[科普中国]-弹道仿真

简述

一般情况下，弹道仿真中均不考虑弹体的振动特性，即在弹体为刚体这一近似条件下进行仿真建模，此时仿真模型由导弹动力学模型和运动学模型构成。描述导弹动力学模型和运动学模型是非线性的一阶常微分方程组，这样一组方程，通常得不到解析解，只有在一些十分特殊的情况下，通过大量简化，方能求出近似方程的解析解。

然而，在导弹的弹道研究中进行比较精确的计算时，往往不允许进行过分的简化。因此，工程上多运用数值积分方法求解这一微分方程组。数值积分的特点在于可以获得导弹各运动参数的变化规律，但它只可能获得相应于某些初始条件下的特解，而得不到包含任意常数的一般解。在数值积分时，选取适当的步长，逐渐积分计算，计算量一般是很大的，故广泛采用数字计算机来解算导弹的弹道问题。

仿真系统设计在利用计算机编程求解弹道运动方程组时，必须首先选定计算方案，它包括数学模型、原始数据、计算方法、计算步长、初值及初始条件、计算要求等。不同的设计阶段，不同的设计要求，其所选取的计算情况是不相同的。如在方案设计阶段，通常选取质点弹道计算的数学模型，计算步长以弹道计算结果不发散为条件而定。而在设计定型阶段，应采用空间弹道的数学模型，计算用的原始数据必须经过多次试验确认后的最可信数据，计算条件及计算要求则要根据导弹设计定型的有关文件要求确定。

应用滑翔增程弹Simulink工具箱给提供了一个非常简单有效的可视化仿真建模环境，大大缩短了建模的周期，而且模型参数更加易于修改。因此，可以通过建立不同的控制方程研究不同下滑策略下的滑翔方案弹道。

平衡攻角滑翔方案事实上相当于控制鸭舵随弹道飞行姿态的变化而及时调整张开的舵偏角，然后根据俯仰气动力矩平衡方程计算出适当的平衡攻角，从而产生克服重力影响的升力，保证弹丸平稳地滑翔飞行，从而实现增程的效果。1

战术弹道导弹战术弹道导弹（TBM）的弹道运动可以看作是导弹绕地心质点的二体运动，因此进行TBM弹道仿真的关键是根据发射点和落点的经纬度计算弹道轨道根数。考虑导弹运动过程中地球自转所产生的落点经度的变化，研究建立了弹道轨道根数的求解方法，通过坐标变化方法对轨道根数进行了校验，并采用二体椭圆轨道运动理论实现了TBM的弹道仿真，仿真得到的发射点落点位置与给定的位置完全重合，从而对轨道根数进行了进一步的确认。2