導(dǎo)彈垂直轉(zhuǎn)彎燃?xì)舛娣抡嫜芯?/h1>
2016-07-29 08:28:46王剛
電子測試 2016年8期 關(guān)鍵詞：仿真
王 剛
（中國航天十院十部，貴州貴陽，550009）
?
導(dǎo)彈垂直轉(zhuǎn)彎燃?xì)舛娣抡嫜芯?/p>
王 剛
（中國航天十院十部，貴州貴陽，550009）
摘要：垂直發(fā)射導(dǎo)彈不論在陸地防空系統(tǒng)以及艦上防空系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。而燃?xì)舛媸禽^為傳統(tǒng)的垂直轉(zhuǎn)彎方法，在低速時彌補(bǔ)空氣舵的舵效不足。而做真實的實驗需要點發(fā)動機(jī)和燃?xì)舛妫杀据^高，因此在靶試實驗前需要做大量的仿真來模擬真實燃?xì)舛鏌g情況。本文就是依托型號的基礎(chǔ)上對燃?xì)舛孢M(jìn)行仿真研究，為靶試提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：導(dǎo)彈垂直；燃?xì)舛?；仿?/p>
1 燃?xì)舛婊A(chǔ)
燃?xì)舛媸窃诎l(fā)動機(jī)噴口外有四面舵，四片燃?xì)舛婧退钠諝舛娑家灰粚?yīng)，空氣舵和燃?xì)舛婧腿細(xì)舛娑加羞B桿相連，轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)比是1:1。在垂直轉(zhuǎn)彎后有解約信號使連桿斷開，就只有空氣舵在工作，燃?xì)舛婢褪菑浹a(bǔ)導(dǎo)彈剛點火后導(dǎo)彈速度較低，空氣舵舵效低，出不了大過載轉(zhuǎn)彎能力不足。
2 仿真架構(gòu)
（1）正常模式下的數(shù)字仿真：利用好導(dǎo)彈現(xiàn)成的彈體模型（包括大攻角的氣動數(shù)據(jù)和在地面試驗的燃?xì)舛嫘?shù)據(jù)），設(shè)定導(dǎo)彈的初始姿態(tài)角和轉(zhuǎn)彎結(jié)束的姿態(tài)角，并增加導(dǎo)彈出筒角速度干擾、風(fēng)的干擾、以及燃?xì)舛?、空氣舵和壓心拉偏就可以對?dǎo)彈垂直轉(zhuǎn)彎進(jìn)行仿真。由于環(huán)境溫度的不同，發(fā)動機(jī)噴口處的壓強(qiáng)會不同，導(dǎo)致不同的燃?xì)舛娑嫘?。因此在仿真中對于發(fā)動機(jī)低溫、常溫和高溫情況都要進(jìn)行考慮。
（2）舵燒蝕模式下的數(shù)字仿真：雖然燃?xì)舛媸遣粺g舵，在高溫情況下，燃?xì)舛嬗捎谵D(zhuǎn)動情況不同燒蝕情況會有差別。因此為了保證靶試情況，需要充分考慮此種情況，導(dǎo)彈在脫落在2s時舵偏角達(dá)到最大，此時燃?xì)舛婀ぷ鳝h(huán)境最為嚴(yán)酷，故選擇2s為燃?xì)舛鏌龜嗟臅r間點，考慮燃?xì)舛鏌龜?0%為最為嚴(yán)酷的情況，分別對1舵、2舵、3舵、4舵、1舵和2舵，1舵和3舵，2舵和3舵，2舵和4舵分別燒蝕50%的情況進(jìn)行仿真。
（3）舵卡死模式下的數(shù)字仿真：雖然此種情況出現(xiàn)的概率較小，但是為了保證靶試一次成功，因此對此種情況進(jìn)行考慮，并對出現(xiàn)這種情況進(jìn)行仿真研究。導(dǎo)彈脫落后3s是燃?xì)舛婊菀妆粺鄣臅r間點，故選擇3s為燃?xì)舛婵ㄋ赖臅r間點?？ㄋ罓顟B(tài)發(fā)生時，被卡死的燃?xì)舛鏁恢北３挚ㄋ?，并形成相?yīng)的力一直到發(fā)動機(jī)熄火，此時對導(dǎo)彈來說就是一種干擾，如果出現(xiàn)此種情況，就需要提前發(fā)出燃?xì)舛婵諝舛娼饧s信號，并借用空氣舵的舵效，降低導(dǎo)彈轉(zhuǎn)彎速度來完成垂直轉(zhuǎn)彎。分別對1舵、2舵、3舵、4舵、1舵和2舵，1舵和3舵，2舵和3舵，2舵和4舵分別卡死的情況進(jìn)行仿真。
