空中发射技术特点的量化分析

近几年,随着小卫星市场的蓬勃发展,小型卫星发射市场持续升温,以飞马座XL和运载器一号火箭为代表的空射火箭完成多次发射任务,将数十颗卫星送入近地轨道。空射运载火箭具备快速响应、机动灵活、发射成本低、任务适应性强等技术特点。运载火箭从空中发射可以充分利用载机的飞行高度和飞行速度,在相同的系统运载能力下,火箭的起飞质量更小;在相同的火箭起飞质量下,系统运载能力更高;同时,对于规模星座快速部署,空中发射的灵活优势显著。围绕空射火箭的上述技术特点,基于空射火箭模型开展仿真分析研究及不同发射方式的结果对比,结果表明空射方式对提升系统效益效果显著。

水平空中发射固体有翼运载火箭轨道设计与优化

根据水平空中发射固体有翼运载火箭的飞行特点,提出了一种飞行程序角的工程设计方法,并给出了三级飞行段及滑行段飞行程序角的表达式,建立了发射轨道优化模型,应用基于方向的遗传算法对其发射轨道进行了优化。该方法适用于水平空中发射固体火箭方案论证和初步设计。

空中发射及其关键技术

空中发射技术是利用空中发射平台在空中发射运载火箭、巡航导弹或无人机等飞行器(统称为有效载荷)的技术,是目前航空航天领域的一个研究热点。概述了空中发射技术的基本概念及特点,阐述了空中发射技术的发展现状和空中发射的主要用途,分析了有效载荷可能的运载和分离方式及其技术特点,归纳了空中发射技术需要解决的关键技术问题及可能的解决途径。

水平空中发射固体有翼运载火箭总体/动力/气动/轨道一体化设计与优化

综合考虑固体火箭发动机设计、带翼火箭气动外形设计、轨道设计和总体特性相互作用相互影响的情况下,建立了水平空中发射固体有翼运载火箭总体/动力/气动/轨道一体化设计优化模型和系统分析模型。测试了系统分析软件,应用基于方向的遗传算法优选了某水平空中发射固体有翼运载火箭28个设计参数。结果表明,计算结果与工程实际结果吻合较好,优化设计效果明显,优化所得火箭起飞质量是原方案的84.32%。

内装式空中发射运载火箭重力出舱运动分析

对运载火箭重力出舱方式进行了详细研究,给出了阻力伞和载机姿态的选取方法,结合气动力数值计算,分析了分离过程中载机、运载火箭和阻力伞之间的相互影响,为进一步研究及工程实践提供了理论依据。

内置式空中发射运载火箭发射方向研究

对运载器与载机分离过程的几个阶段采用统一模型进行研究,建立了分离过程物伞系统的刚体-质点模型。以此数学模型为基础,对空中发射的分离过程用Matlab/Simulink进行了仿真计算。结果表明,前向发射在分离过程结束时运载器的高度损失和速度损失比后向发射小,性能优于后向发射,对实际工程应用具有重要参考价值。

运载火箭空中发射伞降运动分析

主要计算了运载火箭内舱式空中发射过程中,运载器在点火以前,运载器及降落伞系统(物伞系统)从发射平台抛出后的运动轨迹及姿态。通过分析两刚体的力学关系,建立了九自由度的物伞系统数学模型,并进行仿真计算。由仿真结果可以决定其最佳的发射时间及姿态。

内装式空中发射运载火箭点火状态多目标优化

针对内装式空中发射运载火箭状态空间广泛的特点,提出基于粒子群优化算法的空中发射系统的多目标优化方法。定义了以箭机分离时载机的姿态角、稳定伞的阻力特征、运载火箭点火时的角速度为自变量的粒子群广义位置和广义速度。建立了以箭机安全距离、运载火箭有效动能与耗能的比值、运载火箭控制机构耗能为变量的多目标优化模型。利用MATLAB软件计算优化模型,分析优化结果,证明适用于解决空中发射系统的优化问题。

运载火箭空中发射的分离运动分析

研究运载火箭的空中发射 ,不可避免地要分析载机与运载器的分离过程。针对机载发射方案的要求 ,提出运载器与载机实现空中分离的方案 ,并建立相应的动力学数学模型 ,分析了分离过程中运载器的纵向运动情况。分析结果表明 ,分离过程结束后 ,运载器的运动参数可以满足机载发射方案的要求。

基于空中发射点的在线诸元计算方法研究

现代战争的快节奏要求弹道导弹具有快速机动发射能力,采用伪卫星组合制导的弹道导弹随机快速发射需要诸元在线计算。提出了一种基于空中发射点的在线诸元计算方法,该方法具有计算量小、制导方法误差小的特点,可用于陆基机动弹道导弹或潜射弹道导弹的快速发射。

拖缆的弹簧柔性体模型在拖曳式空中发射系统中的应用研究

拖曳式空中发射系统模型的复杂程度很大程度上取决于拖缆模型描述的复杂程度。将拖缆视为“弹簧柔性体”,即串联的一系列线性弹簧来处理,不仅可以求解拖缆的静态位形,还可以求解拖缆的动力学特性,谋求解决拖缆的动力学问题。所以,从理论上讲是一种较为理性的模型。

