【STK】手把手教你利用STK进行弹道导弹和运载火箭发射仿真的相关方法全过程解析

这篇文章介绍了使用AGI的STK软件进行弹道导弹和运载火箭发射仿真项目的开发。项目旨在通过仿真技术帮助用户更好地理解导弹和运载火箭的发射过程。文章详细描述了如何在STK中选择发射场、导入三维模型、设置弹道轨迹以及编写关节文件等关键步骤。此外，文章还提到了项目参考的主要教材和资源，包括《STK在计算机仿真中的应用》、《基于信息体系对抗STK基础仿真应用》等，并展示了具体的仿真操作流程和结果。文章内容涵盖了项目背景、方法和实现过程，为读者提供了全面的仿真开发指南。

前言

近年来，我致力于开发一系列关于弹道导弹和运载火箭发射仿真项目的软件应用。由于STK软件在国内应用较为局限，相关的学习资料较为稀缺，这使得新手在实际操作中往往面临诸多挑战。为了帮助自己更好地掌握技术，我将个人经验总结整理成文，供自己参考回顾，同时也希望能为同行提供帮助。

本系列文章计划分若干章节完成，每章内容结构相似，均包含以下四个模块：①确定发射场位置与发射轨迹；②导入导弹与运载火箭模型；③设计模型分段动作；④分析飞行参数及其实际应用。每篇文章将力求完整呈现1至2个典型项目的操作流程。

本系列内容将全面还原STK软件在导弹与运载火箭发射仿真中的全过程操作，并提供完整的案例文件，使读者能够通过学习完全掌握实际操作技能。

本系列内容主要参考了以下教材与著作：

以上书籍基本涵盖了国内关于STK仿真应用的主要学习资源。由衷感谢这些作者，尤其是丁溯泉教授和张雅声教授，他们为STK在国内航天仿真领域的普及与发展做出了巨大贡献。

此外，我还参考了AGI官方发布的STK视频教程，其中B站up主shoujin1的完整视频资源尤为值得推荐。

1.发射场和轨迹的确定

首先需要确定发射场或发射点的位置，弹道导弹的发射通常采用发射车、发射井、发射塔或潜艇的方式进行，其中潜艇的仿真效果尚未验证（即使用stk进行仿真效果如何尚不确定）。运载火箭的发射位置通常较为固定，即各国的卫星发射场。为了便于说明，我先以运载火箭的发射场选择为例，我们创建了一个新的场景，并在其中插入了新的对象，如图所示。

发射场归类为一类名为[facility]的设置。在右侧选项栏中，选择最高级别的选项，该选项对应的内容为[standard object database]。完成上述操作后，系统会要求您连接到[互联网]。单击[insert]按钮后，系统将在等待处理请求（约需数秒），随后会显示操作结果界面（如图所示）。

以西昌卫星发射中心为例，建议在name字段输入型号代码，并在country字段选择中国。然后点击搜索按钮后，稍等片刻，页面将展示相关结果。

在数据库中，西昌地区的所有发射塔已全部显示出来。请用户选择其中一个发射塔，然后依次执行插入操作。

会自动下载它的数据文件然后在3D和2D界面中都可以看到这个目标了

仅搜索中国，您可以在role中选择地面站、发射场坪、光学跟踪站等具体选项，这些设置将覆盖所有站点。国内包括西昌、酒泉、太原、文昌等主要发射场，国外主要发射场如美国的肯尼迪、白沙、卡拉维拉尔角、范登堡，以及俄罗斯的卡普斯京亚尔、多姆巴罗夫斯基空军基地、东方发射场、普列谢茨克等，基本涵盖了您需要的发射场选择。选择好发射场后，下一步是插入运载火箭或弹道导弹。在工具栏的insert选项中，初次插入运载火箭时，界面中将暂时没有launch vehicle选项。

这时需要我们点击下面的 edit perferences，

然后出现

必须将launch vehicle设置为勾选状态，这样插入操作时会显示出来。

2.弹道导弹和运载火箭模型导入

在操作过程中，我随机选择一个发射场并将其场景加入，随后将场景导入其三维模型。基于上一节介绍的技术，我们搜索并导入西昌卫星发射中心的三维模型。随后，我们导入该三维模型。双击操作西昌卫星发射中心，弹出其属性界面，随后选择3D Graphics选项。

