导弹飞行力学
——飞行轨迹
一、飞行力学的发展
•出现
绪
论•二次世界大战前
•二战期间和战后
•60年代以后
二、分类
飞机飞行力学
直升机飞行力学导弹飞行力学
空间飞行器飞行力学
三、包括
飞行器气动力特性计算与分析导弹气动力计算飞行弹道计算及弹道特征分析
导弹弹道学
飞行过程中飞行器的动态特性分析
导弹动态特性分析
四、研究方法
理论研究
试验研究
课程名称：
导弹飞行轨迹
（导弹弹道学）
所用教材：
《有翼导弹飞行动力学》，李新国、方群编，2005年1月出版参考书：
《导弹飞行力学基础》上册，方群编，1996年6月出版
《飞行器飞行力学》，吕学富编，1995 年6月出版
讲课教师：朱战霞（029-88493685）
第一章
•
•
•导弹弹道学的基本概念了解导弹飞行力学的概念、研究目的、研究方法；掌握弹道的概念、了解弹道的分类；掌握制导的概念、分类及各种制导方法的原理。
§1-1 基本知识
一、为什么要学这门课
1. 现代战争的需要
2. 保家卫国的需要
3. 飞行器设计专业必需的一门课程
二、导弹飞行力学概念
定义1：导弹飞行力学是研究导弹（制导武器）在外力和力矩及控制系统作用下飞行规律的学科。包括弹道学和动态特性分析，是导弹总体、控制系统设计和分析，以及飞行准确度研究等必备的知识。定义2：弹道又称轨迹，是指导弹飞行时重心在空间相对于选定坐标系所经过的连续路线。
定义3：导弹弹道学将导弹当作一个理想的可操纵质点，研究导弹质心在空间运动的规律，是导弹飞行力学的组成部分，且与数学、理论力学、空气动力学、控制理论以及飞行器气动力计算和计算机语言等密切相关。
定义4 导弹的动态特性：主要指导弹本身的稳定性、操纵性、机动性。
三、飞行力学的研究方法
1 以理论力学中阐述的质心运动定理和动量矩定理为基础。2 将刚体的一般运动看作是质心的移动和绕质心的转动两
部分组成的合成运动，分别进行研究。
3 根据质心运动定理，研究飞行器在空间的运动规律，确
定质心移动的三个自由度。
4 根据动量矩定理，研究飞行器绕质心转动的运动规律，
确定飞行器旋转运动的三个自由度，即三个姿态角——
欧拉角的变化规律。
5 考虑到飞行器的质量不断改变和可操纵性，加进质量变
化方程和操纵方程。
6 旋转运动的动力学方程和运动学方程中，其惯性矩和惯
性积看作是瞬时的随时间变化的函数，在作用力矩中，
包括推力偏心矩、气动力矩和操纵力矩等。
7 假设控制系统在理想工作情况下工作。
8 从弹道特性的角度看，讨论不同的制导系统、制导方法
与弹道的关系，评定其优缺点。
理论弹道：将导弹视为某一力学模型（可操纵质点、刚体、弹性
体），将动力学方程、运动学方程、控制系统方程以及其他方程综合在一起，通过数值积分求得的弹道。
求解方程组时假设：
¾飞行控制系统参数额定
¾初始条件完全符合给定的理论条件
¾大气参数是标准的
¾导弹性能参数和结构外形均为理论值
¾发射及飞行过程中无随机扰动
¾目标为固定的或作规律性的机动运动。
实际弹道：又称“真实弹道”。导弹在真实情况下飞行时重心运动的轨迹。
2 制导的定义
制导是指按选定的导引规律或规定程序，控制导弹飞向目标的过程。包括对导弹质心在弹道上运动的导引及对导弹围绕其质心转动的控制。导引和控制通过制导系统来实现。3 导引规律
又称导引方法，将导弹导向目标的运动规律。它规定了目标运动参数与导弹运动参数之间的关系，使导弹按一定的规律运动，并保证它击中目标。
2 各种制导方法的原理
A 自主制导
原理：不需任何来自目标或指挥站的能量，完全依靠弹载设备，参
照弹内或外界某些预先固定的基准，拟制出控制信号，控制导弹按预定弹道飞行，直击目标。
特点：（优点）实施简单，一般不受时间距离的限制，一般地抗干扰性较强
（缺点）精度低（因为发射后无法改变预装的参数值）
用途：主要用于攻击固定目标或运动缓慢的目标。
用于地—空导弹的起始段。
已知飞行规律和轨迹的目标。
对有机动能力的目标只用于初/中制导段。
（2）天文制导
原理：由测量导弹相对于天体的高低（度）角、方位角获得导引信
息，控制导弹飞向目标的制导。又称“星光制导”。
（优点）自主性强，不需目标信息，隐蔽性好，不受人为干扰，特点：误差积累小，不受地区限制。
