[發(fā)明專利]一種電磁發(fā)射火箭轉(zhuǎn)彎段彈道設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111491238.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN114485265B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉蘇;汪瀲;黎桪;鄒延兵;左湛;周鑫;黃曉平;唐夢(mèng)瑩;劉李雷;楊凱銅;王志軍;岳小飛;劉克龍;段淑婧;彭彥召
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工火箭技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F41F3/04
• 分類號(hào): F41F3/04
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42235
• 代理人: 李恭渝

1.一種電磁發(fā)射火箭轉(zhuǎn)彎段彈道設(shè)計(jì)方法，其特征在于火箭進(jìn)入轉(zhuǎn)彎段后進(jìn)行轉(zhuǎn)彎段彈道設(shè)計(jì)，包括如下步驟

定義發(fā)射系，發(fā)射坐標(biāo)系OXYZ其坐標(biāo)原點(diǎn)位于發(fā)射原點(diǎn)，OY軸取過(guò)發(fā)射點(diǎn)的鉛垂線，向上為正，OX軸與OY軸垂直，指向理論射向，OZ軸與OX軸、OY軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系；

定義箭體系，箭體系OX₁Y₁Z₁其坐標(biāo)原點(diǎn)位于火箭質(zhì)心，OX₁軸與箭體縱對(duì)稱軸一致，指向頭部方向，OY₁軸垂直于OX₁軸，位于火箭縱對(duì)稱面內(nèi)，指向上方，OZ₁軸與OX₁軸、OY₁軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系；

相對(duì)于發(fā)射系建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，新的坐標(biāo)系原點(diǎn)與發(fā)射系原點(diǎn)重合，新的坐標(biāo)系的Y₂軸與發(fā)射系Y軸重合，X₂軸繞著Y₂軸隨箭體水平速度分量方向旋轉(zhuǎn)，X₂軸正向指向火箭速度水平分量方向，Z₂軸由右手定則確定；

在新的坐標(biāo)系OX₂Y₂Z₂下設(shè)計(jì)新攻角和新側(cè)滑角，所述新攻角是指箭體縱軸OX₁軸在新的坐標(biāo)系X₂OY₂平面的投影與OX₂的夾角，新側(cè)滑角是指火箭縱軸OX₁軸與新的坐標(biāo)系X₂OY₂平面的夾角；

計(jì)算新的坐標(biāo)系下的新姿態(tài)角；

將新的坐標(biāo)系下的新姿態(tài)角轉(zhuǎn)化為發(fā)射系姿態(tài)角；

所述新攻角α₁(t)計(jì)算式如下：

彈道設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，在[t₁,t₂]區(qū)間加入新攻角，攻角為拋物線形式，大于t₂后令新攻角回零；

新側(cè)滑角β₁(t)計(jì)算式如下：

彈道設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，在[t₃,t₄]區(qū)間加入新側(cè)滑角，所述新側(cè)滑角為常值，大于t₄后令新側(cè)滑角回零；

其中α_k、β_k為設(shè)計(jì)值，這兩個(gè)設(shè)計(jì)值分別與軌道半長(zhǎng)軸、軌道傾角呈現(xiàn)單調(diào)遞增、單調(diào)遞減的關(guān)系，通過(guò)調(diào)整這兩個(gè)值來(lái)滿足軌道半長(zhǎng)軸和軌道傾角的要求,迭代式如下：

其中：

I--當(dāng)前軌道傾角；

a--當(dāng)前軌道半長(zhǎng)軸；

I_MB--目標(biāo)軌道傾角；

a_MB--目標(biāo)軌道半長(zhǎng)軸；

所述α_k、β_k的初值選取范圍一般為[-20°、20°]、[-30°、30°]；

所述新的坐標(biāo)系下的新姿態(tài)角的計(jì)算方法為：

將積分過(guò)程中計(jì)算的發(fā)射系速度轉(zhuǎn)至新的坐標(biāo)系，計(jì)算方式如下：

計(jì)算新的坐標(biāo)系相對(duì)發(fā)射系轉(zhuǎn)過(guò)的角度，也就是當(dāng)前速度分量相對(duì)射向的角度，計(jì)算方式如下：

將發(fā)射系速度[Vfx,Vfy,Vfz]轉(zhuǎn)至新的坐標(biāo)系[Vx,Vy,Vz]，計(jì)算方式如下：

計(jì)算新的坐標(biāo)系下的新彈道傾角θ和新彈道偏角σ，由于新坐標(biāo)一直在射面內(nèi)，所以新彈道偏角σ為零，新彈道傾角計(jì)算方式如下：

計(jì)算新的坐標(biāo)系下的新俯仰角和新偏航角ψ，計(jì)算方式如下：

ψ＝β₁(t)

令新的坐標(biāo)系下新滾轉(zhuǎn)角λ＝0；

所述將新的坐標(biāo)系下的新姿態(tài)角轉(zhuǎn)化為發(fā)射系姿態(tài)角的具體轉(zhuǎn)化方法如下：

由新的坐標(biāo)系下的新俯仰角和新偏航角ψ，計(jì)算發(fā)射系下的俯仰角和偏航角ψ_f，計(jì)算方法如下，

計(jì)算由箭體系到新的坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化矩陣，計(jì)算如下：

M_DT2FS1＝M_FS12DT^-1

計(jì)算新的坐標(biāo)系到發(fā)射系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化矩陣，計(jì)算如下：

計(jì)算發(fā)射系俯仰角與偏航角ψ_f，計(jì)算方式如下：將箭體系X₁軸單位向量[1,0,0]投影至發(fā)射系，

ψ_f＝-arcsin(r_z)。