制导炸弹是一种廉价、高效的精确制导武器,随着现代战争对精确打击需求的增长,其在武器家族中的地位也越来越重要。与常规重力炸弹相比,它不仅打击精度高,而且还可在中高空区域投放,能有效减轻飞行员操作负担,提高载机生存能力。全面评价制导炸弹武器效能,尤其是适用范围是研制方必不可少的一项工作,这个适用范围就是通常意义下的投放区。论文以某典型制导炸弹为研究对象,系统研究制导炸弹投放区的计算问题,并通过实用性分析,增强投放区计算的实用价值。论文主要研究内容包括:首先,建立制导炸弹投放区的计算模型,包括制导炸弹动力学模型和投放区几何模型。根据工作高度和计算精度构建合适的环境模型,并考虑工程实际需要,将过载作为控制量;为研究射面投放和离轴投放两种情况,分别建立射面质点弹道模型和离轴质点弹道模型。综合各种定义方式,给出较为完整的投放区定义。本质上,投放区边界主要由制导炸弹最优滑翔能力决定。因此,通过简单的平移变换可将投放区边界问题转化为多个最优射程问题。同时,根据制导方法、投弹方向、有无扰动将投放区分为方案型与导引型、射面与离轴、理想与实际三大类。基于最大值原理,引入同伦方法,提出一种高精度方案型投放区计算方法。首先利用同伦方法的大范围收敛特性,构造原最大射程问题的同伦映射,推导了最大升阻比控制规律,以最大升阻比弹道作为初始解轨迹。随着调节系数从0连续变化至1,同伦轨迹也连续过渡到原最大射程问题的解轨迹。该方法克服了最大值原理求解最优控制问题时对协态初值的过度敏感,且因最大升阻比弹道提供的初始轨迹非常接近原问题的最优解,计算收敛更快。最后,利用所提方法计算了典型条件下的射面方案型投放区和离轴方案型投放区。根据微分平坦理论,提出了一种基于直接法的导引型投放区计算方法。引入微分平坦变量对弹道模型进行重新描述,以该模型为基础采用直接法计算导引型投放区。导引律既是在线生成弹道的规律,也是一种路径约束。如果仍利用同伦方法进行求解,路径约束处理繁琐,且收敛效果不甚理想。经平坦变量描述的弹道模型,因大部分微分约束被转换为代数约束,需离散化的微分约束和待优化变量减少,计算量也减少,既发挥了直接法善于处理路径约束的优势,又避开了直接法计算量大的缺点。最后,利用所提方法计算了典型条件下的射面导引型投放区和离轴导引型投放区。由前面的分析与仿真可知,相同条件下导引型投放区的射程范围、离轴能力均小于方案型投放区。其根本原因在于导引型投放区受导引律决定的路径约束,解空间更小。针对该问题,提出一种基于复合制导体制的扩展投放区定义与计算方法,在中制导方案段定义最大水平末速的性能指标,为中末两段的顺利交班设计平滑段,并计算典型条件下的扩展型投放区。仿真结果表明,该型投放区结合了方案型与导引型投放区的优势,具有范围广、制导精度高的特点。围绕投放区实际使用中存在的几个问题进行了讨论。1)提出了一种选取拟合变量、指定拟合顺序以及规定计量单位的投放区数据预处理方法,并通过实例说明了该处理方法对拟合精度的贡献;2)根据实际投弹扰动因素的作用时刻,将其分成初始状态误差和飞行过程干扰两类。并给出前者独立作用时,投放区命中概率计算式。因后者作用于弹道积分的每个周期,对投放区命中概率的影响可通过拉偏试验展开分析。由综合各类扰动因素的蒙特卡洛试验揭示了投放区相应变化规律;3)从三个角度诠释投放区计算中的通用性涵义,认为提高单条弹道优化的效率、建立批量弹道计算的异常处理机制,以及寻求投放区随弹道参数连续变化的规律,都是增强通用性的途径。论文引入了数值计算的新方法研究制导炸弹投放区的获取问题,探索了投放区使用时存在的问题并提出了相应的解决方案,通过仿真与分析验证了所提方法的有效性。文中的论述充分结合了制导炸弹的研究背景,算例设计均以实弹参数为参考,分别给出了多种条件下的各型投放区及对比分析,对于新型制导炸弹的研制具有借鉴意义。