Flight of a Guided Aerial Bomb Along a Vertical Plane in Turbulent Atmosphere

The control of a homing flying object, which a guided aerial bomb (GAB) is, takes place in the earth’s atmosphere, which may feature various atmospheric phenomena that are disturbances to the GAB control. The atmospheric disturbances include air turbulences, wind pockets, and wind gusts. For the purpose of the research discussed in this paper, the atmospheric disturbances were qualified as a stochastic process of power spectral density according to the Dryden model. This paper presents a method of controlling a GAB in motion through a turbulent atmosphere of the earth. The GAB was homed to a moving ground target by the most universal method of proportional navigation. The research discussed in this paper included an analysis of the effect of atmospheric disturbances on the target striking accuracy of a GAB moving along a vertical plane, the GAB flight trajectory, the values of force inputs which controlled the GAB flight, the values of actual attack angles, the values of kinematic transverse overloads, and the control errors input to the guidance controller. The numerical simulations were completed during the research in Matlab/Simulink, and certain results thereof are represented in a graphical format.

Proces sterowania samonaprowadzającym się obiektem latającym jakim jest lotnicza bomba kierowana (LBK) odbywa się w atmosferze ziemskiej, w której zachodzą różnego rodzaju zjawiska atmosferyczne będące zakłóceniami. Takimi zjawiskami mogą być na przykład: turbulencje, uskoki wiatru, jak też jego podmuchy. Dla potrzeb badań zakłócenia takie przyjęte zostały jako proces stochastyczny w postaci gęstości widmowej mocy to znaczy według modelu Drydena. W niniejszej pracy zaprezentowano metodę sterowania lotniczą bombą kierowaną, która porusza się w ziemskiej atmosferze zaburzonej. Do naprowadzania tego obiektu latającego na poruszający się cel naziemny wykorzystana tu została, jako najbardziej uniwersalna, metoda proporcjonalnej nawigacji. Przeprowadzone w pracy badania objęły analizę wpływu zakłóceń atmosferycznych na dokładność trafienia w cel przez poruszającą się w płaszczyźnie pionowej bombę kierowaną, kształt toru jej lotu, wartości generowanych sił sterujących lotem LBK, wartości realizowanych kątów natarcia, wartości kinematycznych przeciążeń poprzecznych, jak również uchybów sterowania podawanych na regulator. Symulacje numeryczne przeprowadzone zostały w środowisku Matlab/Simulink, a niektóre wyniki badań przedstawione są w postaci graficznej.