探空火箭弹道风修补偿（源码）

探空火箭的飞行弹道（特别是主动段）受风的影响较大，在有风的情况下，火箭主动段终点的位置矢量和速度矢量均要偏离标称值，因此需要采取风修补偿计算。风修补偿对象根据具体应用而不同，可以为主动段终点处的位置矢量和速度矢量，也可以为弹道最高点处的高度和速度方向。前者能够使实际弹道尽可能靠近标准弹道，寻优计算量较大；后者仅要求最大高度和残骸落点方向与标准弹道一致，寻优计算量较小。由于本文仅对最大探测高度做了要求，选择后者作为风修补偿对象。

通过标准弹道仿真得到弹道最高点处的位置为（275.5486m，83029m，427.6586m），速度为（5.7024m/s，0m/s，7.9526m/s），最大高度为84.3279，弹道最高点处水平面内速度方向为atan(5.7024/7.9526)=35.6424。设离地面7.8km处存在水平方向的阵风，其在发射坐标系中的速度为18.03m/s，方向为123.69（以正北方向为零度，顺时针方向为正），在发射坐标系上的投影为（15m/s，0m/s，10m/s），将其转换到速度坐标系中。

经过寻优计算，获得多组仰角和方位角参数，选择其中最好的一组参数，其中仰角为89，方位角为-2，弹道最高点处的位置为（5064.6m，82766m，7614.2m），速度为（40.8578m/s，0m/s，60.2411m/s），最大高度为84.056km，速度方向为34.1466。可见，最大高度和速度方向满足要求。

选择多组风场数据（均为7.8km处），得到的仿真结果见表2‑2所示。

表2‑2  风修补偿计算结果

风向()	风速(m/s)	发射仰角()	发射方位角()	弹道最高点处
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为受到一次阵风扰动后的风修结果，表2‑3为考虑受常值风干扰时的风修结果，常值风存在于7700m～7900m高度范围内，风向和风速均与上表相同。比较两者可见，在同样的风向和风速情况下，常值风对火箭的影响比阵风要大，发射车仰角和方位角调整较大，火箭需要付出更大的能量克服常值风的影响，导致最大高度明显降低。更多的计算结果请见附录9。

表2‑3  风修补偿计算结果

风向()	风速(m/s)	发射仰角()	发射方位角()	弹道最高点处
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