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出版时间 :
现代导弹制导控制(第2版)
0.00     定价 ¥ 95.00
罗湖图书馆
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  • ISBN:
    9787030742339
  • 作      者:
    杨军,等
  • 出 版 社 :
    科学出版社
  • 出版日期:
    2024-05-01
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内容介绍
《现代导弹制导控制(第2版)》重点论述导弹制导控制的基本理论,系统介绍导弹制导控制的基本原理、工程问题、综合实例、试验技术和先进制导控制技术。《现代导弹制导控制(第2版)》共24章,内容包括:绪论、导弹制导控制基本原理、目标特性与环境、导弹弹体动力学、导弹制导控制系统元部件、导弹四类飞行控制系统、工程设计中的控制问题、导弹制导系统分析与设计一般理论、四种制导系统以及两个导弹实例的制导控制系统、工程设计中的制导问题、导弹制导系统干扰环境与抗干扰技术、导弹制导控制系统仿真试验技术和飞行试验、先进导弹控制技术、先进导弹制导技术、新一代导弹制导控制前沿技术及展望。《现代导弹制导控制(第2版)》既有深入浅出的理论推导,又有作者多年从事相关领域研究工作的工程经验积累。读者通过学习《现代导弹制导控制(第2版)》,既能对导弹制导控制系统的基本知识有系统的了解,又能深入掌握相关的专业技术。
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精彩书摘

第1章 绪论
  导弹是一种携带战斗部,依靠自身动力装置推进,由制导系统导引控制飞行航迹,导向目标并摧毁目标的飞行器。导弹通常由战斗部、制导系统、发动机装置和弹体结构等组成。
  1.1 战术导弹发展史
  战术导弹(tactical missile)是用于毁伤战役战术目标的导弹,其射程通常在1000km以内,多属近程导弹。它主要用于打击敌方战役战术纵深内的核袭击兵器、集结的部队、坦克、飞机、舰船、雷达、指挥所、机场、港口、铁路枢纽和桥梁等目标。20世纪50年代以后,常规战术导弹曾在多次局部战争中被大量使用,成为现代战争中的重要武器之一。
  在战术导弹的发展过程中,拓展可打击目标的类型和提高制导精度是战术导弹发展的重要目标,而这离不开制导控制技术的发展与推动。
  1.1.1 面空导弹发展史
  面空导弹是指从陆地或舰艇发射,用于拦截空中来袭目标的导弹。昀早的面空导弹是20世纪40年代初德国研制的“龙胆草”和“蝴蝶”亚音速地空导弹与“莱茵女儿”和“瀑布”超音速地空导弹。
  迄今为止,面空导弹已经发展了八十多个春秋,经历了四个发展时期,发展了四代。现在正处于第四代面空导弹快速发展时期,探索新一代面空导弹的发展途径。据不完全统计,世界各国已研制出的面空导弹型号超过130种,现役型号约百种。
  1. **代面空导弹
  20世纪50年代研制并装备的**代面空导弹,主要是为了解决飞机和高射炮无法打击中高空进入的轰炸机和侦察机的问题,多属于中高空远程面空导弹,其作战距离一般在50~100km,作战高度约为30km。
  **代面空导弹大多采用无线电指令制导,使用液体或固体火箭发动机。由于采用分立元器件,导弹发射质量大,地面设备庞大,空中和地面机动性能差,抗干扰能力差,使用和维护复杂,因此多数型号的**代面空导弹现已退役。**代面空导弹的主要代表型号有“波马克”、SA-2和“奈基2”等。
  2. 第二代面空导弹
  20世纪50年代中后期至70年代初,由于**代面空导弹低空性能差,空袭作战飞机在提高性能的同时,普遍采用低空、超低空突防和电子对抗作战模式,促使世界各国开始研制并装备具有低空和超低空能力的第二代面空导弹,与**代面空导弹共同形成全空域火力配系。
