探空火箭彈道風修補償（源碼）

探空火箭的飛行彈道（特别是主動段）受風的影響較大，在有風的情況下，火箭主動段終點的位置矢量和速度矢量均要偏離标稱值，是以需要采取風修補償計算。風修補償對象根據具體應用而不同，可以為主動段終點處的位置矢量和速度矢量，也可以為彈道最高點處的高度和速度方向。前者能夠使實際彈道盡可能靠近标準彈道，尋優計算量較大；後者僅要求最大高度和殘骸落點方向與标準彈道一緻，尋優計算量較小。由于本文僅對最大探測高度做了要求，選擇後者作為風修補償對象。

通過标準彈道仿真得到彈道最高點處的位置為（275.5486m，83029m，427.6586m），速度為（5.7024m/s，0m/s，7.9526m/s），最大高度為84.3279，彈道最高點處水準面内速度方向為atan(5.7024/7.9526)=35.6424。設離地面7.8km處存在水準方向的陣風，其在發射坐标系中的速度為18.03m/s，方向為123.69（以正北方向為零度，順時針方向為正），在發射坐标系上的投影為（15m/s，0m/s，10m/s），将其轉換到速度坐标系中。

經過尋優計算，獲得多組仰角和方位角參數，選擇其中最好的一組參數，其中仰角為89，方位角為-2，彈道最高點處的位置為（5064.6m，82766m，7614.2m），速度為（40.8578m/s，0m/s，60.2411m/s），最大高度為84.056km，速度方向為34.1466。可見，最大高度和速度方向滿足要求。

選擇多組風場資料（均為7.8km處），得到的仿真結果見表2‑2所示。

表2‑2  風修補償計算結果

風向()	風速(m/s)	發射仰角()	發射方位角()	彈道最高點處
最大高度(km)	速度方向()
123.69	18.03	89	-2	84.056	34.1466
60	10	88.4	-3	83.857	35.2931
-30	15	88	-3	83.857	34.0596
-123.69	18.03	89	84.283	33.2456

表2‑2為受到一次陣風擾動後的風修結果，表2‑3為考慮受常值風幹擾時的風修結果，常值風存在于7700m～7900m高度範圍内，風向和風速均與上表相同。比較兩者可見，在同樣的風向和風速情況下，常值風對火箭的影響比陣風要大，發射車仰角和方位角調整較大，火箭需要付出更大的能量克服常值風的影響，導緻最大高度明顯降低。更多的計算結果請見附錄9。

表2‑3  風修補償計算結果

風向()	風速(m/s)	發射仰角()	發射方位角()	彈道最高點處
最大高度(km)	速度方向()
123.69	18.03	89	-7	80.483	38.1855
60	10	89.8	-11.5	80.043	35.4595
-30	15	83	-11	80.006	37.3305
-123.69	18.03	78	4	80.287	36.5617