在Model File的…处单击，随后会弹出陆地物体模型的选择窗口，供我们在发射场中选择delta4-lp.mdl。单击Apply按钮，确认操作。

在Insert——new菜单中，选择运载火箭或弹道导弹进行插入。以missile为例，插入后进入左侧object browser，将其命名为spacex。接下来，选择missile后，进入左侧object browser，将其命名为spacex。设置导弹的发射轨迹参数，可以发现轨道预报器propagator提供三种计算模式选项，分别是简单上升、STK外部文件和实时模式。后两种方法暂不介绍，先选择简单上升模式。选择简单上升模式后，可配置起始时间和终止时间、仿真步长，以及发点和落点的经纬度坐标。

在设置好相关参数后，可在STK的二维和三维显示界面中，弹道轨迹已生成。可对弹道轨迹的颜色进行调整。然后，关键步骤即将展开！于object browser中双击spacex（即我们刚才插入的那个导弹），将打开其属性面板，于3D Graphics界面中，选择Model选项。

首先在Model File后指定位置单击选择导弹三维模型多为mdl文件STK内置了多种mdl模型文件我们可以通过工具将3Dmax等主流3D建模软件生成的模型转换为mdl格式导入这种方法将在下篇文章详细讲解我们选择了TAEP-2.mdl即为朝鲜大浦洞-2洲际弹道导弹的三维模型下一步在红圈位置单击使用关节文件相关操作

在正常情况下，没有任何关节文件存在，因为我们尚未完成关节文件的编写。STK平台中的三维场景动画效果完全依赖于目标关节文件的呈现，我们可以通过STK自带的MDL工具直观查看每个三维模型的关节状态以及修改后的动画效果。当我试图在开始菜单中找到AGI程序时，却发现它并不存在，这让我感到困惑。

我目前的笔记本电脑处于STK11文件的子文件夹下，其中有一个名为Modeler11x64的图标。点击打开该图标后，系统会自动生成一个MDE文件。

长这个样子

在不同版本的STK软件中，路径设置可能有所差异。我使用的版本是11.6版本的。

我们选择了“导弹”相关文件夹，在“大浦洞-2”位置设置了MDL参数，随后，mde.exe中生成了三维视图。

我们选择edit——articulations，

在对话框左侧部分可以看到各个关节的名称，右侧则显示各个参数。对于任何一个 mdl 模型，我们只需要在 MDL 中弄清楚它有哪些关节以及每个关节的具体参数，改动后会产生怎样的效果，那么编写关节文件就会变得相对容易。在这里，我以大浦洞-2为例，先逐一介绍它的关节名称和对应的动画效果，然后再详细说明如何编写对应的关节文件。

关节1 StageFlame

该导弹整流罩的结构设计采用了将弹头包裹在导弹头部罩体中的方案，即通过精密的材料和结构布局实现气动性能的优化。该罩体的结构参数主要包括四个关键参数：材料强度、气动形状、重量分布以及密封性能。

分别是 大小、旋转、分离和抛
先看大小，我们选中size ,
这是修改前，

改写说明

后面三个参数修改后，也会产生相应的动画效果，比如这个分离

这四个参数的优化对飞行仿真有何重要性？在运载火箭或导弹的飞行仿真过程中，我们经常需要模拟复杂的动作序列。例如，在弹头再入阶段，我们会释放整流罩并将其从飞行器上分离。在飞行中段，我们会释放分导式弹头并将其与干扰机、诱饵等设备组合，形成目标飞行群。这些不同场景下，通过实施抛射、分离以及旋转等动作，我们可以实现预期的动画效果。

关节3 Stage1
这个就是第一级的弹道体，打开它的参数设置，例如size属性，未经任何更改时显示为默认状态。

修改后是这样的，可以看到第一级弹体（助推器）消失了

然后就是滚转、仰角、翻滚和航向调整，例如，可以调整滚转参数以优化飞行稳定性。修改前，可见一级助推器上，朝鲜国旗处于未调整状态。

修改滚转参数后，如图可见一级助推器发生了滚转

在仿真过程中，size和movez参数具有显著作用。具体而言，通过这两个参数的合理组合，可以实现1级助推器的分离。具体而言，首先通过movez参数使1级助推器脱离至下层，随后调整其size参数使其大小缩减，从而模拟出1级助推器消失的效果。

关节4的第二级弹体，其参数和效果与前一级弹体相同，因此无需再次详细说明。

关节5 Stage3
这个是第三级弹体，也是一样的，不重复介绍

关节6 payloads
这个是载荷，暂时不涉及

关节7 Stage2Flame，这个阶段属于第2级助推器的尾焰阶段，其效果与第一级助推器的尾焰相仿。特别提醒：在操作过程中，务必确保第一级助推器完全分离后再进行点火操作。

关节8 Stage3Flame
这个就是第三级助推器的尾焰，效果同上。

3.模型的关节文件编写

接下来，我将介绍如何编写模型的关节文件。

写好后放在同一个路径里面。