  第二代面空导弹的特点是为了解决导弹制导精度问题,将目标探测装置都设计到导弹上。昀主要的制导系统类型是被动红外寻的制导和半主动雷达寻的制导。导弹采用复合制导,即在导弹不同飞行阶段使用多种不同的导引方法完成全程控制任务。不同导引和控制方法的采用,大大提高了导弹的作战距离和抗干扰能力。推进系统广泛采用固体火箭发动机,极大地缩短了反应时间。
  这些技术的采用,使第二代面空导弹在低空飞行能力、制导精度、抗干扰能力、系统自动化程度和可靠性等方面得到明显提高,主要代表型号有“霍克”、“标准-1”、SA-6、“罗兰特”等。
  3. 第三代面空导弹
  从20世纪70年代中期开始,干扰、机动、饱和攻击、低可探测性目标和战术导弹成为战场上的主要威胁。针对这些变化而研制出第三代面空导弹,着力于提高抗干扰和抗饱和攻击能力、对付多目标和低可探测性目标能力,提高武器系统自动化程度。
  第三代面空导弹更多选用复合制导体制,制导雷达普遍采用相控阵雷达体制和多目标通道技术。第三代面空导弹采用垂直发射技术,具有全空域作战、对付多目标、抗饱和攻击能力,其命中精度和火力密度大幅度提高,武器系统的快速机动性、生存能力、可靠性和可维护性也得到进一步提高。第三代面空导弹经改进后还具有一定的反战术弹道导弹能力,主要代表型号有“爱国者”、“标准-2”和S-300等。
  4. 第四代面空导弹
  20世纪80年代中期至90年代,隐身飞机、战术弹道导弹、巡航导弹和各类精确制导弹药进入空袭兵器行列,“空地一体战”和“大纵深立体战”等作战理论改变了空袭作战模式,大纵深、立体化攻击、防区外攻击和饱和攻击等战术得到广泛使用。针对这些威胁,第四代面空导弹开始发展。
  第四代面空导弹更加强调反弹道导弹能力,具有射程更远、目标通道更多、平均速度更高、发射质量更轻、制导精度更高等特征。其在脉冲发动机技术、直接力气动力复合控制技术、定向战斗部和直接碰撞动能杀伤技术、固态有源相控阵雷达技术以及红外成像、毫米波末制导等关键技术上取得突破性进展,命中精度达到新的水平,昀大脱靶量趋于零,实现直接碰撞杀伤。
  *具有代表性的第四代面空导弹是美国推出的“萨德”和PAC-3,这两种导弹构成了大气层内外末段高低两层拦截系统。
  1.1.2 空空导弹发展史
  美国海军军械测试站从1946年开始研制真正意义上的空空导弹,至今发展了将近八十年,从无到有、从弱到强,发展成为一个庞大的系列,形成了红外和雷达两种制导体制互补搭配使用的空空导弹。它是机载武器中出现较晚但发展昀快的一类武器。战争是空空导弹发展的原动力,技术突破推动其更新换代。按照导弹的攻击方式和采用的标志性技术划分,世界各国公认空空导弹已走过四代的发展历程。
  1. **代空空导弹
  20世纪50年代,**代空空导弹开始服役,实现了空空导弹从无到有的跨越,使飞行员有了在航炮射程以外摧毁目标的武器。**代空空导弹就建立了红外与雷达两种制导体制,此后两种制导体制一直并存,并沿着各自的道路发展。**代红外弹采用单元非制冷的硫化铅探测器,工作在近红外波段,只能探测飞机发动机尾喷口的红外辐射。**代雷达弹采用雷达驾束制导模式,载机雷达的主波束时刻指向目标,导弹需要沿载机波束飞向目标。
  **代空空导弹主要用于攻击亚音速轰炸机。由于技术上的限制,飞行员在战术使用上只能从目标的尾后采用追击方式进行攻击,这对载机的占位提出了很高的要求,在空战中很难觅得发射时机。同时**代空空导弹射程有限,机动能力差,目标稍作空中机动,就很容易将导弹摆脱。**代空空导弹作战使用情况并不理想,实战命中率只有10%左右。**代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9B、苏联的K-13等,**代雷达弹的典型代表有美国的“猎鹰”AIM-4A、“麻雀”AIM-7A和中国的PL-1等。
  2. 第二代空空导弹
