[发明专利]一种导弹在轨运动的动力学建模方法

说明书

一种导弹在轨运动的动力学建模方法，(1)将在轨挂载导弹简化为一端固支，一端铰支的外伸梁；(2)对上述简化后的在轨挂载导弹进行解锁瞬间的运动状态分析，将该运动状态分解为X方向的平动、XY平面内的转动、XZ平面内的转动、XY平面内的碰撞、XZ平面内的碰撞；导弹坐标系中，X为航向，Y为法向，Z为侧向；(3)根据牛顿第二定律及刚体运动方程，建立包含X方向平动、XY平面内的转动、XZ平面内的转动的动力学方程；根据碰撞方程，建立XY平面内的碰撞动力学方程以及XZ平面内的碰撞动力学方程；(4)根据是否考虑发动机推力偏心的影响结合上述方程组建立导弹在轨运动的动力学模型。

技术领域

本发明涉及动力学建模方法，适用于机载导轨式导弹发射解锁后在轨运动分析。针对采用导轨式发射技术的机载空对地或空对空导弹，公开了导弹在发动机点火、锁制器成功解锁后，导弹在轨运动，直至前滑块离开导轨期间，导弹运动的动力学建模方法。

背景技术

通常发射阶段的工作是不可逆的，不能再次执行发射程序。发射安全性是导弹武器系统的一个关键，其核心是保证导弹与载机分离的安全，包含弹架分离过程和分离后系统的安全性。

弹架分离过程的安全性是指导弹在正常发射中，导弹从发射装置上正常可靠点火、发射时可靠解锁、发射时没有弹架干涉、发射时对发射装置冲击力小等各安全因素。

导弹分离后的安全性，指的是导弹离轨后的运动轨迹不得与飞机的运动轨迹交叉，即导弹飞机不能相碰。

对弹架分离过程的安全性和导弹分离后的安全性，有一个很重要的因素是滑块与导轨间隙值的大小。滑块与导轨间隙值大小主要影响有俩方面：一是导弹在轨运动卡滞风险，二是导弹离轨时稳定性，目前行业内，对滑块与导轨间隙值大小，并无通用标准或成文规定，同时国内外对发射分离安全性研究多数进行宏观分析，体现在发射时序、离轨分离姿态等，将导弹在轨运动简化为单一的直线加速运动，没有针对导弹在轨运动和姿态进行过微观分析。本发明《一种导弹在轨运动的动力学建模方法》，充分考虑滑块与导轨的间隙，对导弹的在轨运动的真实运动和姿态变化进行动力学建模，可准确描述导弹在轨运动时运动和姿态的时间历程变化。

发明内容

本发明的技术解决问题：

提供一种描述导弹在轨运动阶段的动力学建模方法，可输出导弹在轨运动阶段的运动和姿态的时间历程变化参数，为滑块与导轨间隙设计、导弹在轨运动振动分析、导弹离轨姿态分析提供准确参数。

本发明的技术解决方案是：一种导弹在轨运动的动力学建模方法，通过下述方式实现：

(1)将在轨挂载导弹简化为一端固支，一端铰支的外伸梁；

(2)对上述简化后的在轨挂载导弹进行解锁瞬间的运动状态分析，将该运动状态分解为X方向的平动、XY平面内的转动、XZ平面内的转动、XY平面内的碰撞、XZ平面内的碰撞；导弹坐标系中，X为航向，Y为法向，Z为侧向；

(3)根据牛顿第二定律及刚体运动方程，建立包含X方向平动、XY平面内的转动、XZ平面内的转动的动力学方程；

根据碰撞方程，建立XY平面内的碰撞动力学方程以及XZ平面内的碰撞动力学方程；

(4)当考虑发动机推力偏心的影响时，建立的动力学模型为步骤(3)中建立的动力学方程以及XY平面内的碰撞动力学方程和XZ平面内的碰撞动力学方程；当不考虑发动机推力偏心的影响时，建立的动力学模型为步骤(3)中建立的动力学方程以及XZ平面内的碰撞动力学方程。

进一步的，所述的动力学方程为