導彈制導與控制系統(tǒng)

前言

今天服役或在研的大部分防空系統(tǒng)都使用尋的制導來實現(xiàn)對目標的攔截。通過使用彈載數(shù)據(jù)收集，尋的制導系統(tǒng)能提供不斷改進的目標信息（直到命中目標）。沒有一種武器能像導彈這樣改變了今天世界的空中力量。例如，配備機載武器的戰(zhàn)機能夠深人敵方領地打擊戰(zhàn)機、地面部隊或戰(zhàn)略目標；導彈也可以用做擾亂敵方地面和空中力量行動計劃的干擾武器。陸基導彈系統(tǒng)有各種射程，從幾英里到幾千英里。取決于任務需求，這些陸基導彈可以是彈道型，也可以是非彈道型。制導武器（即導彈）的設計是一項大型工程，需要一個由很多不同領域的工程師組成的團隊，這些領域包括空氣動力學、飛行控制、結構、推進系統(tǒng)等。不同的設計小組必須協(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)術和戰(zhàn)略導彈的基本概念和截獲目標所需的制導、控制和設備系統(tǒng)。從本質上說，本書介紹的是制導飛行的數(shù)學方法。本書與其他同類書籍的不同之處，在于本書詳細討論了導彈的氣動力和力矩、導彈數(shù)學模型、武器投放、GPs（全球定位系統(tǒng)）、TERc0M（地形匹配）制導、巡航導彈機械編排方程和彈道導引律的詳細分析。此外，在對每一個主題做重點介紹的同時，又從邏輯和教學的角度考慮了介紹的精練性。需要時給出了典型示例，以演示涉及的原理。通過大量圖示來快速展示重要的關系、刺激各種主題的討論，產(chǎn)生了最佳的視覺效果。最后，本書將對從事導彈設計和研發(fā)的工程師和航空土程領域的學生有很大的幫助。對武器系統(tǒng)設計的研究人員來說，它也是一本方便的參考書。航空航天工程領域及其分支正在經(jīng)歷革命性的變化，盡管撰寫本書時很難對這種變化做出驚人的展望。作者盡了最大努力來介紹武器系統(tǒng)的最新發(fā)展。為此，歡迎對本書未來的改進提出批評和建議。本書包括7章和幾個附錄。第1章討論過去和當前導彈系統(tǒng)的歷史背景和現(xiàn)代武器的發(fā)展歷程。第2章討論導彈一般運動方程，包括通用坐標系、剛體運動方程、達朗貝爾原理和坐標系變換的拉格朗日方程。第3章介紹氣動力和系數(shù)。主要討論氣動力和力矩、各種類型的導彈導引頭及其在制導回路中的作用、自動駕駛儀和各種控制面驅動系統(tǒng)。第4章討論各種戰(zhàn)術制導律和（或）技術，是一個非常重要的話題。比較詳細討論的制導律有尋的制導、指令制導、比例導引、擴展比例導引和采用現(xiàn)代控制和估算理論的制導律。第5章討論武器投放系統(tǒng)和技術。讀者在這里會發(fā)現(xiàn)很多其他書籍中找不到的主題，包括武器投放需求、導航／武器投放系統(tǒng)、火控計算機、武器投放精度和像現(xiàn)場感知／現(xiàn)場評估這樣的現(xiàn)代主題。第6章討論戰(zhàn)略導彈，包括傳統(tǒng)的二體問題和朗伯原理、球形地球撞擊方程、顯式和隱式制導技術、大氣層再人和彈道導彈攔截。第7章重點討論巡航導彈理論和設計。本章的大部分內容集中在巡航導彈導航概念、地形匹配概念和全球定位系統(tǒng)。每章都有供進一步學習和研究的參考文獻。

內容概要

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是高技術戰(zhàn)爭，而精確制導武器，特別是導彈，是決定現(xiàn)代戰(zhàn)爭勝負的關鍵因素。導彈武器系統(tǒng)是集各種先進技術于一身的復雜系統(tǒng)，而制導與控制系統(tǒng)則是導彈系統(tǒng)的關鍵技術。近年來，先進的導引方法與當代的導航技術(如捷聯(lián)慣導和全球定位系統(tǒng))相結合，已成為現(xiàn)代精確制導武器的發(fā)展方向?！　榱藢W習和借鑒國外，特別是美、歐在導彈制導與控制技術領域的先進理論和研究成果，我們引進并組織翻譯了《導彈制導與控制系統(tǒng)》這本專著。本書重點介紹導彈運動方程、戰(zhàn)術導彈制導律、武器投放系統(tǒng)、戰(zhàn)略導彈、巡航導彈等內容。書末有9個附錄，涉及基本常數(shù)、專業(yè)術語、縮略語、標準大氣模型、導彈分類、過去與現(xiàn)役導彈、圓錐曲線特性、雷達波段、換算系數(shù)等。本書作者多年在美國空軍從事導彈制導與控制技術工作，因此，本書的內容非常實用，很有參考價值?！　”緯淖x者對象是高年級大學生、研究生和從事導彈制導與控制工作的工程師?！　”緯姆g由張?zhí)旃庋芯繂T負責。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(其中宋振峰校對了第5章、王麗霞校對了第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，呂長起研究員對本書的立項做出了貢獻．文琳參與了部分章節(jié)的翻譯，我們在此一并致謝。雖然各位譯者都翻譯過多本專著，但原作者所用的語言有時并不通俗易懂(個別地方還有差錯)，所以翻譯此書并不輕松；為尊重原作者，我們仍按原版書譯出。最后，我們希望本書的翻譯和出版對我國導彈制導與控制技術的發(fā)展和提高具有一定的推進作用。

