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海上航天器发射技术,导弹发射精度及影响因素

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:发射精度是指导弹在特征位置偏离理论弹道的程度和偏离的性质。图3.3导弹散布概念示意由于发射和飞行过程的系统干扰和随机干扰,实际弹道不可避免地将偏离理论弹道。导弹在发射阶段的精度受两个因素的影响,即初始扰动与飞行扰动。3)定向器的结构型式导弹从不同时滑离的定向器上发射时,将出现头部下沉现象,使导弹产生一个横向角度和角速度。而导弹从同时滑离的定向器上发射时则无此现象。

海上航天器发射技术,导弹发射精度及影响因素

发射精度是指导弹在特征位置偏离理论弹道的程度和偏离的性质。导弹的特征位置一般选在起控点所在的空间位置。理论弹道是导弹在发射或飞行中不受干扰时的弹道,是理论值。理论弹道穿过特征平面上的点称为理论落点,这个点是理论上的交点,图3.3所示。在图3.3中,Ot为散布中心;O为理论落点;O1为发射点;1是实际弹道;2是平均弹道;3是理论弹道;4是特征平面。

图3.3 导弹散布概念示意

由于发射和飞行过程的系统干扰和随机干扰,实际弹道不可避免地将偏离理论弹道。实际弹道与特征平面的交点将偏离理论弹道与特征平面的交点而产生偏差。由于随机干扰的存在,对同一个目标发射一组导弹,每发导弹的实际弹道也不相同,弹道的平均值叫平均弹道,平均弹道与特征平面的交点叫散布中心。散布中心相对理论交点的偏差是系统误差造成的,可以用修正的办法减小。各发导弹的实际弹道在特征平面的交点分布在散布中心周围。这种散布是由随机干扰造成的,因此其偏差的大小和方向只存在统计规律,可以用统计方法进行预计和控制。

起控点的散布并不直接决定导弹能否击中目标,因为导弹能否击中目标主要取决于制导精度。尽管如此,大多数导弹对起控点散布都有一定要求,不同的制导系统有不同的要求。例如雷达跟踪无线电指令制导系统,当发射精度不能满足要求时,导弹有可能不能进入雷达波束,即使能够进入雷达波束,在引导段,为纠正导弹过大的偏差需要较长时间才能过渡到制导段,从而限制了导弹杀伤区近界。

导弹在发射阶段的精度受两个因素的影响,即初始扰动与飞行扰动。导弹从定向器上完全脱离时的弹道偏差叫初始扰动。导弹在无控飞行中的弹道偏差叫飞行扰动。

引起导弹扰动的因素有两大类:一类是确定性的,对它们的规律和数值事先可以预测;另一类是随机性的,它们只有统计学中的数字特征。如果对这两类扰动不加控制,它们都可能使弹道在特征平面处的偏差和散布增大,使发射精度降低。发射动力学的研究在很长一个时期内,是为了预测系统偏差,以便进行瞄准修正,同时分析随机散布,以减小它的影响。但是,其后来转向利用初始扰动补偿飞行扰动的研究。人们不再认为初始扰动总是有害的,不再认为初始扰动越小越好。

1.影响初始扰动的因素

由于各种因素的影响,导弹在定向器上的运动姿态会受到扰动。在从定向器上滑离的瞬间,导弹的纵轴及质心的速度矢量不沿定向器轴线所确定的理论射向,并有一横向转动的角速度与频率。

影响初始扰动的因素有以下几个方面。

1)初始瞄准误差

初始瞄准误差是指导弹的实际瞄准线与理想瞄准线之间的偏差。瞄准角的变化(角转动)可以延伸成重要的弹道偏差。引起初始瞄准误差的影响因素很多,主要有:

(1)目标跟踪雷达、指挥仪和发射装置的标定误差,以及雷达和发射装置的调平误差;

(2)指挥仪的计算误差及随动系统的动态误差;

(3)定向导轨各导向面的平直度和平行性、导弹定向钮与导轨导向面间的配合间隙;

(4)瞄准机的空回量;

(5)作用于发射装置上的载荷不平衡所造成的瞄准线的变化。

2)弹-架系统的振动(www.xing528.com)

弹-架系统的振动将使导弹产生非零的横向角度和角速度,是造成导弹散布的重要原因。许多学者曾用不同的动力学模型和分析方法对系统进行了大量的研究,有效地揭示了影响振动的各种因素,这些因素对振动影响的基本规律是相同的。当然,对不同的分析对象和条件,具体数据是不同的。这些因素包括:

(1)发射间隔和次序的影响。在多联发射装置中,改变导弹连续发射的间隔和次序可以把散布控制在一定范围之内。合理的发射间隔与弹-架系统的固有频率有关,应避开出现共振的区间,即要考虑发射间隔与弹-架系统固有周期的相容性

(2)结构参数随机散布的影响。结构的刚度、惯性、地面刚度等的散布都影响系统的振动,造成初始扰动的变化。几乎所有的分析都指出,适当增加刚度可以减小初始扰动,但是这样做往往会使结构的质量增加,这一点在结构设计时是要注意的。

(3)激励因素随机散布的影响。火箭发射时,作用在弹-架系统上的激励因素有风载、推力大小的散布、推力偏心的方向与数量的散布、燃气流的作用、使自旋导弹质量分布不均匀的不平衡力、闭锁力等。这些载荷的作用点、方向及大小均是时间的函数,且随机波动,所以引起系统的随机振动。特别是燃气流的作用,会引起发射装置的振动,增大初始扰动,在多联发射装置中它是非常重要的影响散布的因素。此外,在管式或箱式定向器中,不对称的燃气流作用在导弹上也给予附加扰动。

(4)导弹在定向器上运动时跳动的影响。导弹发射时,如果在定向器上出现跳动现象,系统的振动就要增大,初始扰动也要增大。出现跳动的可能性与系统的刚度导轨导向面的不平直度、闭锁器切断时闭锁力的大小有关。

3)定向器的结构型式

导弹从不同时滑离的定向器上发射时,将出现头部下沉现象,使导弹产生一个横向角度和角速度。而导弹从同时滑离的定向器上发射时则无此现象。

当要尽量减少初始扰动角速度时,滑离长度可作为重要的参数来考虑。可选择适当的长度,以达到较高的精度。滑离长度的增加将使初始扰动角速度增加,但滑离长度增大到一定程度后,初始扰动角速度开始减小,或变化缓慢。在不同的滑离长度下,一组导弹中的每一发导弹的散布范围是不同的,有一散布最小的滑离长度存在。

导轨导向面不平直,会使导弹在上面运动时产生横向运动和转动,并引起弹-架系统的振动,增大初始扰动。

4)运动载体的影响

在运动中的载体(舰艇、飞机、火车)上发射导弹时,导弹的滑离速度和方向将要改变,这也会影响导弹的散布。

载体受海浪、大气或路面的影响,其运动是随机的,而载体的刚度一般是非线性的,而且也有散布,所以它所引起的初始扰动也有散布。

2.影响飞行扰动的因素

在导弹滑离后的无控飞行中,造成散布的主要原因有:

(1)发动机推力偏心及总冲的不重复性;

(2)自旋导弹的质量分布不均匀;

(3)导弹的弹性变形,长细比大的导弹,当被约束在发射装置上时,弹体内储存有弯曲变形的能量,在飞行中的某个时间,尤其在燃料燃烧期间,如果能量释放出来,将引起导弹的振动,这将影响弹道的散布;

(4)横风、尾翼偏置等。

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