擾動(dòng)引力場(chǎng)中彈道導(dǎo)彈飛行力學(xué)

前言

地球擾動(dòng)引力場(chǎng)對(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響及其快速補(bǔ)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(bǔ)償修正后，地球擾動(dòng)引力場(chǎng)對(duì)戰(zhàn)略導(dǎo)彈命中精度的影響仍達(dá)到幾百米的量級(jí)，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(jì)算的時(shí)間，會(huì)影響到導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)快速發(fā)射的性能。如何在保證模型賦值快速性的同時(shí)降低擾動(dòng)引力場(chǎng)對(duì)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(jì)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?cè)谠泄ぷ骰A(chǔ)上進(jìn)一步深入，形成了擾動(dòng)引力場(chǎng)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(jià)值方面都有較高的水準(zhǔn)。在學(xué)術(shù)水平方面，提出了彈道簡化計(jì)算的狀態(tài)空間攝動(dòng)法、擾動(dòng)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(dòng)引力場(chǎng)中飛行力學(xué)問題的專著，主要內(nèi)容包括擾動(dòng)引力場(chǎng)中彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型的簡化、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下空間擾動(dòng)引力快速賦值、擾動(dòng)引力對(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析、定位定向誤差對(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析和射擊諸元與制導(dǎo)計(jì)算中擾動(dòng)引力場(chǎng)影響補(bǔ)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(jì)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(chǎng)　　1.1.1　地球的形狀、大小和運(yùn)動(dòng)　　1.1.2　地球引力位的球諧函數(shù)　1.2　正常引力場(chǎng)與擾動(dòng)引力場(chǎng)　　1.2.1  正常引力場(chǎng)　　1.2.2　擾動(dòng)引力場(chǎng)　　1.2.3  天文坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系　　1.2.4　擾動(dòng)引力場(chǎng)對(duì)彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)的影響  1.3　研究工作的意義　  1.4　相關(guān)研究進(jìn)展　　1.4.1　地球外部擾動(dòng)引力賦值方法　　1.4.2　擾動(dòng)引力場(chǎng)對(duì)彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)的影響分析方法　　1.4.3　彈道導(dǎo)彈射擊諸元計(jì)算與制導(dǎo)方法第2章　擾動(dòng)引力場(chǎng)中的彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型及其簡化  2.1  擾動(dòng)引力場(chǎng)中彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型　　2.1.1  坐標(biāo)系的定義　　　2.1.2　主動(dòng)段運(yùn)動(dòng)模型　　2.1.3  自由段運(yùn)動(dòng)模型　　2.1.4　關(guān)機(jī)點(diǎn)偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算  2.2　主動(dòng)段彈道簡化計(jì)算的狀態(tài)空間攝動(dòng)法　　2.2.1  狀態(tài)空間攝動(dòng)法　　2.2.2  主動(dòng)段運(yùn)動(dòng)攝動(dòng)方程  　　2.2.3  主動(dòng)段運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣解析解  2.3  自由段彈道簡化計(jì)算的狀態(tài)空間攝動(dòng)法　　2.3.1　極點(diǎn)變換　　2.3.2　含攝動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)空間方程　　2.3.3　攝動(dòng)方程狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的解析解　　2.3.4　落點(diǎn)偏差的計(jì)算第3章　戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的空間擾動(dòng)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(dòng)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(jìn)  　　3.3.3　換極法精度分析第4章　擾動(dòng)引力對(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析　4.1  擾動(dòng)引力對(duì)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(dòng)法的主動(dòng)段擾動(dòng)引力影響分析　　4.1.2　基于狀態(tài)空間攝動(dòng)的被動(dòng)段擾動(dòng)引力影響分析方法　　4.1.3　被動(dòng)段擾動(dòng)引力影響分析的解析解　4.2　發(fā)射點(diǎn)重力測(cè)量誤差對(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析　4.3　擾動(dòng)引力對(duì)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(duì)彈道導(dǎo)彈命中精度的影響分析  5.1  定位定向誤差對(duì)彈道導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)理及其分析方法　……第6章　擾動(dòng)引力場(chǎng)中彈道導(dǎo)彈的射擊諸元與制導(dǎo)計(jì)算附錄A　自由段彈道攝動(dòng)分析狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣解析解附錄B　考慮四階帶諧項(xiàng)擾動(dòng)引力下的自由段彈道解析解系數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第3章 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的空間擾動(dòng)引力快速賦值空間擾動(dòng)引力是擾動(dòng)引力場(chǎng)影響最主要的體現(xiàn)。在空間擾動(dòng)引力賦值方面，地球物理和大地測(cè)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(chǎng)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(diǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)、球諧函數(shù)系數(shù)等）的情況下，針對(duì)實(shí)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(duì)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(dòng)段與被動(dòng)段中的應(yīng)用。最后提出了提高被動(dòng)段球諧函數(shù)計(jì)算速度的方法——換極法。3.1 有限元逼近法目前，主動(dòng)段擾動(dòng)引力一般由點(diǎn)質(zhì)量模型提供。雖然點(diǎn)質(zhì)量法計(jì)算方便，但空間任一點(diǎn)的擾動(dòng)引力都需要通過數(shù)千個(gè)乃至上萬個(gè)擾動(dòng)質(zhì)點(diǎn)引力的求和來得到，因而仍遠(yuǎn)未解決快速計(jì)算問題。針對(duì)這一問題，提出了擾動(dòng)引力的逼近方法。逼近方法的基本思想是：根據(jù)擾動(dòng)引力只是空間位置的函數(shù)這一特點(diǎn)，首先采用其它方法計(jì)算空間區(qū)域內(nèi)有限個(gè)特征點(diǎn)的擾動(dòng)引力值，而后通過一定的建模方法，得到空間位置與擾動(dòng)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(diǎn)所作的函數(shù)近似表達(dá)式。而擬合法是從一組已知數(shù)據(jù)出發(fā)，基于一定準(zhǔn)則得到的函數(shù)近似表達(dá)式。

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《擾動(dòng)引力場(chǎng)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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