3 仿真結(jié)果圖示分析
為了測試導(dǎo)彈在干擾情況下能夠正常飛行，給出了一些特定干擾情況下干擾組合的數(shù)字仿真，仿真彈道以高空彈道為例，為圖示簡單，僅給出一些典型特征圖為例：
a) 發(fā)射角度干擾，主要是導(dǎo)彈發(fā)射時俯仰角和方位角偏差；
b）發(fā)射角速度干擾，這里先假定是在發(fā)射瞬間0~0.01s內(nèi)對導(dǎo)彈三個滾轉(zhuǎn)方向同時加了度/s，度/s干擾；
c) 8個方向陣風(fēng)的干擾，包括正北、北偏東、正東、東偏南、正南、南偏西、正西、西偏北風(fēng)向的干擾，風(fēng)速20m/s；
圖2 1舵舵偏角
圖3 2舵舵偏角
圖4 3舵舵偏角
3.1正常模式下的數(shù)字仿真
3.2舵燒蝕模式下的數(shù)字仿真
由于舵燒蝕情況較多，本文選取兩個典型燒蝕情況來描述，1舵燒蝕50%，在數(shù)字仿真的具體實現(xiàn)過程中，通過將燃?xì)舛嫘p半來仿真50%舵燒蝕狀態(tài)。
3.3燃?xì)舛嬖?s卡死狀態(tài)仿真
由于舵燒蝕情況較多，本文選取兩個典型燒蝕情況來描述，1舵燒蝕50%，在數(shù)字仿真的具體實現(xiàn)過程中，通過將燃?xì)舛嫘p半來仿真50%舵燒蝕狀態(tài)。
4 結(jié)論
從仿真結(jié)果的彈道參數(shù)和攻角來看，垂直發(fā)射在轉(zhuǎn)彎段以及后面正常段工作正常，在正常模式、舵燒蝕模式、舵卡死模式燃?xì)舛娑寄苷９ぷ?，說明了控制回路在復(fù)雜情況下可以正常工作，為靶試奠定了基礎(chǔ)。
圖5 4舵舵偏角
圖6 1舵燃?xì)舛媪?/p>
圖7 2舵燃?xì)舛媪?/p>
圖8 3舵燃?xì)舛媪?/p>
圖9 4舵燃?xì)舛媪?/p>
圖10 1舵燒蝕1舵舵偏角
圖11 1舵燒蝕1舵燃?xì)舛媪?/p>
圖12 1舵卡死1舵反饋電壓
圖13 1舵卡死1舵舵反饋電壓放大圖
圖14 1舵卡死1舵舵偏角
圖15 1舵卡死1舵燃?xì)舛媪?/p>
Simulation of missile vertical turning gas rudder
Wang Gang
(China Aerospace ten ten Guiyang Guizhou，550009)
Abstract：Vertical launch missile is widely used on land air defense and sea air defense.gas vane is traditional method for vertical turn,making up when air vane steerage is low.The cost of the experiment on gas vane is high,so doing the study on simulation of the gas vane is necessary and cheap way.This paper is based on missile mode,studing on simulation of gas vane ,providing the basis for the missile range test.
