基于曲线拟合的通用仿真弹道设计方法研究

针对传统的六自由度模型计算复杂且各型号间弹道无法通用,难以满足任务级作战仿真需求的现状,拓展了弹道分段形式,通过弹道特征点将弹道分段,利用少量初始数据确定缩放系数和曲线拟合系数,构建了分段三次曲线拟合方程,快速拟合出弹道曲线。仿真结果表明,本方法需要的初始数据较少,但该方法拟合精度在95%以上,能够快速高效生成通用弹道,满足任务级弹道仿真的需要。     

基于Matlab和iSIGHT的弹道曲线拟合方法

借助Matlab和iSIGHT软件平台强大的功能，优化不同时间点上阻力系数的修正系数，从而实现多管火箭弹系统（MLRS）速度曲线和弹道曲线的最优拟合．根据飞行力学方程，采用Matlab软件建立远程火箭弹的六自由度弹道仿真模型，解算理论弹道，得出实测弹道和理论弹道的偏差信息．采用在不同时间点增加阻力系数修正系数的方法拟台速度-时间曲线和位置-时间曲线．借助iSIGHT的优化设计功能，得到允许误差下的最优拟合结果．     

理想声自导鱼雷运动要素的距离方位观测解算方法

为快速预测鱼雷的声自导弹道,以特定时刻相对本舰的距离、舷角为运动要素,将其弹道参数化为以此要素为初值的微分方程组的解,论证了其解析解与一个代数方程等价,证明了此方程经变换后可用标准牛顿方法计算。考虑声速的作用,建立了发射、接收点分开的主动声纳探测模型,构造了基于距离、方位观测值解算鱼雷运动要素的相对较优的弹道拟合准则。实现了小样本条件下理想声自导弹道估计的快速计算。仿真实验证实,该方法预测的弹道可满足反鱼雷鱼雷射击参数计算的需要。     

应用阻力系数拟合曲线解析式数值解算外弹道诸元

为了研究工程解算弹丸外弹道诸元精度,采用FLUENT软件对某尾翼弹外流场空气动力特性进行数值模拟,得到不同马赫数下的零升阻力系数;利用Origin Lab软件对其进行分段拟合,得到阻力系数拟合曲线解析函数表达式,代入外弹道质心运动微分方程组数值解算外弹道诸元;并与用经典空气阻力定律及相应的平均弹形系数方法解算的外弹道诸元对比。两种方法解算所得弹道落点诸元相对误差在4.61%以内,全弹道上诸元相对误差在6.65%以内。因此,即使能够得出特定弹丸的全弹道阻力系数解析函数表达式,但在工程应用上也可以继续应用简便的经典空气阻力定律及相应的平均弹形系数方法解算外弹道诸元。     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

虚拟目标计算时L～t_k关系曲线的一种生成方法

关机时间与射程的关系曲线在虚拟目标计算时起着重要作用。为了快速而精确地生成这一关系曲线,通过对闭路制导过程进行分析,利用曲线拟合的思想,通过对弹道解算方法的研究、虚拟目标的修正以及发射方位角对射程的修正,生成了关机时间与射程关系曲线。仿真结果表明,该方法计算速度快、精度高,具有较高的使用价值。     

单层板超高速撞击弹道极限方程综合建模

提出综合建模方法进行单层板弹道极限方程建模.采用量纲分析方法得到具有待定指数和系数的单层板弹道极限方程一般形式,采用单变量法设计仿真工况,通过LS-DYNA仿真软件计算得到单层板结构的弹道极限,针对仿真结果采用线性回归方法确定弹道极限方程的待定参数,获得单层板弹道极限方程.与试验结果的对比表明,综合建模方法得到的弹道极限方程具有更高的精度,适用于更加广泛的航天器防护结构.     

一级气体炮内弹道方程修正及仿真验证

根据一级气体炮的工作原理和特点,分析了现有一级气体炮内弹道方程存在的问题及原因,指出在一级气体炮内弹道计算时,气室容积和气室形状不能忽略。根据火炮内弹道计算,引入气室扩大系数与弹丸相对行程,重新推导虚拟质量系数中气体运动功修正项,并与理想气体状态方程、热力学基本方程、弹丸运动方程等联立推导出一种一级气体炮内弹道修正方程(修正方程2),将该修正方程与气体炮内弹道经典方程以及一种基于密度修正的气体炮内弹道修正方程(修正方程1)对比,并通过流体仿真软件FLUENT进行仿真验证。结果表明:3种方程在容积较小且气体工质分子质量较小时偏差很小;修正方程2与仿真结果基本相符,适用范围不受气室结构和气体工质的影响,验证了修正方程2的正确性和适用性。     

多孔药高低压室内弹道仿真与计算

为了准确对多孔发射药高低压室内弹道进行仿真计算,对高低压室内弹道的主要方程进行推导,建立了多孔发射药高低压室内弹道仿真模型。应用该模型对某40 mm低速榴弹内弹道进行仿真计算,获得了燃气压力、弹丸速度、弹丸过载等内弹道性能曲线。通过计算值和实测值一致性比较,验证了该数学模型的正确性,为多孔药高低压室发射装药结构设计提供了理论依据。基于Simulink仿真计算的方法,为可靠计算复杂的高低压室内弹道方程提供了一种简便的途径。     

