空中發(fā)射運(yùn)載火箭技術(shù)

目錄
第1章緒論…………………………………………………………………………………… 1 
1.1 為什么要空中發(fā)射運(yùn)載火箭………………………………………………………… 1 
1.2 國外空中發(fā)射運(yùn)載火箭發(fā)展情況…………………………………………………… 3 
1.3 空中發(fā)射運(yùn)載火箭的特點(diǎn)…………………………………………………………… 10 
1.4 本書主要內(nèi)容………………………………………………………………………… 10 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 11 
第2章空中發(fā)射面臨環(huán)境………………………………………………………………… 13 
2.1 外部大氣環(huán)境………………………………………………………………………… 13 
2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣和參考大氣…………………………………………………………… 13 
2.1.2 氣候極值………………………………………………………………………… 16 
2.1.3 可能的實(shí)際環(huán)境………………………………………………………………… 18 
 
2.2 電磁環(huán)境……………………………………………………………………………… 28 
2.2.1 電磁兼容性要求………………………………………………………………… 28 
2.2.2 靜電環(huán)境………………………………………………………………………… 28 
2.2.3 雷電環(huán)境………………………………………………………………………… 29 
 
2.3 載荷和力學(xué)環(huán)境……………………………………………………………………… 33 
2.3.1 使用剖面………………………………………………………………………… 33 
2.3.2 掛機(jī)飛行的載荷………………………………………………………………… 35 
2.3.3 疲勞載荷………………………………………………………………………… 38 
2.3.4 掛機(jī)飛行的力學(xué)環(huán)境…………………………………………………………… 39 
 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 40 
第3章載機(jī)約束下總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 41 
3.1 載機(jī)掛載約束………………………………………………………………………… 41 
3.1.1 組合體質(zhì)量、質(zhì)心設(shè)計(jì)………………………………………………………… 41 
3.1.2 幾何相容性……………………………………………………………………… 42 
3.1.3 機(jī)箭接口………………………………………………………………………… 43 
3.1.4 關(guān)于帶飛時(shí)間和反復(fù)起降次數(shù)………………………………………………… 44 
3.2 火箭總體規(guī)模………………………………………………………………………… 49 
3.2.1 火箭級數(shù)的選擇………………………………………………………………… 49 
3.2.2 火箭直徑的選擇………………………………………………………………… 51 
3.2.3 飛行彈道的定性討論…………………………………………………………… 52 
 
3.3 投放分離和安全性…………………………………………………………………… 54 
3.3.1 分離設(shè)計(jì)六要素………………………………………………………………… 54 
3.3.2 時(shí)序設(shè)計(jì)和起控條件…………………………………………………………… 55 
3.4 一級飛行關(guān)注的問題………………………………………………………………… 61 
3.4.1 一級大攻角拉起帶來的法向過載影響………………………………………… 61 
3.4.2 一級飛行尾部的力熱環(huán)境及影響……………………………………………… 67 
 
3.5 氣動彈性問題………………………………………………………………………… 71 
3.5.1 靜氣動彈性問題………………………………………………………………… 72 
3.5.2 動氣動彈性問題………………………………………………………………… 72 
 
3.6 電磁兼容性…………………………………………………………………………… 76 
3.6.1 電磁兼容性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)………………………………………………………… 76 
3.6.2 系統(tǒng)級電磁兼容性量化設(shè)計(jì)…………………………………………………… 76 
3.6.3 火箭的雷電防護(hù)………………………………………………………………… 78 
 
3.7 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 82 
3.7.1 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法……………………………………………………………… 84 
3.7.2 抗疲勞設(shè)計(jì)和疲勞載荷譜……………………………………………………… 87 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 88 
第4章氣動布局及控制技術(shù)……………………………………………………………… 90 
4.1 參考坐標(biāo)系…………………………………………………………………………… 90 
4.2 發(fā)射條件……………………………………………………………………………… 91 
4.3 初始對準(zhǔn)……………………………………………………………………………… 93 
4.3.1 初始對準(zhǔn)方法…………………………………………………………………… 93 
4.3.2 傳遞對準(zhǔn)方案…………………………………………………………………… 94 
 
