空中發(fā)射運載火箭技術

目錄
第1章緒論…………………………………………………………………………………… 1 
1.1 為什么要空中發(fā)射運載火箭………………………………………………………… 1 
1.2 國外空中發(fā)射運載火箭發(fā)展情況…………………………………………………… 3 
1.3 空中發(fā)射運載火箭的特點…………………………………………………………… 10 
1.4 本書主要內容………………………………………………………………………… 10 
參考文獻…………………………………………………………………………………… 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 標準大氣和參考大氣…………………………………………………………… 13 
2.1.2 氣候極值………………………………………………………………………… 16 
2.1.3 可能的實際環(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 載荷和力學環(huán)境……………………………………………………………………… 33 
2.3.1 使用剖面………………………………………………………………………… 33 
2.3.2 掛機飛行的載荷………………………………………………………………… 35 
2.3.3 疲勞載荷………………………………………………………………………… 38 
2.3.4 掛機飛行的力學環(huán)境…………………………………………………………… 39 
 
參考文獻…………………………………………………………………………………… 40 
第3章載機約束下總體設計……………………………………………………………… 41 
3.1 載機掛載約束………………………………………………………………………… 41 
3.1.1 組合體質量、質心設計………………………………………………………… 41 
3.1.2 幾何相容性……………………………………………………………………… 42 
3.1.3 機箭接口………………………………………………………………………… 43 
3.1.4 關于帶飛時間和反復起降次數(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 分離設計六要素………………………………………………………………… 54 
3.3.2 時序設計和起控條件…………………………………………………………… 55 
3.4 一級飛行關注的問題………………………………………………………………… 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 電磁兼容性設計和試驗………………………………………………………… 76 
3.6.2 系統(tǒng)級電磁兼容性量化設計…………………………………………………… 76 
3.6.3 火箭的雷電防護………………………………………………………………… 78 
 
3.7 疲勞強度設計………………………………………………………………………… 82 
3.7.1 疲勞強度設計方法……………………………………………………………… 84 
3.7.2 抗疲勞設計和疲勞載荷譜……………………………………………………… 87 
參考文獻…………………………………………………………………………………… 88 
第4章氣動布局及控制技術……………………………………………………………… 90 
4.1 參考坐標系…………………………………………………………………………… 90 
4.2 發(fā)射條件……………………………………………………………………………… 91 
4.3 初始對準……………………………………………………………………………… 93 
4.3.1 初始對準方法…………………………………………………………………… 93 
4.3.2 傳遞對準方案…………………………………………………………………… 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)設計………………………………………………… 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)設計………………………………………………………… 106 
4.5.3 現(xiàn)代魯棒設計方法…………………………………………………………… 109 
4.5.4 基于概率的設計方法………………………………………………………… 111 
 
4.6 空氣舵系統(tǒng)設計的幾個關注點…………………………………………………… 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”的關系…………………………………………………… 115 
4.6.3 對舵面反操縱的再認識……………………………………………………… 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…………………………………………………………………………………… 129 
第5章掛機載荷環(huán)境和結構設計………………………………………………………… 132 
5.1 掛機載荷…………………………………………………………………………… 132 
5.1.1 掛機靜載荷和動載荷………………………………………………………… 132 
5.1.2 掛機疲勞載荷………………………………………………………………… 139 
 
5.2 力學環(huán)境條件……………………………………………………………………… 143 
5.2.1 隨機振動試驗條件設計……………………………………………………… 143 
5.2.2 沖擊試驗條件設計…………………………………………………………… 145 
5.2.3 加速度試驗條件設計………………………………………………………… 146 
5.2.4 噪聲試驗條件設計…………………………………………………………… 147 
 
5.3 典型結構設計……………………………………………………………………… 148 
5.3.1 端框連接結構………………………………………………………………… 148 
5.3.2 吊耳連接結構………………………………………………………………… 152 
參考文獻…………………………………………………………………………………… 161 
第6章地面試驗和天地一致性…………………………………………………………… 163 
6.1 地面試驗內涵和分類……………………………………………………………… 163 
6.1.1 地面試驗內涵………………………………………………………………… 163 
6.1.2 地面試驗分類………………………………………………………………… 164 
6.2 地面試驗設計……………………………………………………………………… 165 
6.2.1 地面試驗項目設計…………………………………………………………… 165 
6.2.2 地面試驗設計原則…………………………………………………………… 167 
6.2.3 試驗技術狀態(tài)控制…………………………………………………………… 167 
6.2.4 地面試驗條件覆蓋性………………………………………………………… 167 
6.2.5 測試及試驗邊界條件真實性………………………………………………… 168 
6.2.6 虛擬試驗的正確性…………………………………………………………… 168 
6.3 典型地面試驗……………………………………………………………………… 169 
6.3.1 全箭模態(tài)試驗………………………………………………………………… 169 
6.3.2 空氣舵系統(tǒng)動特性試驗……………………………………………………… 170 
6.3.3 全箭伺服彈性試驗…………………………………………………………… 172 
6.3.4 模擬掛機狀態(tài)振動試驗……………………………………………………… 175 
6.3.5 級間熱分離試驗……………………………………………………………… 176 
6.3.6 分離環(huán)境下電連接器分離運動虛擬試驗…………………………………… 185 
參考文獻…………………………………………………………………………………… 190
 
第7章研制流程及風險控制……………………………………………………………… 191 
7.1 對研制流程的再認識……………………………………………………………… 191 
7.2 全壽命周期風險識別和控制……………………………………………………… 192 
7.2.1 風險識別線索………………………………………………………………… 193 
7.2.2 風險識別和控制實例………………………………………………………… 199 
7.3 新技術與研制流程改進…………………………………………………………… 202 
7.3.1 基于模型的系統(tǒng)工程方法…………………………………………………… 202 
7.3.2 運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…………………………………………………………………………………… 208