基于遗传规划的激光制导炸弹弹道拟合

针对传统激光制导炸弹弹道拟合方法计算复杂而拟合精度低的缺陷和不足,提出基于遗传规划的激光制导炸弹弹道拟合方法。首先建立激光制导炸弹六自由度模型,求解多组弹道数据。然后采用最大最小值方法将弹道数据归一化,并建立合理的适应度评价函数、函数集和终止符集。最后运用遗传规划算法对弹道数据进行仿真拟合。结果表明,该方法的计算复杂度低且拟合精度高,符合实际工程需求。     

平面再入机动弹道经验公式设计法

在最佳弹道设计法的基础上,提出了一种新的机动弹道设计法-经验公式法;给出了各拟合系数的求法;通过仿真计算表明该方法计算简单,而且能设计出接近于最佳的机动弹道.     

复合增程弹火箭助推段弹道数据处理方法

以6自由度弹道方程为换算模型,采用最小二乘法拟合复合增程弹火箭助推段弹道的数据,换算出了火箭发动机在飞行中的推力～时间曲线.拟合结果可直接用于复合增程弹弹道分析计算.     

基于对象Petri网和可视化技术的弹道仿真方法研究

为了解决弹道仿真中弹道解算和解算结果实时动态表现两个关键问题,将面向对象与Petri网相结合应用于弹道仿真建模和仿真过程管理,从而较好的解决了弹道计算问题;运用Vega技术对弹道解算结果进行可视化显示,使得弹道仿真计算与结果动态展现有机结合。仿真结果表明,所采用对象Petri网和可视化技术有效的解决了弹道仿真中弹道解算和数据实时动态表现两个关键问题,对其它动态复杂系统的仿真也具有很好的借鉴作用。     

一维弹道修正引信阻尼弹道系数的优化与仿真

首先分析了影响一维弹道修正引信阻尼弹道系数选取的主要因素，提出了弹道解算时间和最大射程修正量的确定是计算最佳阻尼弹道系数的前提。最大射程修正量与射程扩展量相关联，在充分考虑射击诸元散布、修正前距离散布和修正后距离散布的基础上，提出了确定射程扩展量和最大射程修正量的基本公式，基于最佳阻尼弹道5纱数确定方法，给出了阻尼弹道第数仿真程序流程图，并列出了对某型号炮弹道进行仿真的计算结果。     

遗传算法解算弹道导弹再入弹道

基于弹道导弹再入段运动数学模型,提出了预定程序弹道再入突防的方法并进行了遗传算法解算突防弹道的研究。建立了以攻角随再入时间增长的变化量为编码对象的遗传算法模型并进行仿真计算。仿真结果表明,该算法能够实现预定程序再入弹道快速高精度的解算,具有工程的应用价值。     

某大口径炮射弹药最大射程角的研究

为确定某大口径炮射弹药的最大射程角及其与初速度的关系,采用解外弹道方法进行研究。给出了弹丸在直角坐标系中以时间t为自变量的运动方程组,在MATLAB／SIMULINK中建立了上述方程组模型,计算了射程角为50°～55°时的射程,拟合了射程与射程角的关系曲线,给出了上式关系曲线的等式方程。并计算了该炮射弹药在一系列不同初速下的最大射程角,拟合了最大射程角与初速的关系曲线,从拟合的曲线可以看出：最大射程角随着初速的增加而增加。实际结果证明,该方法具有方便、快捷的优点。     

最小二乘法重建主动段弹道及其精度分析

以最小二乘法为基础,引入离散的标准正交多项式,使计算过程中不涉及矩阵求逆运算.利用基于标准弹道生成的"外测数据"拟合了主动段弹道,分析了拟合精度并讨论了拟合曲线阶数及分段数对拟合精度的影响.仿真结果表明,根据弹道特性进行适当分段能获得较高的拟合精度,可用于弹道重建.     

一维弹道修正引信阻尼弹道系数的优化与仿真

分析了影响一维弹道修正引信阻尼弹道系数选取的主要因素,提出了弹道解算时间和最大射程修正量的确定是选取最佳阻尼弹道系数的前提.基于最佳阻尼弹道系数确定方法,对其选取过程进行了仿真.     

导气式步枪单发精度仿真分析方法

为研究导气式枪械射击精度,提出了射击精度仿真分析方案,在分析内弹道随机变量的基础上,建立内弹道方程并计算得到弹丸初速及其误差量; 通过仿真获取弹丸出枪口时的枪口跳动量及其误差量,同时考虑弹形系数及其误差量,建立随机外弹道方程,获得100 m射程处的立靶散布情况。经试验验证,枪口跳动量,立靶散布R50、R100的仿真计算结果与试验结果基本一致,误差小于15%。该方法可用于分析步枪的单发射击精度,在一定程度上能够支撑和指导枪械设计。     

基于曲线拟合的火箭助飞鱼雷关机方程求解方法

为提高火箭助飞鱼雷关机点计算速度。基于Chebyshev多项式拟合了火箭助飞鱼雷关机方程．可根据不同的射程快速解算助飞鱼雷关机点．实时控制射程。与常用的摄动制导关机方法相比．计算简洁、迅速。并对火箭助飞鱼雷进行了仿真计算．证明该方法可满足落点精度要求。