桶滚躲导弹的一些理论依据

Heat

一直以来利用桶滚机动躲导弹由于没有在实战中实施的先例，因此有些朋友一直在争议其在现实中是否有效。

桶滚在实战中是否有效我们并不清楚，但是可以肯定地是其在实战中的执行有很多制约和难处，并非像LO中那么理想。
但是根据导弹导引规律、导弹飞行控制系统和飞行力学的共有特点，桶滚躲导弹不论实战中可能遇到的种种困难，其提法本身恰恰是建立在一定的理论基础之上的。

下面我来介绍一下桶滚躲导弹的一些推理依据。

桶滚机动，按照291大叔从空军训练大纲中看到的提法，也叫“周期性变向变载机动”（不知道是不是一字不差）

“目标-导弹”系统实际上是一个闭环系统。导弹的工作过程是，首先通过传感器对目标诸元参数的探测，核心计算机通过导引率如比例导引率确立一条理论的碰撞轨迹，然后将其与导弹当前飞行轨迹作差，将这个差信号传给飞行控制系统，由舵机驱动导弹的舵面偏转，以修正当前导弹飞行轨迹，使导弹的轨迹趋近于理论碰撞轨迹。

然而，导弹从探测刷新目标到计算碰撞轨迹再到控制伺服系统执行飞行指令最后按照导弹按照计算的轨迹飞行的全过程是一个执行周期，就像“积分步长”的概念一样，在每一个并不长的周期里，如果目标飞机的航向、过载等飞行参数发生较大变化，导弹将不能及时的修正它的飞行轨迹以准确的迎向目标飞机，造成理论碰撞轨迹和导弹实际飞行轨迹之间产生一定的误差。
这个误差要通过下一个周期开始的时候被修正，这也就是说，导弹的跟踪任务响应过程总是滞后于目标飞机的机动轨迹的变化，两者之间存相位差。此外，目标飞机具的轨迹变化，对导弹的跟踪响应任务实际上是起激励作用的，这个激励可以具有某种频率。导弹系统本身执行跟踪响应任务也具有一定的频率，由其探测延迟、计算延迟、舵面执行延迟和轨迹响应延迟以及各种比例系数等技术参量来决定（当然这个频率可能随飞行条件变化而变化）。既然存在激励和响应的相位差和不同的频率，导弹也就和其他控制系统的被控元件一样，在激励-响应的频率比和相位差满足一定的条件的时候，产生“谐振”现象。

周期性变向变载机动，也就是我们所做的桶滚，正是企图通过目标机动轨迹改变引起激励，和导弹飞行轨迹的响应发生谐振，使跟踪轨迹发散。一方面旨在消耗导弹能量，另一方面则是利用理论碰撞轨迹与导弹实际飞行轨迹之间的时间相位差和空间位置由谐振引起的误差，以及其随时间的积累，来追求可能的脱靶。

当导弹的执行跟踪任务的响应频率与飞机的机动变化频率呈接近1的频率比,比落后相位接近1/4个周期时，这个目标飞机通过改变机动轨迹造成的新机动轨迹与理论碰撞轨迹之间的误差和导弹通过跟踪机动修正的理论碰撞轨迹与实际飞行轨迹误差之间的辅值比可能会达到一个可观的值，也就是进入谐振峰值发生的区域。事实上只要机动频率处在谐振带宽之内、幅度合适、相位合适，随着时间推移，周期不断积累，这个误差可能也会被累积。如果这个累积的误差超出了导弹的近炸范围，那么导弹即使动力充足，也会脱靶。当然，在实战中要求飞行员精确执行这种机动是很难的，敌方导弹的准确情报也很难获取。

不过通常来说导弹的响应频率还是比较高的，飞机通过改变机动轨迹未必能达到这么高的频率，然而在可能的范围内尽可能的提高这个频率使其接近导弹的响应频率（一般来说达到0.7就进入谐振的明显区域了），单位周期内越剧烈的机动（偏移量大），越长的飞行时间，对导弹的误差累计效果越好。

此外，“目标-导弹”系统的特性与执行跟踪任务时的“人-机耦合震荡”系统也是类似的，
相当于是把人-机系统耦合中对目标姿态的跟踪任务换成导弹对目标飞机轨迹的跟踪和碰撞，把人的知觉模型和输出判断换成导弹的导引律和飞控指令，把飞机的操控系统换成导弹的飞控伺服系统，把跟踪任务时目标姿态和当前飞行姿态的差反馈替换为导弹碰撞轨迹与当前导弹飞行轨迹的差反馈。
人机藕合震荡发生的后果是尽管飞行员以一定频率努力操纵飞机向预定姿态靠拢，可是飞机却在目标姿态上下的振幅越来越大，偏离跟踪任务的目标姿态越来越远，相位也是落后的
周期性变载变向机动成功的后果是尽管导弹的导引头努力控制导弹将导弹飞行轨迹与理论碰撞轨迹相重合，可是实际飞行轨迹与理论碰撞轨迹的几何差的副值是发散的，相位也是落后的。


同样，如果飞行仿真中导弹的计算步长过于细密并且忽略了导弹的执行周期，也就是忽略了导弹的延时时间常数（导弹的飞控品质），使导弹不具备典型的被控单元的典型特性（响应频率无穷大，激励频率比上响应频率约等于0，不可能发生谐振），那么桶滚就不可能有效果效果。