作者簡介

作者：（美國）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　參考文獻第2章　導彈廣義運動方程　2.1坐標系　　2.1.1矢量轉換　　2.1.2線性矢量函數(shù)　　2.1.3張量　　2.1.4坐標轉換　2.2剛體運動方程　2.3達朗貝爾原理　2.4旋轉坐標系的拉格朗日方程　參考文獻第3章　氣動力及相關系數(shù)　3.1相對于氣流坐標系的氣動力　3.2氣動力矩的表示法　　3.2.1彈體特性及判據(jù)　3.3系統(tǒng)設計和導彈數(shù)學模型　　3.3.1系統(tǒng)設計　　3.3.2導彈的數(shù)學模型　3.4導彈的制導系統(tǒng)模型　　3.4.1導彈的導引頭分系統(tǒng)　　3.4.2導彈的噪聲輸入　　3.4.3雷達目標跟蹤信號　　3.4.4紅外跟蹤系統(tǒng)　3.5自動駕駛儀　　3.5.1控制面及舵機　3.6英國偏置　參考文獻第4章　戰(zhàn)術導彈制導律　4.1引言　……第5章　武器投放系統(tǒng)第6章　戰(zhàn)略導彈第7章　巡航導彈附錄A　基礎常數(shù)附錄B　常用術語附錄C　縮寫詞表附錄D　標準大氣模型附錄E　導彈分類附錄F　過去和目前的戰(zhàn)術/戰(zhàn)略導彈系統(tǒng)附錄G　圓錐曲線特性附錄H　雷達波段附錄I　常用換算系數(shù)

章節(jié)摘錄

插圖：火箭在公元1232年就開始使用了，當時中國人把火箭當做非制導導彈，驅逐圍困北京的蒙古人。15世紀，朝鮮研制了“鬼箭機”火箭。從15世紀初到16世紀中葉，“鬼箭機”大量部署于朝鮮的北方前線，在挫敗多次入侵的戰(zhàn)斗中起了關鍵作用。一旦離開發(fā)射器，這種火箭能自動在目標區(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。“鬼箭機”火箭發(fā)射器的主體有五六米長，是當時最大的發(fā)射器。一臺“鬼箭機”能發(fā)射多達100個火箭（小炸彈）。這種火箭帶有火藥和破片裝置，能在目標附近定時爆炸?；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的距離。就炮彈研究來說，知道這些炮彈的路徑、射程、能達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”又進行了一次重要改進，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引發(fā)多重爆炸。1451年，文宗皇帝命令對一種帶車輪的火箭發(fā)射器進行大規(guī)模改進，這種改進使得多達100個發(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性。從那時起，各種形式的火箭被用于作戰(zhàn)、娛樂（欣賞其空中爆炸產(chǎn)生的色彩）、救生和通信（信號）。在隨后的歲月，火箭的改進比較緩慢，這可能是由于缺乏合適的制導與控制系統(tǒng)。奇怪的是，正是飛機而不是火箭刺激了今天人們熟知的制導武器——導彈的發(fā)展。在20世紀，使用制導導彈的思想產(chǎn)生于第一次世界大戰(zhàn)。具體地說（如前所述），飛機作為軍用武器的使用引出了利用遙控飛機轟炸目標的思想。早在1913年，法國工程師勒內·洛林就為一種沖壓發(fā)動機飛機提出了這種思想并申請了專利。1924年，美國為一種無線電控制導彈的研制撥了款。到20年代末，該項目比較成功地進行了多次飛行試驗，但到1932年，由于缺乏資金，項目被迫停止。無線電控制的飛機是陸軍和海軍使用的第一種遙控飛機。20年代，主要是羅伯特.H.戈達德博士對火箭感興趣。在早期試驗中，他發(fā)現(xiàn)固體火箭不能提供在超高空進行可靠超聲速飛行所需的強大動力或驅動時間。1926年3月16日，戈達德博士成功發(fā)射了第一枚液體火箭，其高度達到了184英尺（56m），速度為60英里／h（97km／b）。后來，戈達德博士第一個發(fā)射了超聲速火箭。而且，他第一個為火箭研制了陀螺控制裝置，第一個把尾噴管導流片用于火箭初始階段的飛行穩(wěn)定，第一個為多級火箭的思想申請了專利。

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《導彈制導與控制系統(tǒng)》是由國防工業(yè)出版社出版的。

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