简易制导炸弹导引律研究

摘要

制导炸弹是在普通航空炸弹的基础上增加制导装置而成的，一般没有推进系统或仅装有小动力推进系统。由于它具有普通炸弹结构简单、价格便宜、使用方便的优势，同时又具备空地导弹射程远、精度高的特点，因此被认为是一种廉价、高效的空地精确制导武器。它集中了普通航空炸弹结构简单、价格便宜、效用大和空地导弹射程远、命中精度高的优点是目前世界上装备、使用数量最多的一种价廉高效的空地制导武器。

本文从工程应用的角度出发，针对制导炸弹工程可实现性，提出制导规律设计方案，首先建立了制导炸弹的相关数学模型和制导系统，并给出了炸弹目标相对运动关系。针对导引律的特性研究，给出了比例导引和基于线性二次型的最优导引律的定义，推导了这两种导引律的表达式，并基于制导炸弹模型对其进行了matlab仿真。结果表明，最优制导律和比例制导律相比在攻击运动目标时具有良好的性能，指令过载小，攻角的变化范围小。最后用于炸弹的末制导过程容易导致很大的脱靶量的情况下，提出了复合制导，复合制导过程为：炸弹投放且与载机可靠分离后，飞行控制模式采用先定攻角滑翔后末制导。定攻角制导律相对比较简单，就是控制炸弹保持大攻角滑翔飞行，将炸弹导向目标上空；而转入末制导阶段，采用具有末端角度约束的导引律将炸弹导向目标。

仿真结果验证了本文所提导引规律的可行性，为工程应用提供了有益的参考。

关键词:制导炸弹，导引律，比例导引，复合制导

ABSTRACT

...

KEY WORDS: Guided bombs，Guidance law，Proportional navigation，Composite Guidance

目录   

第1章 绪论1

1.1 课题的背景和意义1

1.2 制导律的发展现状2

1.3 本文结构安排5

第2章 简易制导炸弹的相关数学模型和制导系统6

2.1 制导炸弹飞行力学特性6

2.1.1 常用坐标系6

2.1.2 坐标系的关系及转换7

2.2 制导炸弹的运动学方程9

2.3 相对运动关系10

2.3.1 三维空间的相对运动关系10

2.3.2 二维平面的相对运动关系15

2.4 制导炸弹制导系统16

2.4.1 制导系统功能16

2.4.2 自动驾驶仪18

2.4.3 制导炸弹工作过程19

2.5 小结20

第3章 导引规律特性研究21

3.1 引言21

3.2 比例导引律22

3.2.1 比例导引定义及特性22

3.2.2 比例导引的特点23

3.3 最优导引律的推导24

3.4 弹道仿真分析31

3.5 小结37

第4章 导引律设计38

4.1 引言38

4.2 全弹道导引律38

4.3 全弹道仿真39

4.4 小结42

第5章 结束语43

5.1 总结43

5.2 工作展望43

致谢44

参考文献45

毕业设计小结48