[发明专利]一种舰载火箭弹垂直转弯控制方法

说明书

本发明涉及一种舰载火箭弹垂直转弯控制方法，所述的舰载火箭弹采用冷弹垂直发射，通过下述方式实现：首先在火箭弹弹射出筒后，使用固体脉冲姿控发动机完成垂直转弯动作，使弹体的纵轴即弹体系的X轴指向目标所在方位；所述的固体脉冲姿控发动机至少四个且周向均布；然后使用空气舵完成滚转角控制，使弹体系的Y轴垂直于水平面向上；最后通过全弹制导稳定控制，导引火箭弹飞向目标点。

技术领域

本发明涉及一种火箭弹姿态控制技术，特别涉及一种舰载火箭弹垂直转弯控制技术，属于飞行控制系统设计技术领域。

背景技术

从20世纪70年代开始，舰空导弹系统率先引用垂直发射技术。由于垂直发射的导弹具有很多特点，例如：空中快速转弯,反应能力好；装弹量大，火力强，全方位发射，无发射盲区，发射结构简单，工作可靠，生存力强；有利于模块化，通用化设计；成本低等。因此，垂直发射已成为舰载导弹系统发展的必然趋势。

火箭弹垂直发射技术具有以下优点:(1)可以向任何方向发射弹药,不存在射击盲区；(2)反应时间短,发射一枚弹药只需一秒钟,而倾斜发射则需要10～30s；(3)通用性好,储弹量大；(4)与雷达联合使用,可大大提高抗饱和攻击的能力等。低成本、高射速的中近程制导火箭弹能够适应舰载作战全天候、强机动、快速性的作战要求，能够进一步提高我国火力驱逐舰的作战能力。

对于火箭弹这类低成本、高射速的中近程制导武器而言，为了适应舰载垂直发射系统的使用要求，对制导控制系统提出了全方位快速转弯的要求：导弹的姿态俯仰角和弹道倾角应在初制导段结束时达到预定指向，方位角应控制在拦截目标方位上。具体到舰载武器而言，导弹在垂直发射离筒后的短时间内，须完成导弹的快速大角度转弯，实现全方位作战飞行，而这时导弹速度较低，舵面和翼面产生的控制力及力矩较小，这就产生了导弹初始段弹道大角度拐弯的难题。

经对现有技术文献的检索发现，目前对于垂直转弯控制技术存在三类技术方案：第一类技术方案是采用摆动喷管进行姿态控制，如运载火箭、导弹武器等，该方案研制成本较高，不适用于低成本火箭武器，其控制方法可以参考李君，董朝阳，程兴，陈宇等在《导弹与航天运载技术》(2017年6期)上发表的文章“基于姿控喷管开关控制的全量耦合动力学建模与控制优化技术研究”等相关文献；第二类技术方案是采用燃气舵+空气舵进行姿态控制，如防空导弹等，该方案中的燃气舵机构复杂，需要做大量的风洞试验确定燃气舵的特性，研制成本同样不低，其控制方法可以参考汤善同、陈素贞在《北京航空航天大学学报》(1991年第4期)发表的文章“最优控制理论在垂直发射箭空导弹转弯控制中的应用”以及朱成、陈谋、姜长生在《电光与控制》(2014年05期)发表的“基于四元数的垂直发射拦截导弹姿态自抗扰控制”等相关文献；第三类技术方案是采用固体脉冲发动机阵列，如旋转火箭弹，该技术方案成本较低、无需大量额外试验，比较适合低成本火箭武器，其控制方法可以参考张璐华、廖欣、姜中昊、葛朓琳、杨永强在《上海航天》(第34卷2017年增刊)上发表的“垂直发射旋转导弹空中转弯控制技术研究”。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种转弯系统成本较低，简单有效，适合于工程实现的一种舰载火箭弹垂直转弯控制方法。

本发明解决技术的方案是：一种舰载火箭弹垂直转弯控制方法，所述的舰载火箭弹采用冷弹垂直发射，通过下述方式实现：

首先在火箭弹弹射出筒后，使用固体脉冲姿控发动机阵列完成垂直转弯动作，使弹体的纵轴即弹体系的X轴指向目标所在方位；所述的固体脉冲姿控发动机阵列至少四个发动机且周向均布；

然后使用空气舵完成滚转角控制，使弹体系的Y轴垂直于水平面向上；

最后通过全弹制导稳定控制，导引火箭弹飞向目标点。