钟扬威, 王良明, 常思江, 傅健

(南京理工大学 能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094)



基于Kane方法的双旋弹飞行动力学建模及仿真

钟扬威, 王良明, 常思江, 傅健

(南京理工大学 能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094)

针对双旋弹飞行动力学建模,提出了基于Kane方法建立树形多刚体系统动力学方程的方法。分析了双旋弹后体和前体的运动,并分别建立了其动力学方程,综合得到了双旋弹的七自由度飞行动力学方程。基于四元数转换,建立了双旋弹转动运动学方程。通过编程对双旋弹的无控和有控运动特性进行了仿真分析。结果表明,双旋弹无控时以小迎角稳定飞行;有控飞行时弹体产生配平迎角,且纵向和横向修正会出现交叉耦合。

飞行动力学; 多体系统动力学; Kane方法; 双旋弹

0　引言

近年来,双旋弹作为一种极具潜力的二维弹道修正弹,引起了国内外众多专家学者的关注。双旋弹由地面火炮平台发射,采用低成本GPS/MIMU等测量弹丸的速度、位置、姿态等信息,通过预测算法快速预测弹丸的落点,获得落点与预定目标距离和方向的二维偏差信息。弹载控制系统根据预测落点偏差信息和弹道修正策略,形成距离和方向修正指令,由鸭舵执行机构按规定的时序修正弹丸的落点和方向偏差。鸭舵执行机构(前体)安装在弹丸头部,与后体由滚转轴承连接,在飞行过程中前体以低速绕弹体纵轴旋转[1-2]。

与传统旋转弹相比,双旋弹多了一个滚转自由度,弹道修正阶段还会受到鸭舵控制力和控制力矩的作用,使得其飞行动力学模型不同于传统弹箭。……