非线性约束的大型旋转火箭瞬态响应模拟

以大长径比、旋转无控火箭为研究对象，探讨弹-架非线性约束系统的发射动力学响应。将火箭模拟为支承、变刚度柔性转子，发射装置则简化具有弹性约束的Euler-Bernoulli，二者通过非线性弹性元件相耦联。数值模拟发射过程中的火箭瞬态响应，分析了系统特性对火箭姿态的影响。     

基于减小初始扰动的弹管间隙优化设计方法

针对火箭/发射装置系统,用牛顿-欧拉法建立了火箭和发射管的动力学方程组,基于MATLAB平台编写了方程组求解程序,在此基础上分析了弹管间隙对火箭初始扰动的影响,并利用二次回归模型求出了弹管间隙的最优解。计算结果表明,初始扰动角和角速度是弹管间隙的二次函数,而最优弹管间隙为该二次函数构成的齐次方程的解。该方法能为火箭发射系统的设计提供参考。     

发射扰动与初始弹道耦合模型研究

针对火箭、导弹发射扰动与初始弹道互相耦合引起的弹道散布问题,提出发射扰动与弹道解算相耦合的计算分析模型。该模型以多体系统动力学为基础,建立能够模拟弹架相互作用和弹体初始扰动的发射动力学模型,并将弹体受到的气动载荷转化到弹体坐标系下进行刚体动力学计算以获得弹道参数。通过滚转弹应用实例分析表明,采用此模型能够有效模拟发射扰动与初始弹道相互耦合状态;弹架间隙扰动与气动载荷作用都会对弹体在飞行时的姿态角及飞行位置产生较大影响。当存在1 mm的弹架间隙且有气动载荷作用的影响下,与无弹架间隙和气动载荷的作用影响的结果对比发现,存在弹架间隙扰动的影响会使得弹体在飞行过程中的俯仰角和弹道倾角的幅值范围减小4°左右,也使得弹体在飞行过程中的Y向位移量在1.5 s时刻减小6 m左右;存在气动载荷作用的影响,会使得弹体在0.5 s撤去推力后的姿态角成波动式变化,滚转弹稳定飞行,也会使得弹体Y向位移量在撤去推力后持续的平稳增加。     

弹-架间隙的非线性模拟与特性分析

以大长径比低速旋转火箭为例,探讨弹-架间隙非线性特性对不同发射装置系统的动力响应的影响,当飞行器以S个定心部沿发射装置滑移时,根据弹、架横向相对位移确定其定心部处接触刚度和支承特性,模拟弹-架间隙效应。分别就刚性和柔性两种发射装置,分析了间隙量、支承刚度和转速等因素对飞行器发射中的姿态和系统动力特性的影响,算例与实际情况的相吻合证明了该方法的有效性。     

大长细比火箭气动弹性分析

针对大长细比火箭在超声速条件下的气动弹性问题,开展了Fluent仿真计算与理论分析研究。首先,对未变形的火箭进行Fluent仿真计算,得到相应的箭体气动参数;其次,通过模态分析,获取变形后火箭外形进行气动仿真计算,获得变形后的箭体气动参数;最后,通过Fluent计算结果分析气动弹性变形对气动参数的影响,并结合伯德图分析结果,说明该方法能够实现对变形箭体弹性振动的主动抑制。研究结果表明,弹性变形导致箭体的轴向力系数、法向力系数和俯仰力矩系数的最大变化量分别为-15.59%、10.34%和16.91%,弹体压心最大前移量为13.4%,气弹性系数D1i、D2i和D3i最大变化量分别为20.4%、16.4%和15.2%。     

多管火箭／发射装置系统的被动控制

研究多管火箭／发射装置系统的被动控制，建立多管火箭／发射装置系统的随机非线性模型，用以研究不同结构方案、滑离方式、支点位置以及缠角大小等对被动控制效果的影响。计算结果与系统射表值对照验证表明，模拟结果具有较高置信度，基于敏感参数的模拟结果可看出，适当的参数可提高火箭弹的射击精度。     

