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(guó)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(shū)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(jí)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(jí)飛行關(guān)注的問(wèn)題………………………………………………………………… 61 
3.4.1 一級(jí)大攻角拉起帶來(lái)的法向過(guò)載影響………………………………………… 61 
3.4.2 一級(jí)飛行尾部的力熱環(huán)境及影響……………………………………………… 67 
 
3.5 氣動(dòng)彈性問(wèn)題………………………………………………………………………… 71 
3.5.1 靜氣動(dòng)彈性問(wèn)題………………………………………………………………… 72 
3.5.2 動(dòng)氣動(dòng)彈性問(wèn)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(jí)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(dòng)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(duì)準(zhǔn)……………………………………………………………………………… 93 
4.3.1 初始對(duì)準(zhǔn)方法…………………………………………………………………… 93 
4.3.2 傳遞對(duì)準(zhǔn)方案…………………………………………………………………… 94 
 
4.4 氣動(dòng)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(dòng)特性……………………………………………………… 114 
4.6.2 舵面“兩心兩線”的關(guān)系…………………………………………………… 115 
4.6.3 對(duì)舵面反操縱的再認(rèn)識(shí)……………………………………………………… 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(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)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(dòng)試驗(yàn)……………………………………………………… 175 
6.3.5 級(jí)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(dòng)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(duì)研制流程的再認(rèn)識(shí)……………………………………………………………… 191 
7.2 全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和控制……………………………………………………… 192 
7.2.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別線索………………………………………………………………… 193 
7.2.2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)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(chǎng)耦合仿真…………………………………………………………… 207 
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………… 208