内装式运载火箭空中发射过程的安全性分析

载机和火箭的安全性是完成内装式空中发射任务的基础和根本保障。针对内装式空中发射过程,基于线化小扰动方程和时域法,研究火箭在舱内移动过程对载机稳定性、飞行品质和安全性的影响规律,提出了改善飞行品质的解决方案;利用火箭运动学方程模拟载机的俯仰角和火箭的安放位置对火箭头部与货舱顶部碰撞的影响规律;通过爆炸相似律理论分析火箭爆炸后对载机和飞行员安全的影响程度,确定不受爆炸冲击波影响的安全距离;最后进行了定性和定量的安全性分析。

内装式空中发射运载火箭爆炸安全性分析

采用内装式空中发射运载火箭技术,载机与运载火箭的分离过程时间短,箭机距离近,整个过程需充分考虑载机与火箭的安全性,其中火箭的爆炸是影响安全性的一个重要方面。文中基于爆炸相似理论,建立了以爆炸波冲压、载机表面过载等为变量的目标函数,结合火箭初始弹道动力学方程,得到了爆炸冲击波阵面压力随冲击波传播距离的变化曲线和特殊超压值时的箭机位置关系表,确定了安全距离,可以为空中发射试验和发射任务圆满完成提供一定的安全性理论基础。

新型空中发射平台及未来发展趋势

在商业航天推动下,空中发射平台发展迅速。为了解空中发射平台的最新进展,详细介绍了机载发射平台、航天飞机发射平台、气球发射平台等空中发射平台的研发现状,总结了空中发射平台呈现出的新特点,分析了空中发射平台面临的挑战,得出了空中发射平台将低成本化、快速化和智能化的发展趋势。

一种空中发射弹道导弹摄动制导方法

为解决弹道导弹空中发射时发射点位置不能预先确定对摄动制导的影响,分析了在空中发射方式下实现摄动制导的制约因素;通过弹道差分的方法求取了诸元偏导数,给出确定了发射点位置偏差后,快速修订诸元的方法;实现了弹道导弹空中发射时的摄动制导。仿真验证表明该方法具有速度快,占用空间小的特点,可满足制导精度及弹载计算机计算能力的要求。

运载火箭空中发射系统约束建模与仿真

约束模型的建立与分析是研究运载火箭空中发射系统的一个重要组成部分。缆索系统在内装式和拖曳式等重要的运载火箭空中发射方式中对系统起约束作用,通过对两种有代表性的缆索模型建立数学模型,进而导出了内装式运载火箭空中发射系统的约束模型。运用所建立模型在Matlab环境下编制了内装式空中发射系统约束仿真程序,并进行了仿真运算与仿真结果分析。研究结果可为相应空中发射系统的设计、性能预测和评估提供依据。

空中发射技术现状及趋势分析

空中发射技术具备快速响应航天发射所要求的快速性、机动性和灵活性等特性,是最具潜力的快速发射方式,越来越受到各航天大国的重视。对国内外空中发射技术发展脉络进行了分析,总结出了空中发射技术的发展特点与趋势,并对空中发射技术发展的部分关键技术进行了讨论,提出了技术发展途径。

基于ADAMS的无人机空中发射动力学仿真及分析

提出一种新型无人机空中旋转发射总体方案,并利用三维实体建模软件CATIA和动力学仿真软件ADAMS联合建立载机、无人机、发射架等的实体三维模型;对空中发射无人机过程进行了动力学仿真,得到了在给定发射初速度条件下无人机质心位移的变化曲线和无人机顶点与货舱底面垂向距离变化曲线,分析了空中发射无人机方案的可行性。分析结果表明:无人机在0.19 s可以出舱,且在整个过程中无人机与货舱不会发生碰撞,无人机可以安全离开载机。

空中发射快速入轨技术——美国用重型战斗机发射卫星的计划

2015年2月上旬,美国国防部高级研究计划局(DARPA)公布的视频显示,一架F-15重型战斗机在机腹中心携带一枚小型火箭升空。战斗机加速到空中一定高度后,保持一定速度维持机身近垂直姿态,火箭脱离,然后火箭发动机点火、加速上升,飞向近地轨道。从视频里看这是一种小型二级火箭,第一级的4个外置喷口位于火箭前部,距离火箭头部不足火箭全长的1/3,第一级发动机结束工作后分离,以减轻质量。第二级发动机将把小卫星送入近地轨道。这是美国防部高级研究计划局正在执行的一项研究计划的最新进展。该计划简称为"空中发射辅助太空进入"(ALASA)。

小卫星空中发射一种箭机组合方案及分离运动分析

空中机动发射小卫星具有广阔的应用前景; 提出了一种肚装式机箭组合方案,并分析了机箭分离时火箭在空间的运动情况; 根据运动特点,分阶段建立了火箭二维运动数学模型,进行了仿真计算,并与类似方案进行了比较; 计算与比较结果表明:整个分离过程中,此方案的主要参数能够满足机载发射方案的要求,具有更多的优点.