  第二代空空导弹于20世纪60年代中期开始服役,重点解决了**代空空导弹在空战中暴露出的性能和可靠性问题。从这一代开始,逐渐形成近距用红外导弹、中距用雷达导弹的作战运用体系。第二代红外弹采用单元制冷硫化铅或锑化铟探测器,敏感波段延伸至中红外波段,探测灵敏度提高,可探测飞机发动机的尾焰。第二代雷达弹采用圆锥扫描式连续波半主动雷达制导,具有一定的上视前侧向攻击目标的能力。同时针对**代空空导弹的性能问题,对导弹气动外形、推进系统、引战系统等进行了改进,使导弹的攻击包线有所扩大。
  第二代空空导弹主要用于攻击超音速轰炸机和歼击机,飞行员可以从目标尾后的较大范围内进行攻击,增加了战术使用灵活性。从实战效果看,存在的主要问题是低空下视能力差,机动能力有限,难以对付高机动目标,不能适应战机间的格斗需要。尽管如此,第二代空空导弹在空战中的使用率仍有所提高,其逐渐取代机炮成为主战武器。这一时期的空空导弹代表:红外弹有美国的“响尾蛇”AIM-9D、苏联的“蚜虫”P-60等,雷达弹有美国的“麻雀”AIM-7D等。
  3. 第三代空空导弹
  20世纪80年代是空空导弹发展的黄金时期。对**、二代空空导弹研制道路与实践经验教训的归纳总结,结合精确制导技术的发展,使第三代空空导弹的技术升级做到了有的放矢。第三代红外弹采用高灵敏度单元或多元致冷锑化铟探测器,能够从前侧向探测目标,具有离轴发射能力,机动过载达35g以上。第三代雷达弹采用了单脉冲半主动导引头,具有下视下射能力。数字自动驾驶仪的引入,以及发动机、引信、战斗部等组件水平的提高,使这一代空空导弹的性能得以全面提升,具有“全高度、全方位、全天候”作战能力,可以全向攻击大机动目标。
  第三代空空导弹的战术运用灵活性大幅提高,其真正具备了近距格斗与超视距作战能力,战术运用日趋成熟。第三代空空导弹的问题集中体现在导弹抗干扰能力不足和半主动雷达导引体制自身的缺陷上。第三代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9L、苏联的P-73和中国的PL-9C等。第三代雷达弹的典型代表有美国的“麻雀”AIM-7F、英国的“天空闪光”等。
  4. 第四代空空导弹
  20世纪后20年的几次局部战争表明,空中力量强弱对战争胜负起着至关重要的作用,空空导弹作为空战的主要武器,成为世界军事强国优先发展的装备。第四代空空导弹呈现诸强割据、百花齐放的局面,美、俄、欧等军事强国/地区均有优秀的导弹代表型号。值得一提的是,我国实现了第四代空空导弹的自主研制,成为世界空空导弹版图新的一员。
  为满足空战全面迈入信息化体系对抗的新要求,第四代空空导弹主要解决了探测性能不足、抗干扰能力弱和半主动制导的体制缺陷问题。这一时期,红外成像探测、主动雷达导引、复合制导、大攻角气动外形和飞行控制技术的发展与应用,奠定了第四代空空导弹发展的技术基础。随着第四代空空导弹的服役,空战真正进入了超视距时代,空空导弹成为空战效能的倍增器。
  第四代红外弹采用了红外成像制导、小型捷联惯导、气动力/推力矢量复合控制等关键技术,能有效攻击载机前方±90°范围的大机动目标,具有较强的抗干扰能力,可以实现“看见即发射”,降低了载机格斗时的占位要求。第四代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9X、英国的ASRAAM(现属于欧洲导弹集团)、以德国为主多国联合研制
  的IRIS-T等。
  1.1.3 反坦克导弹发展史
  反坦克导弹是用于击毁坦克和其他装甲目标的导弹,20世纪50年代中期由法国率先投入使用,继而在众多国家掀起研制高潮。其发展经历了四个阶段,至今已经成为昀有效的反坦克武器之一。
  1. **代反坦克导弹