晃动基座初始对准环境建模与仿真

针对火箭初始对准时存在外界扰动,提出一种适用于风扰动的初始对准环境建模与仿真方法,可用于运载火箭扰动环境下初始对准仿真验证.根据风场特性和振动理论,分别建立了地面风和风干扰下的箭体振动模型,实现了晃动基座下的环境仿真和对捷联惯组测量输出的模拟.仿真结果显示,箭体振动特性与实测值一致,所模拟的惯组输出与箭体晃动吻合,表明模型正确有效.该方法能够为晃动环境下初始对准仿真研究提供更加符合实际特性的数据源.     

热防护材料在火箭羽流正冲条件下烧蚀性能的研究

在固体火箭的发射技术中，常常涉及处在火箭羽流冲刷下发射装置表面热防护材料的烧蚀问题，技术人员需要了解材料的烧蚀机理及其速度的予测。为此，本文对热防护材料在火箭流正正冲条件下的一无是处地理论分析与实验研究，并提出了一种能予估材料烧蚀性能的计算方法，计算结果与实例相符。     

气象火箭发射装置加工耦合偏差对瞄准精度的影响

采用集中参数法求解坐标变换,计算分析了火箭发射装置产品加工中导轨和定向器部件的加工精度、耳轴托架和水平测量基面的耦合等因素对发射精度的影响,确定了合理的偏差工艺参数要求范围和测试方法。通过控制和检测耳轴偏差角这一主要加工参数,满足了总体发射瞄准精度要求。该研究方法亦适于不进行调平的发射装置的瞄准角修正,可简化发射程序。     

飞行器系统参数变化对章动过程的影响分析

研究小卫星发射过程中最末级使用旋转固体火箭发动机时飞行器系统参数变化对其章动效果的影响。考虑了推进剂质量变化引起系统的能量耗散,在欧拉动力学方程的基础上,引入了由于飞行器系统质量变化引起的角动量变化率,得到了飞行器系统的角速度方程与章动方程。把实际飞行器工作过程的参数代入所推导的方程,得到了飞行器的章动放大过程,同时得到了飞行器系统参数变化对章动放大过程的影响规律。计算结果可为飞行器系统的设计提供指导。     

发射箱支承状态的全弹固有振动计算

对发射箱支承状态的导弹进行振动计算，具有十分重要的工程意义。出用大刚度弹簧或大质量来处理发射箱支承类型的约束，用传递矩阵法和有限元法进行计算。计算结果与试验值的比较结果表明，该方法在工程上是可行的。     

典型海上热发射动力学效应及影响因素分析

考虑海上发射环境特殊性,分析了发射船承受的典型海浪以及风环境,针对陆基发射时运载火箭直接坐落在发射台上的裸箭热发射方式,分析了该支撑形式在海上动态环境下的射前稳定性,获得海上裸箭热发射方式的承受晃动极限。为解决陆基热发射支撑方式不满足三级海况发射稳定性的问题,提出运载火箭的框架式扶稳措施,通过框架内的柔性支撑保证运载火箭的射前稳定性。构建由火箭、等效甲板、导向框架、导轨、柔性支撑、发射台等组成的发射系统动力学仿真模型,开展复杂海况条件下的发射动力学分析,获得了框架式热发射方式在典型海况条件下,不同因素对火箭出框过程飞行姿态、安全间隙等影响规律,可为运载火箭框架式热发射的海上动基座发射动力学安全性评估提供技术支撑,并用于框架式热发射方式的海上动基座环境适应性的综合评价。     

