本文的主要内容是大气风场的模型研究及应用,其中应用主要体现在弹道计算中,是气象学与外弹道学的结合。本文首先从大气物理学、大气动力学出发较深入的探讨了大气各层的不同性质,并针对飞行仿真的需要研究了大气层风场模型。之后建立了着重考虑风场因素的飞行器运动模型,突出了风速和风速梯度的空气动力效应,并利用数值模拟方法求解不同风场条件下的六自由度弹道方程,分析了风场对飞行器运动的影响。风场建模中,运用工程模拟的方法,针对大气风场的表现形式,确立了平均风模型、典型的风切变工程化模型、阵风模型及大气紊流模型。建立了风场条件下的六自由度弹箭运动模型,把风场模型应用在弹道仿真计算中。分析不同风场条件下弹道参数的变化,为飞行器设计和弹道设计以及大气风场的模拟提供了一些有意义的结果:一、本文从大气动力学方程组出发推导了地转风公式,并用其处理温度网格化数据而得到了地转风。与自由大气层、中高纬度地区的风场对比验证了地转近似的可行性。二、考虑了风的时空变化。在平均风模型中,以大量实测资料为基础,考虑季节纬度变化、年变化和昼夜变化,提出了相对准确的大气风场的模型。建立单一风模型,并根据需要将其复合模拟复杂风场。三、分析了风速风梯度的空气动力效应。风速会改变飞行器的速度,使其攻角和侧滑角发生变化;风梯度则会产生附加气动力矩影响飞行器的姿态。进而计算出了该附加气动力矩并与动导数的影响一起考虑,建立了风场条件下的六自由度飞行器运动模型。四、在不同气象风场下进行弹道仿真计算,结果表明了风场对弹道的落点偏差会产生影响,飞行器速度越大风的影响越小,受静稳定力矩的影响,弹道参数会有周期性的波动。