（缺点）受天气影响，白天及低空性能不好。
用途：主要用于远距离长航时的洲际导弹、轨道式武器及宇宙飞船上。
（3）程序制导
原理：
特点：利用预先给定的弹道程序，控制导弹飞向目标的制导。（优点）设备简单，与外界无关，抗干扰性好
（缺点）误差随时间积累
用途：针对固定的或坐标可以精确预测的目标。
主要用于弹道式导弹的主动段。
有翼导弹的初始段和中制导段。
无人机和靶机的全程制导。
高空远程防空导弹的初制导。
（4）多普勒制导
原理：
特点：利用多普勒效应获得导引信息，控制导弹飞向目标的制导。（优点）简单，测速精度高
（缺点）易受电磁干扰、定位误差随时间积累
用途：主要用于主动段
（5）地图匹配制导
原理：利用地形识别技术，将导弹实测地图信息与预存的基准地图
信息相比较，确定导弹位置与偏离误差，形成导引信号，控制导弹飞回给定弹道的制导。
（优点）不受气候和季节影响，地形数据稳定不易受干扰，制导特点：精度与所取小方块的大小有关。
（缺点）需要计算机容量大，难于实现长时间连续制导，不能用
于没有地形差别的平原地区。
用途：主要用于辅助导航
巡航导弹和弹道导弹的中制导或者末制导
B 遥控
原理：由弹外导引站发送指令或波束，弹上导引装置形成导
引信号控制导弹飞向目标的制导。
特点：（优点）弹上设备简单，对目标可以时刻跟踪，随时测取目标参数，在一定射程范围内可获得较高的制导精度。
（缺点）受控于指挥站，易受干扰，精度随飞行距离的增加而降低，射程受探测设备的作用距离限制。用途：主要用于攻击活动目标。
地空、空空、反坦克导弹等。
雷达指令制导
优点：弹上制导设备简单
缺点：操作复杂、易受干扰、对制导站测量精度要求高。电视指令制导
优点：一目了然，易于在多目标中选择
最重要的目标作为攻击对象。
缺点：易受天气干扰，作用距离受限。
C 寻的制导
原理：利用弹上导引装置接收目标辐射或反射的能量形成导引信号，控制
导弹飞向目标的制导。
特点：（优点）精度不受导弹飞行距离的影响，制导精度较高。
（缺点）易受干扰，作用距离近，弹上制导设备复杂。用途：主要用于短程导弹、中远程导弹的末制导段。
导弹飞行力学
——飞行轨迹
一、飞行力学的发展
•出现
绪
论•二次世界大战前
•二战期间和战后
•60年代以后
二、分类
飞机飞行力学
直升机飞行力学导弹飞行力学
空间飞行器飞行力学
三、包括
飞行器气动力特性计算与分析导弹气动力计算飞行弹道计算及弹道特征分析
导弹弹道学
飞行过程中飞行器的动态特性分析
导弹动态特性分析
四、研究方法
理论研究
试验研究
课程名称：
导弹飞行轨迹
（导弹弹道学）
所用教材：
《有翼导弹飞行动力学》，李新国、方群编，2005年1月出版参考书：
《导弹飞行力学基础》上册，方群编，1996年6月出版
《飞行器飞行力学》，吕学富编，1995 年6月出版
讲课教师：朱战霞（029-88493685）
第一章
•
•
•导弹弹道学的基本概念了解导弹飞行力学的概念、研究目的、研究方法；掌握弹道的概念、了解弹道的分类；掌握制导的概念、分类及各种制导方法的原理。
§1-1 基本知识
一、为什么要学这门课
1. 现代战争的需要
2. 保家卫国的需要
3. 飞行器设计专业必需的一门课程
二、导弹飞行力学概念
定义1：导弹飞行力学是研究导弹（制导武器）在外力和力矩及控制系统作用下飞行规律的学科。包括弹道学和动态特性分析，是导弹总体、控制系统设计和分析，以及飞行准确度研究等必备的知识。定义2：弹道又称轨迹，是指导弹飞行时重心在空间相对于选定坐标系所经过的连续路线。
定义3：导弹弹道学将导弹当作一个理想的可操纵质点，研究导弹质心在空间运动的规律，是导弹飞行力学的组成部分，且与数学、理论力学、空气动力学、控制理论以及飞行器气动力计算和计算机语言等密切相关。
定义4 导弹的动态特性：主要指导弹本身的稳定性、操纵性、机动性。
三、飞行力学的研究方法
1 以理论力学中阐述的质心运动定理和动量矩定理为基础。2 将刚体的一般运动看作是质心的移动和绕质心的转动两
部分组成的合成运动，分别进行研究。
3 根据质心运动定理，研究飞行器在空间的运动规律，确
定质心移动的三个自由度。
4 根据动量矩定理，研究飞行器绕质心转动的运动规律，
确定飞行器旋转运动的三个自由度，即三个姿态角——