Keywords：missile vertical；gas rudder；simulation
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（3）舵卡死模式下的數(shù)字仿真：雖然此種情況出現(xiàn)的概率較小，但是為了保證靶試一次成功，因此對此種情況進(jìn)行考慮，并對出現(xiàn)這種情況進(jìn)行仿真研究。導(dǎo)彈脫落后3s是燃?xì)舛婊菀妆粺鄣臅r間點，故選擇3s為燃?xì)舛婵ㄋ赖臅r間點?？ㄋ罓顟B(tài)發(fā)生時，被卡死的燃?xì)舛鏁恢北３挚ㄋ?，并形成相?yīng)的力一直到發(fā)動機(jī)熄火，此時對導(dǎo)彈來說就是一種干擾，如果出現(xiàn)此種情況，就需要提前發(fā)出燃?xì)舛婵諝舛娼饧s信號，并借用空氣舵的舵效，降低導(dǎo)彈轉(zhuǎn)彎速度來完成垂直轉(zhuǎn)彎。分別對1舵、2舵、3舵、4舵、1舵和2舵，1舵和3舵，2舵和3舵，2舵和4舵分別卡死的情況進(jìn)行仿真。
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a) 發(fā)射角度干擾，主要是導(dǎo)彈發(fā)射時俯仰角和方位角偏差；
b）發(fā)射角速度干擾，這里先假定是在發(fā)射瞬間0~0.01s內(nèi)對導(dǎo)彈三個滾轉(zhuǎn)方向同時加了度/s，度/s干擾；
c) 8個方向陣風(fēng)的干擾，包括正北、北偏東、正東、東偏南、正南、南偏西、正西、西偏北風(fēng)向的干擾，風(fēng)速20m/s；
圖2 1舵舵偏角
圖3 2舵舵偏角
圖4 3舵舵偏角
3.1正常模式下的數(shù)字仿真
3.2舵燒蝕模式下的數(shù)字仿真
由于舵燒蝕情況較多，本文選取兩個典型燒蝕情況來描述，1舵燒蝕50%，在數(shù)字仿真的具體實現(xiàn)過程中，通過將燃?xì)舛嫘p半來仿真50%舵燒蝕狀態(tài)。
3.3燃?xì)舛嬖?s卡死狀態(tài)仿真
由于舵燒蝕情況較多，本文選取兩個典型燒蝕情況來描述，1舵燒蝕50%，在數(shù)字仿真的具體實現(xiàn)過程中，通過將燃?xì)舛嫘p半來仿真50%舵燒蝕狀態(tài)。
4 結(jié)論
從仿真結(jié)果的彈道參數(shù)和攻角來看，垂直發(fā)射在轉(zhuǎn)彎段以及后面正常段工作正常，在正常模式、舵燒蝕模式、舵卡死模式燃?xì)舛娑寄苷９ぷ?，說明了控制回路在復(fù)雜情況下可以正常工作，為靶試奠定了基礎(chǔ)。
圖5 4舵舵偏角
圖6 1舵燃?xì)舛媪?/p>
圖7 2舵燃?xì)舛媪?/p>
圖8 3舵燃?xì)舛媪?/p>
圖9 4舵燃?xì)舛媪?/p>
圖10 1舵燒蝕1舵舵偏角
圖11 1舵燒蝕1舵燃?xì)舛媪?/p>
圖12 1舵卡死1舵反饋電壓
圖13 1舵卡死1舵舵反饋電壓放大圖
圖14 1舵卡死1舵舵偏角
圖15 1舵卡死1舵燃?xì)舛媪?/p>
Simulation of missile vertical turning gas rudder
Wang Gang
(China Aerospace ten ten Guiyang Guizhou，550009)
Abstract：Vertical launch missile is widely used on land air defense and sea air defense.gas vane is traditional method for vertical turn,making up when air vane steerage is low.The cost of the experiment on gas vane is high,so doing the study on simulation of the gas vane is necessary and cheap way.This paper is based on missile mode,studing on simulation of gas vane ,providing the basis for the missile range test.
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