  **阶段在20世纪50~60年代,**代反坦克导弹的主要产品为**代手控反坦克导弹。其典型型号为苏联的AT-3、中国的HJ-73等。**代反坦克导弹采用目视瞄准和手动操纵的制导方式。由于射手的反应能力低,因此弹速不能太快,以免射手暴露时间长,安全性低。另外,由于导弹制导回路的校正由人脑完成,因此射手训练困难,命中精度低,射击死区大。当前,这一代反坦克导弹已基本退役。
  2. 第二代反坦克导弹
  第二阶段在20世纪70~80年代,第二代反坦克导弹的主要产品为红外半自动有线制导反坦克导弹。其典型型号为美国的“龙”式反坦克导弹和“陶”式反坦克导弹,欧洲的“米兰”反坦克导弹,俄罗斯的AT-4、AT-7,中国的HJ-8、HJ-9等。第二代反坦克导弹采用了三点法半自动瞄准线指令制导方式,射手只需保持将瞄准具十字线压在目标上,即可保证命中目标。由于是半自动操作,允许弹速提高。这样,一方面使导弹飞行时间缩短,减少了射手暴露时间,缩短了昀小使用射程;另一方面减小翼面和舵面尺寸,采用折叠翼或卷弧翼进行管式发射,从而提高了可靠性。这种制导方式的缺点是,在导弹的飞行过程中,射手需一直瞄准目标,所以有可能遭到敌方的攻击。由于目标和导弹同时存在于测角仪视场内,因此敌方可通过施放红外诱饵,对发射方进行干扰。
  为了解决坦克正面装甲太厚,从而难于攻击的问题,一些第二代反坦克导弹采用了掠飞攻顶方案。此方案令导弹在瞄准线上方一定高度飞行,当导弹接近目标时,向下斜置的破甲或爆炸成型战斗部被启动,直接攻击目标顶装甲,这样可以大大提高对装甲目标的毁伤效能。目前采用此方案的典型反坦克导弹有美国的TOW-2B、“掠夺者”(Predator),瑞典的“比尔”(Bill)反坦克导弹等。

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前言
第1章 绪论1
1.1 战术导弹发展史1
1.1.1 面空导弹发展史1
1.1.2 空空导弹发展史3
1.1.3 反坦克导弹发展史4
1.2 战术导弹制导控制系统发展史6
1.2.1 弹载导航系统发展史6
1.2.2 导引系统发展史8
1.2.3 飞行控制系统发展史10
1.3 制导系统的智能化发展11
1.4 本书主要内容13
本章要点13
习题14
第2章 导弹制导控制基本原理15
2.1 导弹控制的基本原理15
2.1.1 作用在导弹上的力和力矩15
2.1.2 导弹的气动外形与操纵特点17
2.1.3 反馈在导弹控制中的应用18
2.1.4 导弹的控制方式19
2.2 制导系统功用和组成20
2.3 导弹制导系统分类21
2.3.1 自主制导系统21
2.3.2 遥控制导系统22
2.3.3 自动寻的制导系统23
2.3.4 复合制导系统23
2.4 导弹控制系统分类24
2.5 制导控制系统的设计方法24
2.5.1 制导控制系统的设计特点24
2.5.2 制导控制系统的研究和设计方法25
2.6 制导控制系统的要求25
2.6.1 制导控制系统的基本要求25
2.6.2 制导控制系统的品质标准27
2.7 导弹制导控制系统面临的理论问题30
本章要点31
习题31
第3章 目标特性与环境32
3.1 目标特性32
3.1.1 空中目标特性32
3.1.2 地面目标特性33
3.1.3 海上目标特性34
3.2 目标的典型运动形式34
3.3 目标的红外辐射特性和雷达散射特性35
3.3.1 目标的红外辐射特性35
3.3.2 目标的雷达散射特性36
3.4 空气动力环境37
3.5 干扰特性38
本章要点38
习题38
第4章 导弹弹体动力学40
4.1 导弹弹体动力学传递函数40
4.1.1 轴对称导弹小扰动线性化模型40
4.1.2 导弹刚体运动传递函数42
4.2 导弹弹体动力学特性的基本要求43
本章要点49
习题49
第5章 导弹制导控制系统元部件50
5.1 传感系统50
5.2 导引头51
5.2.1 导引头的功用及组成原理51
5.2.2 导引头的分类52
5.2.3 导引头稳定位标器方案52
5.3 导航系统56
5.3.1 惯性导航系统56
5.3.2 卫星导航系统57