欧拉角的变化规律。
5 考虑到飞行器的质量不断改变和可操纵性，加进质量变
化方程和操纵方程。
6 旋转运动的动力学方程和运动学方程中，其惯性矩和惯
性积看作是瞬时的随时间变化的函数，在作用力矩中，
包括推力偏心矩、气动力矩和操纵力矩等。
7 假设控制系统在理想工作情况下工作。
8 从弹道特性的角度看，讨论不同的制导系统、制导方法
与弹道的关系，评定其优缺点。
理论弹道：将导弹视为某一力学模型（可操纵质点、刚体、弹性
体），将动力学方程、运动学方程、控制系统方程以及其他方程综合在一起，通过数值积分求得的弹道。
求解方程组时假设：
¾飞行控制系统参数额定
¾初始条件完全符合给定的理论条件
¾大气参数是标准的
¾导弹性能参数和结构外形均为理论值
¾发射及飞行过程中无随机扰动
¾目标为固定的或作规律性的机动运动。
实际弹道：又称“真实弹道”。导弹在真实情况下飞行时重心运动的轨迹。
2 制导的定义
制导是指按选定的导引规律或规定程序，控制导弹飞向目标的过程。包括对导弹质心在弹道上运动的导引及对导弹围绕其质心转动的控制。导引和控制通过制导系统来实现。3 导引规律
又称导引方法，将导弹导向目标的运动规律。它规定了目标运动参数与导弹运动参数之间的关系，使导弹按一定的规律运动，并保证它击中目标。
2 各种制导方法的原理
A 自主制导
原理：不需任何来自目标或指挥站的能量，完全依靠弹载设备，参
照弹内或外界某些预先固定的基准，拟制出控制信号，控制导弹按预定弹道飞行，直击目标。
特点：（优点）实施简单，一般不受时间距离的限制，一般地抗干扰性较强
（缺点）精度低（因为发射后无法改变预装的参数值）
用途：主要用于攻击固定目标或运动缓慢的目标。
用于地—空导弹的起始段。
已知飞行规律和轨迹的目标。
对有机动能力的目标只用于初/中制导段。
（2）天文制导
原理：由测量导弹相对于天体的高低（度）角、方位角获得导引信
息，控制导弹飞向目标的制导。又称“星光制导”。
（优点）自主性强，不需目标信息，隐蔽性好，不受人为干扰，特点：误差积累小，不受地区限制。
（缺点）受天气影响，白天及低空性能不好。
用途：主要用于远距离长航时的洲际导弹、轨道式武器及宇宙飞船上。
（3）程序制导
原理：
特点：利用预先给定的弹道程序，控制导弹飞向目标的制导。（优点）设备简单，与外界无关，抗干扰性好
（缺点）误差随时间积累
用途：针对固定的或坐标可以精确预测的目标。
主要用于弹道式导弹的主动段。
有翼导弹的初始段和中制导段。
无人机和靶机的全程制导。
高空远程防空导弹的初制导。
（4）多普勒制导
原理：
特点：利用多普勒效应获得导引信息，控制导弹飞向目标的制导。（优点）简单，测速精度高
（缺点）易受电磁干扰、定位误差随时间积累
用途：主要用于主动段
（5）地图匹配制导
原理：利用地形识别技术，将导弹实测地图信息与预存的基准地图
信息相比较，确定导弹位置与偏离误差，形成导引信号，控制导弹飞回给定弹道的制导。
（优点）不受气候和季节影响，地形数据稳定不易受干扰，制导特点：精度与所取小方块的大小有关。
（缺点）需要计算机容量大，难于实现长时间连续制导，不能用
于没有地形差别的平原地区。
用途：主要用于辅助导航
巡航导弹和弹道导弹的中制导或者末制导
B 遥控
原理：由弹外导引站发送指令或波束，弹上导引装置形成导
引信号控制导弹飞向目标的制导。
特点：（优点）弹上设备简单，对目标可以时刻跟踪，随时测取目标参数，在一定射程范围内可获得较高的制导精度。
（缺点）受控于指挥站，易受干扰，精度随飞行距离的增加而降低，射程受探测设备的作用距离限制。用途：主要用于攻击活动目标。
地空、空空、反坦克导弹等。
雷达指令制导
优点：弹上制导设备简单
缺点：操作复杂、易受干扰、对制导站测量精度要求高。电视指令制导
优点：一目了然，易于在多目标中选择
最重要的目标作为攻击对象。
缺点：易受天气干扰，作用距离受限。
C 寻的制导
原理：利用弹上导引装置接收目标辐射或反射的能量形成导引信号，控制
导弹飞向目标的制导。
特点：（优点）精度不受导弹飞行距离的影响，制导精度较高。
（缺点）易受干扰，作用距离近，弹上制导设备复杂。用途：主要用于短程导弹、中远程导弹的末制导段。