4.4 氣動布局及控制……………………………………………………………………… 97 
4.5 不確定性條件下的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………… 102 
4.5.1 不確定性描述和分析………………………………………………………… 103 
4.5.2 經(jīng)典的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 106 
4.5.3 現(xiàn)代魯棒設(shè)計(jì)方法…………………………………………………………… 109 
4.5.4 基于概率的設(shè)計(jì)方法………………………………………………………… 111 
 
4.6 空氣舵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)…………………………………………………… 113 
4.6.1 空氣舵伺服系統(tǒng)動特性……………………………………………………… 114 
4.6.2 舵面“兩心兩線”的關(guān)系…………………………………………………… 115 
4.6.3 對舵面反操縱的再認(rèn)識……………………………………………………… 115 
 
4.7 故障情況下的處理………………………………………………………………… 121 
4.7.1 姿控噴管故障示例…………………………………………………………… 121 
4.7.2 推力異常情況下的軌跡重新規(guī)劃…………………………………………… 129 
 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 129 
第5章掛機(jī)載荷環(huán)境和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 132 
5.1 掛機(jī)載荷…………………………………………………………………………… 132 
5.1.1 掛機(jī)靜載荷和動載荷………………………………………………………… 132 
5.1.2 掛機(jī)疲勞載荷………………………………………………………………… 139 
 
5.2 力學(xué)環(huán)境條件……………………………………………………………………… 143 
5.2.1 隨機(jī)振動試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)……………………………………………………… 143 
5.2.2 沖擊試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 145 
5.2.3 加速度試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)………………………………………………………… 146 
5.2.4 噪聲試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 147 
 
5.3 典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 148 
5.3.1 端框連接結(jié)構(gòu)………………………………………………………………… 148 
5.3.2 吊耳連接結(jié)構(gòu)………………………………………………………………… 152 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 161 
第6章地面試驗(yàn)和天地一致性…………………………………………………………… 163 
6.1 地面試驗(yàn)內(nèi)涵和分類……………………………………………………………… 163 
6.1.1 地面試驗(yàn)內(nèi)涵………………………………………………………………… 163 
6.1.2 地面試驗(yàn)分類………………………………………………………………… 164 
6.2 地面試驗(yàn)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 165 
6.2.1 地面試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 165 
6.2.2 地面試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………… 167 
6.2.3 試驗(yàn)技術(shù)狀態(tài)控制…………………………………………………………… 167 
6.2.4 地面試驗(yàn)條件覆蓋性………………………………………………………… 167 
6.2.5 測試及試驗(yàn)邊界條件真實(shí)性………………………………………………… 168 
6.2.6 虛擬試驗(yàn)的正確性…………………………………………………………… 168 
6.3 典型地面試驗(yàn)……………………………………………………………………… 169 
6.3.1 全箭模態(tài)試驗(yàn)………………………………………………………………… 169 
6.3.2 空氣舵系統(tǒng)動特性試驗(yàn)……………………………………………………… 170 
6.3.3 全箭伺服彈性試驗(yàn)…………………………………………………………… 172 
6.3.4 模擬掛機(jī)狀態(tài)振動試驗(yàn)……………………………………………………… 175 
6.3.5 級間熱分離試驗(yàn)……………………………………………………………… 176 
6.3.6 分離環(huán)境下電連接器分離運(yùn)動虛擬試驗(yàn)…………………………………… 185 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 190
 
第7章研制流程及風(fēng)險(xiǎn)控制……………………………………………………………… 191 
7.1 對研制流程的再認(rèn)識……………………………………………………………… 191 
7.2 全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)識別和控制……………………………………………………… 192 
7.2.1 風(fēng)險(xiǎn)識別線索………………………………………………………………… 193 
7.2.2 風(fēng)險(xiǎn)識別和控制實(shí)例………………………………………………………… 199 
7.3 新技術(shù)與研制流程改進(jìn)…………………………………………………………… 202 
7.3.1 基于模型的系統(tǒng)工程方法…………………………………………………… 202 
7.3.2 運(yùn)載火箭基于模型的系統(tǒng)工程……………………………………………… 203 
7.3.3 數(shù)字孿生……………………………………………………………………… 205 
7.3.4 多物理場耦合仿真…………………………………………………………… 207 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 208