5.3.3 天文导航系统58
5.3.4 地图匹配系统59
5.3.5 组合导航系统60
5.4 一体化制导组件60
5.4.1 一体化制导组件的基本概念60
5.4.2 一体化制导组件的关键技术60
5.5 舵系统61
5.5.1 舵系统分类61
5.5.2 舵系统对控制系统的影响63
本章要点64
习题64
第6章 导弹姿态控制系统分析与设计65
6.1 倾斜运动稳定与控制65
6.1.1 倾斜运动稳定系统的基本任务65
6.1.2 倾斜运动动力学特性66
6.1.3 倾斜角速度稳定系统66
6.1.4 倾斜角稳定系统69
6.1.5 倾斜角控制系统71
6.1.6 倾斜角控制系统应用实例72
6.2 俯仰/偏航运动稳定与控制74
6.2.1 俯仰/偏航通道姿态角控制的基本任务74
6.2.2 俯仰/偏航通道姿态角控制系统74
6.2.3 姿态陀螺仪飞行控制系统76
本章要点77
习题77
第7章 导弹法向过载控制系统分析与设计78
7.1 法向过载控制的基本任务78
7.2 四种典型的导弹法向过载控制系统79
7.2.1 开环飞行控制系统79
7.2.2 速率陀螺仪飞行控制系统80
7.2.3 积分速率陀螺仪飞行控制系统81
7.2.4 加速度计飞行控制系统81
7.3 设计实例82
7.3.1 导弹角速率反馈系统设计实例82
7.3.2 导弹法向过载控制系统设计实例85
7.4 其他类型的导弹法向过载控制系统简介87
7.4.1 其他几种典型的导弹法向过载控制系统结构87
7.4.2 双加速度计飞行控制系统88
本章要点89
习题89
第8章 导弹速度控制系统分析与设计90
8.1 速度控制系统的基本任务90
8.2 俯仰角控制方案90
8.3 发动机推力控制方案90
8.3.1 多脉冲固体火箭发动机推力控制91
8.3.2 变推力火箭发动机推力控制92
8.3.3 航空发动机推力控制92
8.3.4 固体火箭冲压发动机推力控制94
8.4 变阻力控制方案95
8.4.1 阻力器速度控制方案95
8.4.2 机动飞行速度控制方案96
本章要点97
习题97
第9章 导弹位置控制系统分析98
9.1 高度控制系统98
9.1.1 导弹的纵向控制系统组成98
9.1.2 纵向控制系统的传递函数与结构图99
9.1.3 纵向控制系统分析102
9.2 导弹的航向偏差控制106
9.2.1 导弹航向角稳定回路分析106
9.2.2 导弹侧向质心稳定系统109
9.2.3 基于航路点的偏差计算109
本章要点110
习题110
第10章 工程设计中的控制问题111
10.1 导弹弹体动力学特性的稳定问题111
10.1.1 引言111
10.1.2 力矩平衡式舵机自适应原理112
10.1.3 自振荡自适应驾驶仪工作原理113
10.1.4 捷联惯导数字式自适应自动驾驶仪原理114
10.2 导弹控制的空间稳定问题116
10.3 导弹弹性弹体飞行控制118
10.3.1 问题的提出118
10.3.2 敏感元件安装位置的选择118
10.3.3 弹性弹体控制系统的相位稳定和增益稳定119
本章要点123
习题124
第11章 导弹制导系统分析与设计一般理论125
11.1 导弹制导系统简介125
11.1.1 导弹制导系统的设计依据125
11.1.2 导弹制导系统的设计任务127
11.1.3 导弹制导系统设计的基本阶段130
11.2 导弹制导系统分析法130
11.2.1 导弹制导系统解析分析法130
11.2.2 导弹制导系统仿真分析法131
本章要点138
习题139
第12章 导弹自主制导系统分析140
12.1 自主制导预定弹道的形成140
12.2 自主制导控制信号的形成方法141
12.2.1 自主制导控制信号开环形成方法141
12.2.2 自主制导控制信号闭环形成方法142
12.3 惯性自主制导142
12.4 惯性/卫星组合自主制导143
12.5 惯性/地图匹配组合自主制导145
