩228
8.8.3俯仰阻尼力矩228
8.8.4俯仰下洗時差阻尼力矩228
8.8.5舵面偏轉角速度產生的俯仰力矩228
8.9偏航力矩229
8.10滾轉力矩229
8.10.1斜吹力矩230
8.10.2滾轉操縱力矩230
8.10.3滾轉阻尼力矩231
8.11氣動交叉耦合231
8.12鉸鏈力矩231
8.13氣動特性研究方法232
8.13.1工程計算232
8.13.2數值模擬235
8.13.3風洞實驗240
8.14氣動力和氣動力矩的計算和實驗242
參考文獻243
第9章面空導彈載荷基礎245
9.1引言245
9.2載荷的內涵及分類245
9.3載荷設計狀態247
9.3.1飛行載荷247
9.3.2地面載荷247
9.3.3發射載荷247
9.4飛行載荷計算的輸入及約束條件247
9.4.1飛行載荷計算的輸入247
9.4.2飛行載荷計算的約束條件248
9.5飛行載荷中典型彈道和設計點的選擇248
9.5.1典型彈道選擇248
9.5.2設計點選擇249
9.6飛行載荷加載情況249
9.7飛行載荷計算252
9.7.1彈身飛行載荷252
9.7.2舵面/彈翼飛行載荷258
9.8飛行載荷計算結果259
9.9載荷最嚴酷狀態260
9.10安全繫數和剩餘強度繫數260
9.10.1安全繫數260
9.10.2剩餘強度繫數261
參考文獻262
第10章面空導彈氣動熱環境基礎263
10.1引言263
10.2氣動加熱基本知識263
10.2.1傳熱基本形式263
10.2.2氣動加熱來源265
10.2.3氣動加熱影響因素266
10.2.4氣動加熱重點部位267
10.2.5氣動外形設計中的降熱考慮268
10.2.6壁面狀態對氣動熱的影響268
10.2.7氣動熱環境參數270
10.2.8氣動加熱中的典型彈道270
10.3面空導彈熱交換規律271
10.4氣動熱環境預示方法273
10.4.1工程計算273
10.4.2數值模擬280
10.4.3地面實驗283
參考文獻289
附錄線性時變微分方程的求解過程292

隨著面空導彈技術的發展，面空導彈飛行動力學理論也在不斷發展。本書專門針對面空導彈，繫統總結了面空導彈飛行動力學的相關理論。建立了考慮復雜地球模型的飛行動力學模型。完整推導了基於氣動固聯坐標繫的剛性彈體和彈性彈體狀態方程和傳遞函數。對於遙控指令制導和尋的制導回路結構的研究是本書作為飛行動力學專業書籍的特色，方便讀者更深入理解制導律及其實現方法。在三自由度彈道模型中，直接在氣動固聯坐標下計算平衡攻角和平衡舵偏角，避免了氣動數據在氣動固聯坐標繫和彈體坐標繫之間的轉換。不同於傳統基於典型彈道特征點的性能分析方法，本書提出了基於飛行包線的性能分析方法，確保覆蓋全部飛行空域。另外，本書介紹了氣動力基礎、載荷基礎和氣動熱環境基礎理論知識，以便讀者了解與飛行動力學密切相關的專業。