图像制导技术是集光学、空气动力学、精密机械、图像处理、自动控制为一体的综合技术,在以精确术制导为主要打击手段的现代战争中,图像制导技术发挥着越来越重要的作用。当导弹作超音速飞行时,由于受到气动热和气动力的影响,导引头的热学、力学边界条件复杂,振动环境恶劣,这种热、力、强振动的环境对超音速图像导引头成像质量与结构强度提出了更高的要求。为进一步提高图像制导导引头的可靠性与环境适应性。提高末制导的打击精度,对导引头力、热、图像抖动、误差精度等关键技术进行研究十分必要。　　 本文对图像制导导引头超音速飞行时带来的相关问题进行了研究,并基于滚仰导引头的双框架结构对视线角速率精度进行分析。研究工作包含以下几个部分:　　 (1)对导引头光学整流罩进行热力耦合分析。导引头整流罩在导弹高速飞行时,因受到高速气流冲击及气动加热影响,所受载荷复杂,而整流罩的特性又直接影响到导弹的工作性能。针对某超音速导弹战术性能指标,设计了石英玻璃整流罩,对整流罩进行了静念载荷下的热力耦合分析,得出了其温度场与应力场的分布情况。分析结果表明,在这种耦合作用下。应力集中分布在整流罩端面与舱段连接处的部位上。参考分析结果,提出了新的整流罩固定方式,并对整个光学舱进行应力应变分析,进而通过静压实验验证了整流罩、光学舱的结构可靠性。　　 (2)对中波红外光学系统进行无热化分析与设计。红外光学系统在较大温度范围工作时,光学透镜因热效应将产生的离焦,透镜支撑结构件产生的透镜间隔的变化也会引起热像差。针对这些变化引起的热像差,给出了可见光光学系统无热化设计的简化公式。并提出了一种新的机械被动温度补偿热像差的方法,这种无热化设计紧凑可靠,能对热像差进行很好的补偿。　　 (3)分析导引头飞行时的振动对光学系统成像质量的影响。为了评价图像导引头在飞行状念下的成像质量,对弹体颤振数据进行提取,分析了弹体颤振对导引头光学系统光学调制传递函数(MTF)的影响。首先对飞行试验获得的颤振数据进行处理,得到导引头跟踪目标时的物像抖动关系,然后建立了图像随机振动的调制传递函数(MTF)及图像线性振动的调制传递函数(MTF),基于图像运动的光学传递函数(MTF)分析弹体横向振动及侧摆对成像质量的影响。在此基础上,进一步分析了弹体刚度、光学系统焦距、CCD曝光时间等参数对提高导引头成像质量的影响。　　 (4)滚仰导引头框架动力学建模及视线角速率误差分析。通过坐标变换得到了弹体姿态变化角速度、角加速度分别与稳定平台滚转框和俯仰框之间的耦合关系,根据平台稳定时视轴在惯性空间的角速度为零,得到了导引头稳定平台滚转、俯仰方向的相对惯性角速率补偿的一般表达式,并根掘欧拉动力学方程,建立了滚转框与俯仰框的动力学模型。最后以导引头框架多体运动学理论,分析了结构加工、安装误差以及器件精度等因素对视线角速率精度的影响,并进行了误差分配。　　 本文以提高超音速导引头结构的可靠性、环境适应性,并进而提高末制导打击精度为目标,分析了超音速飞行中气动热、气动力、强振动等恶劣环境给导引头带来的影响,并对视线角速率精度进行精度分析及误差综合,对提高导引头整体性能具有一定的指导意义。