[发明专利]面向多层次性能的导弹总体多学科设计方法

摘要

本发明提出一种面向多层次性能的导弹总体多学科设计方法，综合了外形设计、动力装置设计、部位安排、弹道设计、制导控制系统设计、结构设计防热方案设计、引战设计。该方法支持从外形、动力、布局、弹道、防热、结构、制导控制、引战、隐身等学科进行大范围设计空间中的方案构造，可实现导弹飞行性能、制导精度、杀伤概率等三个层次的性能分析。

主权项

一种面向多层次性能的导弹总体多学科设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据任务需求，结合导弹构型进行导弹基本构型设计，导弹基本构型设计的设计内容包括导弹的布局形式、翼面数目、有无助推；步骤2：在完成导弹基本构型设计的基础上，进行导弹的动力系统设计；根据动力系统设计结果，采用数值估算的方法分析发动机性能，得到动力参数；如果动力系统设计结果中的发动机类型为航空发动机，则进一步计算得到发动机需求的进气参数；步骤3：在导弹基本构型设计结果和发动机需求的进气参数的基础上，按照升阻比最大的目标进行外形方案设计，外形方案设计包括各气动部件类型选择及各气动部件的参数设计；步骤4：针对当前的外形设计方案，使用物理光学法分析导弹隐身性能分析，采用气动力工程计算方法进行导弹气动特性分析，分别得到散射特性参数和气动参数；步骤5：针对当前的外形设计方案进行导弹布局方案设计，布局对象有动力系统、制导控制系统、引信/战斗部系统和防热、结构部件；布局方法为：将各布局对象等效为具有一定质量、体积的器件，按照静稳定性要求及各部件需求的工作环境进行布局安排，对于未知质量、体积的布局对象，则先估算其质量和体积，再进行该布局对象详细设计时迭代质量及体积设计；步骤6：在导弹布局方案设计的基础上，使用物理计算法进行质量特性分析，得到质量特性参数；步骤7：在外部输入载体运动特性、发射装置参数、发射方式、目标位置及运动特性的条件下，根据步骤2得到的动力参数、步骤4得到的气动参数和步骤6中的质量特性参数，进行弹道方案设计，具体的弹道方案设计为将典型弹道分段，分为发射飞行段、方案飞行段和导引飞行段，发射飞行段根据发射条件约束设计，方案飞行段采用攻角控制率、弹道倾角控制率或过载控制率进行设计，导引飞行段采用三点法导引、比例导引或常值前置角法设计，得到基准弹道参数；步骤8：在基准弹道参数的基础上使用涂层法进行防热方案设计；步骤9：根据防热方案设计结果分析热环境和传热特性，使用参考焓法得到防热方案参数，将防热方案参数反馈至步骤5进行防热部件的质量、体积估计，迭代进行导弹布局方案设计；步骤10：根据步骤4的气动参数和步骤7的基准弹道参数，通过结构设计方法得到结构方案；步骤11：根据当前结构方案进行导弹固有特性、结构强度和结构动态特性分析，得到结构方案参数，并将结构方案参数反馈至步骤5进行结构部件的质量、体积估计，迭代进行导弹布局方案设计；步骤12：根据当前弹道方案，以及步骤4的气动参数、步骤7的基准弹道参数，分析导弹飞行动态特性，得到动力系数传递函数和操稳特性参数；步骤13：针对当前弹道方案，由操稳特性参数和预设器件性能参数进行制导控制系统方案设计，得到导航系统组成件、制导系统组成件和控制系统组成件，并将这些器件信息反馈至步骤5进行制导控制系统的质量、体积估计，迭代进行导弹布局方案设计；步骤14：在制导控制系统方案设计的基础上，根据步骤7的基准弹道参数和步骤12的动力系数传递函数，利用弹道仿真的方法得到质点系弹道参数；步骤15：通过弹道仿真分析，根据质点系弹道参数进行命中精度分析，通过分析结果与制导精度要求之间的关系，修正制导控制系统的器件性能参数并反馈至步骤13进行迭代：步骤16：根据命中精度与目标易损性、毁伤要求进行引信/战斗部方案设计，并将得到的引信/战斗部系统组成件参数反馈至步骤5进行引信/战斗部部件的质量、体积估计，迭代进行导弹布局方案设计；步骤17：针对当前引信/战斗部设计方案，采用数值模拟的方法进行战斗部威力分析，得到威力参数；步骤18：根据威力参数和步骤15所得的命中精度参数进行引战配合分析，在给定目标易损特性的条件下确定杀伤概率。