游戏中便携式防空导弹技术详解

来自开发团队的技术专家们将在本篇推文中与玩家们分享游戏中便携式防空导弹飞行过载的计算规则,以及其他技术细节!

image

近期我们收到大量玩家反馈,要求对游戏中针、毒刺、西北风等便携式防空导弹的最大飞行过载进行改动。由于游戏开发过程中很难获得所有导弹的全套技术参数(如不可逃逸发射区),为此开发团队在分析飞控模型时会利用结构相似的导弹进行比较分析,利用已有的性能规格反推同构型其他导弹的数据。

游戏中所有使用红外导引头的便携式防空导弹均采用了鸭式布局气动、单通道控制技术以及旋转弹体的设计。弹体前方的一对弹翼随着弹体绕自身纵轴进行连续滚转时交替控制导弹的俯仰与偏航方向,另一对不偏转的鸭翼作为反安定面将气动中心进一步前移到接近质心的位置。

9M39 便携式防空导弹的控制单元。资料来源:“Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 “Игла””, И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.

由于这一布局可以用一个控制通道达成三通道上的控制效果,减少了舵机数量的同时也可降低体积,对于导弹的轻量化有相当大的帮助;因此鸭翼滚体设计在便携式防空导弹中相当流行,在部分反坦克导弹上也得到了应用。不过采用这样的设计也意味着导弹的飞行过载水平要弱于常规气动外形的导弹,对翼面控制方案也提出了独特的要求。

image

FIM-92 “毒刺”便携式防空导弹的控制单元。

在单通道控制的情况下,旋转弹体导弹如要在飞行路径中向任意单一方向引入控制力,都需要伺服电机在弹体的一个旋转周期内将舵面来回完全偏转 4 次。这一套舵面控制系统能够将转向时的过载力控制在合适水平,从而实现导弹的比例制导。

image

资料来源:“Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 “Игла””, И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.

舵面在各位置上停留的时间决定了导弹飞行过载的大小和向量方位。
image
导弹以设计上限 70% 的控制力进行俯仰方向的机动时,弹体在俯仰轴/ 滚转轴受到的力,以及导弹舵面位置的变化情况*。*

image
导弹不改变航线直飞时弹体俯仰轴与滚转轴受到的力与导弹舵面位置的变化情况。此时等效控制力为 0 。

如果需要制造出设计上限的等效控制力,舵面会在每个滚转周期内来回偏转 2 次。
image
导弹进行机动时的最大控制力可以简化为半正弦波表示。机动轴在半个滚转周期内的平均合力等于机动轴上合力矩变化的积分。将其除以非旋转弹体导弹相同时间内在机动轴上合力矩的积分,我们就得到了最大过载与滚转周期内平均过载的比值。
image
导弹以最大的控制力进行俯仰轴机动时,弹体俯仰轴与滚转轴受到的力以及舵面位置的变化情况。

由此可以得出,单通道控制旋转弹体导弹在半个滚转周期内最大能够产生的平均合力约为同布局非旋转弹体导弹的 63.66%。单通道控制旋转弹体导弹的瞬时最大过载(舵面开始全力进行机动而未旋转的瞬间)与整个机动中的平均过载之比例也同样约为 63.66%。

由于鸭式布局气动单通道控制旋转弹体导弹的这一特性,开发团队在研判游戏内便携式防空导弹的机动性能时不只要参考文献资料中所罗列的最大飞行过载数据,还需要结合导弹的可用攻击包线进行分析,并将弹体全重与控制面面积综合起来与其他便携式防空导弹进行横向比较。作为便携式防空导弹的基准,开发团队明确掌握到 9M39 针式导弹的可用飞行过载为 10.2G,这一数据不仅在技术文件中有明确记载,同时还有攻击包线与不可逃逸发射区等详细资料能够交叉验证。

image

9M39 导弹对 310 米/秒速度下 8G 过载机动目标的攻击包线与不可逃逸发射区。

至于其他便携式防空导弹的宣传资料中所标称的 18G、20G 乃至西北风 1 型宣称的 25G 过载,考虑到这些导弹的控制面面积与 9M39 针并无太大差别,因此从原理上想要获得数倍于 9M39 的可用机动过载能力就不太现实。相应导弹的可用过载能力当然仍优于 9M39 针,但这一优势主要是通过更高的飞行极速达到的,它们同作为便携式防空导弹在气动设计上没有根本差异。因此开发团队假设 FIM-92 毒刺、西北风与飞弩-6 等其他型号的便携式防空导弹在各自文件中标注的最大飞行过载是舵面偏转时取得的瞬时最大过载,将这一瞬时极值带入先前所得的经验公式后即可得到导弹半个滚转周期内机动时平均过载(即瞬时极值的约 63%),计算得出的数值与 9M39 针式导弹的数据大致吻合。

由于技术方面存在的限制,在游戏内使用单通道控制系统的导弹套用了双通道控制控制系统的飞行表现。因此,单通道控制的便携式防空导弹飞行过载数据乃是采用了其在半个滚转周期内的最大平均值用于拟合常规布局导弹的表现;导弹资料卡中标注的也是这一数值,这样的数据比起仅在舵面完全偏转的一瞬间才能达到的瞬时极值更能够体现导弹的实际机动能力。
开发团队以此为前提对游戏中的便携式防空导弹进行了下列变动:

FIM-92 毒刺、空对空毒刺 (AIM-92) — 最大飞行过载自 10G 提升至 13G;对自动驾驶仪参数与导弹气动数据进行了部分调整。

西北风、西北风 超近程地对空导弹系统 — 最大飞行过载自 12G 提升至 16G;对自动驾驶仪参数与导弹气动数据进行了部分调整。

希望本篇公告的内容有助于玩家们理解战争雷霆游戏中便携式防空导弹过载数据的计算原理,导弹机动性能在游戏中的具体表现形式,以及导弹飞行过程中平均过载与瞬时过载极值的区别。感谢您的耐心阅读!

红缨:🃏

3 Likes

hn6:我近炸呢

3 Likes

雷批大学,学历不够用了

红缨:6

1 Like