重力和風對三維多約束末制導性能的影響分析

張友安 寇昆湖 劉京茂 孫陽平

DOI：10.19297/j.cnki.41-1228/tj.2018.06.004

摘要：本文研究了重力和風的干擾對三維多約束末制導律性能的影響。首先，給出了考慮重力補償的三維多約束末制導律。然后，為便于分析風的干擾對導彈質心運動動力學方程組的影響，分別在縱向平面考慮了順風和逆風的影響，在側向平面考慮了正側風和負側風的影響，在此基礎上，進一步分析了前側風和后側風的影響，給出了各種風的干擾所產生的附加攻角或附加側滑角的計算公式或計算方法。最后，進行了仿真研究，仿真結果表明考慮重力補償的三維多約束末制導律能夠有效克服重力和風的干擾，滿足落角和末端攻角的約束。

關鍵詞：三維;多約束;末制導律;落角;末端攻角;風;重力

中圖分類號：TJ765;V249.1文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2018）06-0026-06[SQ0]

0引言

現有文獻已提出多種三維導引建模與導引律設計方法，包括雙平面分解法[1]、基于視線坐標系的建模方法[2-5]、球面坐標建模法[6]、微分幾何建模法[7]和李群建模法[8]等。為了提升打擊效果，文獻[9]提出了一種帶落角和末端攻角約束的二維最優末制導律，文獻[10]進一步將其從二維平面擴展到三維空間，得到一種便于工程實現的三維多約束末制導律，但沒有考慮重力和風的干擾影響。

實際飛行環境中風是客觀存在的，并對制導效果產生較大影響。有很多文獻在制導律研究中考慮了風的影響。文獻[11]針對防空導彈彈道跟蹤問題，基于滑模變結構理論設計了一種彈道跟蹤制導律，仿真分析了其抑制隨機風干擾的能力。文獻[12]針對激光駕束制導抗側風干擾問題提出了一種通過控制氣流側滑角大小來實現姿態修正的方案。文獻[13]針對巡飛彈航跡跟蹤過程受風速、風向影響的問題，提出了基于變增益虛擬參考點和系統外回路動態補償的非線性制導律。文獻[14]以無人機失去推力后如何使其跟蹤一條給定下滑直線為背景，提出了一種自適應非線性制導律方法，仿真驗證時考慮了常值風擾動的影響。文獻[15]建立了制導炸彈的動力學模型和相對側風的空氣動力模型，將三維比例導引律分解為縱向平面和側向平面比例導引律，采用黃金分割法得到了制導炸彈攻擊區。

本文在文獻[10]的基礎上，進一步研究了重力和風的干擾對三維多約束末制導律性能的影響，具體分析了順風、逆風、正側風、前側風和后側風等風況對導彈質心運動動力學方程組的影響，并給出了相應的風干擾所產生的附加攻角或附加側滑角的計算公式或計算方法，這是現有文獻所缺乏的。

根據仿真結果，導彈最大末端攻角出現在順風時，為1.63°，最小末端攻角出現在逆風時，為-1.72°，在各種風的干擾下末端攻角都能控制在0°左右;導彈最大末端側滑角出現在前側風時，為1.12°，最小末端側滑角出現在順風和逆風時，為0.12°，在各種風的干擾下末端側滑角也都能控制在0°左右。結果表明，導彈在上述六種風況下均能準確擊中目標，在俯仰通道和偏航通道都能夠滿足預設落角和末端攻角與末端側滑角的要求。

4結論

本文研究了重力和風的干擾對三維多約束末制導律性能的影響，分析了順風、逆風、正側風、前側風和后側風五種風況對導彈質心運動動力學方程組的影響，給出了各種風干擾所產生的附加攻角或附加側滑角的計算公式或計算方法。分別對導彈在無風、順風、逆風、正側風、前側風和后側風六種情況下進行了仿真分析，仿真結果表明了考慮重力補償的三維多約束末制導律具有較強的抗水平風干擾的能力。

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