反过头来，LO中桶滚之所以比较有效，正是因为它考虑了导弹的执行频率和周期（虽然不一定符合真实的导弹，可能要低于真实的导弹），再者在LO中，因为你可以无限次不怕死的实验，所以可能从感觉上渐渐摸清最容易使谐振发生的机动频率，因此主观上也使桶滚的效果大大提高。

总之，桶滚躲导弹还从未在实战中试验过，现在还只是一个理论上的东西，最多也只是在飞行实施仿真的假设中演示一下，就像LO里一样。我上飞行力学课时老师也演示过拿他们的平台做的仿真（一次命中，一次脱靶）。


其实动目标跟踪问题，是导弹控制率和火控设计领域中的基本问题之一，在各种运动伺服机构中也普遍涉及，七八十年代起就是研究热点，包括对上面所说的谐振问题的研究。
在现实中的情况可能要复杂的多，我本身也不是学这个方向的，只是把仅知道的一些整理了发上来而已，在深入我也不知道了。


最后，一起去那里围观吧
http://bbs.cjdby.net/viewthread.php?tid=648046&extra=page%3D2&page=1
http://bbs.cjdby.net/viewthread.php?tid=648046&extra=page%3D1&page=2

[ 本帖最后由 Heat 于 2009-7-15 22:27 编辑 ]

[J]anuary

先坐SF再慢慢看.好多字啊..

Mutha

这么多年了……我怎么从来没见过有真正搞航空的人玩F4……
如果方方算一个的话……可他这么多年就只会说这一句话：“我的一位朋友在和附近基地的美军飞行员进行 Falcon4.0 联机对战时，往往不到一分钟就被击落，主要原因就是这个。”
唉~

dqdujiang

看明白了一点

[J]anuary

原帖由 Mutha 于 2009-7-15 22:44 发表
这么多年了……我怎么从来没见过有真正搞航空的人玩F4……
如果方方算一个的话……可他这么多年就只会说这一句话：“我的一位朋友在和附近基地的美军飞行员进行 Falcon4.0 联机对战时，往往不到一分钟就被击落，主要 ...

被击落的是谁?你朋友还是那美军飞行员?

Heat

原帖由 Mutha 于 2009-7-15 22:44 发表
这么多年了……我怎么从来没见过有真正搞航空的人玩F4……
如果方方算一个的话……可他这么多年就只会说这一句话：“我的一位朋友在和附近基地的美军飞行员进行 Falcon4.0 联机对战时，往往不到一分钟就被击落，主要 ...

确实，我也没在F4地集聚地找到过航空院校的同学。。。。。
LO和FS的倒是一大把一大把

[ 本帖最后由 Heat 于 2009-7-15 23:10 编辑 ]

kazemaru

看不懂，不过顶一下

feiying

就算理论上能通过,估计也没有多少个飞行员能在连续承受６－７Ｇ的情况下仍保持清醒的头脑接敌，敌人等你转晕了再下手那可就.....

=nVIDIA=

很久很久没在坛子里看到有点深度的东西了

此贴算一个


超大一片一片的NC,哎。。这些人啊

不知道就不知道，就那张嘴在那里瞎掰活

[ 本帖最后由 =nVIDIA= 于 2009-7-16 00:43 编辑 ]

18655340

问一下，有没有对空导弹可以工作于鱼雷那种circle模式？就是飞到指定地点后弹载雷达开机，导弹自身飞圆圈盘旋的

Heat

原帖由 =nVIDIA= 于 2009-7-16 00:34 发表
很久很久没在坛子里看到有点深度的东西了

此贴算一个


超大一片一片的NC,哎。。这些人啊

不知道就不知道，就那张嘴在那里瞎掰活

没办法，CD由某些贵宾起头，不学无术，全爱瞎掰活，然后攻击这个攻击那个，尤其是那个ZWZ和那个HBAO
如不是看贴子里发的是3GO的东西，已经懒得理睬他们了

iceviper

不多说了，还是那句话，飞行程序不等于飞行技术。
会丢个GBU，会仍个JDAM，会使个Sniper pod,不见得飞的好编队，不见得会狗斗，更何况还是游戏。
拿个简单的空军编队科目180度拦截给他们做，估计听都没听说过这科目.....
大部分飞友都是清醒的，只有少数F4的党的确是觉得玩了F4就能飞真的F16了，优越感很强啊，呵呵

根据《飞行驾驶学》里的统计，过载大于5G时飞行员的杆量偏差会达到20%左右，这就意味着做的机动不可能完美无缺，我觉得周期变载机动最极端的体现才应该是桶滚躲导弹，而在这个极端之下还是有空间的。
我记的原来听291说过，如果老千的论点成立，飞行员只需要在导弹发射后保持方向的改变，说白了就是转来转去就能避开逃逸区外发射的压制性攻击。

biller

原帖由 iceviper 于 2009-7-16 04:34 发表
不多说了，还是那句话，飞行程序不等于飞行技术。
会丢个GBU，会仍个JDAM，会使个Sniper pod,不见得飞的好编队，不见得会狗斗，更何况还是游戏。
拿个简单的空军编队科目180度拦截给他们做，估计听都没听说过这科目 ...

支持!科技不是趣味的对手

飞鹰008

好贴！这样的贴一定顶起来

cohead

尝试了N次想去慢慢看老K的帖子，但每次都是下得了这个决心没这个耐心。。。所以，只能纯粹帮顶了