减小固体火箭外壳板滚弯直线度误差的研究

如何减小固体火箭外壳板滚弯直线度误差是目前火箭生产工艺中的难题,在对最不利实际工况下三轴辊弯板机中心辊进给量沿自身轴线分布规律作系统的分析、计算及研究的基础上,推导出一项箭壳板滚弯直线度误差不等式,并针对此项不等式各参数变化规律,提出几项减小箭壳板滚弯直线度误差的行之有效的措施,可供火箭外壳设计及生产工艺人员参考。     

一种火箭发射场坪流场的环形线汇描述方法

针对火箭发射场坪流场分布规律，基于势流法提出环形线汇描述方法，推导了环形线汇流场的速度势和速度的计算公式，建立了流场的FLUENT仿真模型并进行计算，将环形线汇理论计算结果与仿真结果进行对比。结果表明，不同火箭半径和入口流速对环形线汇和FLUENT仿真两种方法计算结果的相关性没有影响，随着箭井间隙增大，两种方法计算结果的相关度减小；环形线汇方法能够描述发射场坪流场变化趋势，在箭井间隙较小且误差允许时可以作为发射场坪流场的简化描述方法。     

MLRS订购数减半

由于经费紧缺,美国海军陆战队已不得不将其原定的“多管发射火箭系统”(MLRS)订购数削减一半,由原计划的42部发射装置和供45天作战用的(火箭)弹药(共3.64亿美元)减少到22部发射装置(1.58亿美元).这22部发射装置将分别于1997年     

扰动引力场对远程火箭影响的分析及补偿方法研究进展

在分析扰动引力场影响机理的基础上,梳理了目前垂线偏差及扰动引力影响的分析方法。介绍了垂线偏差和扰动引力快速重构的主要研究进展。最后从弹道诸元、制导诸元和箭上实时三个方面评估了扰动引力场影响补偿的方法。本文的工作为提升扰动引力场下远程火箭的精度和快速反应能力提供了支持。     

猎鹰9号火箭发射及箭体复用的分析

猎鹰9号火箭截至2023年年底已完成286次发射。对猎鹰9号火箭特别是Block5版本火箭的发射情况进行了完整梳理统计,重点分析了一级箭体的复用情况以及发射、回收的相关能力保障,对火箭的经济性和未来前景作了预测。     

液体火箭推进系统频率特性的灵敏度分析

针对液体火箭飞行过程中POGO振动对火箭系统的不利影响,建立了液体火箭推进系统动力学模型,以区间数学为理论基础,对推进系统频率特性进行灵敏度分析,得到了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对推进系统频率特性的影响规律。研究结果表明：液体火箭推进系统振动频率对流体惯性参数的敏感程度比流体阻力参数和流体刚度参数明显大,泵前短管流体惯性的变化对推进系统振动频率的影响最大,补偿管路流体刚度的变化对推进系统振动频率的影响最小。为合理设计推进系统的动力学参数,降低推进系统的振动频率,抑制 POGO 振动的发生提供理论依据。     

微重力火箭气动加热计算

针对气动外形为曲线、锥（柱）旋转组合体的微重力火箭，采用半球－柱（锥）和后掠翼的气动加热计算方法及公式，分析计算了超高音速飞行状态下微重力火箭各特征表面上的热流及温度，并用一元平板传热模型和差分方法计算了箭体结构内部的温度分布，为箭体结构及热防护提供了有效的设计方法和可靠依据。     

上面级在发射轨道的辐射外热流分析

研究发射轨道的外热流是进行火箭上面级和卫星热控设计的基础。文章给出了基于一组轨道和姿态参数的太阳矢量与地球矢量的计算方法。针对圆柱外形的上面级,分析了其发射轨道外热流的变化规律,利用该计算方法计算了太阳矢量,而太阳矢量在长时间滑行段相对固定,太阳矢量和受晒因子随发射时间而发生大幅度的变化,使得外热流工况变得非常复杂。通过对太阳定姿且绕箭体纵轴慢旋,可改善火箭上面级的飞行热环境,简化卫星和上面级的热控系统设计。