增程技术是弹箭技术重点发展方向之一,而滑翔增程是目前采用的较为有效的一种弹箭增程技术。本文围绕炮弹滑翔增程研究中遇到的一些基础理论和技术问题,对其滑翔弹道理论与设计方法等进行研究。根据滑翔增程炮弹的外形特点,选择确定出能够计算不同舵面、尾翼(弹翼)和弹体形状及其相对位置下的气动力计算方法,该气动力计算方法不仅具有良好的计算精度和较快的计算速度,而且具有较好的通用性,能够适应不同炮弹外形变化的计算。建立了鸭式布局滑翔增程炮弹的气动外形优化数学模型,以滑翔飞行过程中全弹的升阻比为目标函数,以一些气动性能和结构参数等为约束条件,研究提出一种滑翔增程炮弹气动外形参数的优化设计方法。根据滑翔增程炮弹的气动特性和运动特点,建立了其空间运动的六自由度数学模型;利用庞特里亚金((?))极小值原理建立了描述炮弹滑翔飞行的微分方程,证明了炮弹滑翔飞行过程中存在最优解,采用最优控制中的直接法对炮弹滑翔飞行控制参数的最优变化规律进行了优化设计;提出在工程上可以采用最大升阻比滑翔飞行直接弹道解法近似逼近最优滑翔弹道的设计方法。通过对滑翔增程炮弹的滑翔弹道进行数值计算,分析了影响炮弹滑翔弹道的主要因素及其区别于常规炮弹的一些弹道特性。利用小扰动理论,对滑翔增程炮弹的刚体弹道微分方程组作了线性化处理,建立了弹体的传递函数。应用飞行力学中的传递函数分析法,对滑翔增程炮弹未扰动运动的静稳定性、纵向自由扰动运动的动稳定性和舵面阶跃偏转时弹体的操纵性进行了分析研究,结果表明该方法应用在滑翔增程炮弹滑翔飞行过程中弹体的动态特性分析中是可行的,能够直观明显地体现出滑翔增程炮弹在滑翔飞行过程中是否具有良好的抗干扰能力和快速响应控制信号的能力。利用分数阶微积分理论设计出一种新的PID控制器——分数阶PI~λD~μ控制器,系统地分析了分数阶PI~λD~μ控制器的控制器参数(K_P、K_D、K_I、λ、μ)对系统性能的影响,提出了基于幅值裕度和相角裕度的参数整定方法。研究了滑翔增程炮弹角稳定回路和高度控制回路的分数阶控制器设计方法,并对某滑翔增程炮弹算例分别进行了分数阶控制器和整数阶PID控制器设计,仿真结果表明该设计方法设计的分数阶控制器较PID控制器有其自身的特点。