12.5.1 “战斧”巡航导弹基本情况介绍145
12.5.2 “战斧”巡航导弹自主制导系统分析145
12.6 惯性/天文导航组合自主制导147
本章要点147
习题148
第13章 导弹遥控制导系统分析与设计149
13.1 遥控制导导引方法149
13.2 遥控制导误差信号的形成150
13.3 遥控制导系统基本装置及其动力学特性151
13.3.1 导弹/目标观测跟踪装置及其动力学特性151
13.3.2 指令形成装置及其动力学特性153
13.3.3 无线电遥控装置及其动力学特性154
13.4 导弹-目标在遥控制导中的运动学关系154
13.5 遥控制导系统动力学特性和精度分析155
13.5.1 遥控指令制导系统结构图155
13.5.2 分析结构图及其变换157
13.5.3 动态误差的计算158
13.5.4 制导指令的形成及动态制导误差的减小方法159
13.5.5 重力对动态制导误差的影响161
13.5.6 随机制导误差161
13.6 驾束制导系统分析与设计162
13.6.1 计算结构图162
13.6.2 动力学特性校正163
13.6.3 动态制导误差和随机制导误差163
本章要点164
习题164
第14章 “萨姆-2”防空导弹制导控制系统分析165
14.1 “萨姆-2”防空导弹简介165
14.2 制导控制系统各部分的传递函数165
14.3 导弹稳定控制系统168
14.3.1 自动驾驶仪工作过程169
14.3.2 自动驾驶仪回路分析170
14.4 导弹制导控制系统172
14.4.1 串联微积分校正网络的作用172
14.4.2 半前置点法的工程实现174
14.4.3 制导回路非线性元件的作用176
本章要点176
习题177
第15章 导弹自动寻的制导系统分析与设计178
15.1 自动寻的制导导引方法178
15.1.1 自动寻的制导系统组成原理178
15.1.2 自动寻的制导导引方法的分类与弹道特性179
15.1.3 自动寻的过程的基本特性181
15.2 制导误差信号的形成方法181
15.3 运动学环节、方程和传递函数183
15.4 制导信号的形成185
本章要点185
习题185
第16章 “响尾蛇”空空导弹制导控制系统分析187
16.1 “响尾蛇”空空导弹发展史187
16.2 AIM-9B空空导弹简介188
16.2.1 AIM-9B空空导弹的*特技术188
16.2.2 AIM-9B空空导弹模块化舱段结构189
16.3 制导控制系统组成原理189
16.4 飞行控制系统分析190
16.4.1 陀螺舵倾斜稳定系统190
16.4.2 斜置陀螺舵俯仰/偏航通道增稳作用分析192
16.5 制导系统分析与设计192
本章要点194
习题195
第17章 导弹复合制导系统分析与设计196
17.1 复合制导的基本概念196
17.2 制导模式197
17.3 交接段的误差与截获198
17.4 中远程空空导弹中制导技术198
17.4.1 中制导导引律概述198
17.4.2 几种中制导导引律的性能比较199
17.4.3 结论200
17.5 巡航导弹地形跟随技术与地形规避技术200
17.5.1 地形跟随技术201
17.5.2 地形规避技术203
17.6 精确制导弹道导弹制导技术203
本章要点204
习题204
第18章 工程设计中的制导问题205
18.1 红外导引头-弹体运动耦合分析205
18.1.1 制导系统局部小回路数学模型205
18.1.2 小回路临界稳定状态分析205
18.1.3 K.对其他控制性能的影响206
18.2 雷达导引头天线罩瞄准误差分析208
18.2.1 天线罩瞄准误差产生的原因209
18.2.2 天线罩瞄准误差斜率影响分析209
18.2.3 天线罩
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