Monte Carlo simulation of stage separation dynamics of a multistage launch vehicle

This paper provides the formulation used for studing the cold and hot separating stages of a multistage launch vehicle. Monte Carlo simulation is employed to account for the off nominal design parameters of the bodies undergoing separation to evaluate the risk of failure for the separation event. All disturbances, effect of dynamic unbalance, residual thrust, separation disturbance caused by the separation mechanism and misalignment in cold and hot separation are analyzed to find out nonoccurrence of collision between the separation bodies. The results indicate that the current design satisfies the separation requirements.

导弹水下热发射出筒过程流动特性

研究了导弹水下热发射出筒过程的流动特性。采用基于多相流Mixture模型的有限体积法求解RANS方程,考虑了流体的可压缩性、粘性、重力作用、气-水掺混效应和能量交换等各项因素,运用自编UDF模块结合动网格技术,对导弹水下发射出筒过程的轴对称流场进行了数值模拟。计算结果揭示了导弹水下热发射出筒过程中发动机喷管、发射筒内和潜艇外的复杂多相流动的演化、流场结构和流体动力特性。

舰载导弹共架发射技术的应用分析

舰载导弹采用共架垂直发射技术极大地增加了舰艇的综合作战效能,降低了导弹武器系统的研制费用和维护使用费用。展示了国外海军发展舰载导弹共架发射技术的经验,并对舰载导弹系统采用共架发射技术后的特点进行了阐述。最后,针对我国舰载导弹的实际情况对我国舰载导弹共架发射技术的应用进行了探讨。

战术导弹垂直发射系统的现状及发展趋势

介绍了垂直发射装置通用化、箱式化和模块化的总体特征。详细论述了国外现役 8种类型的垂直发射系统 ,根据基本结构特点将垂直发射装置分为模块式结构、独立布置的分离式结构和旋转式结构 ,另依据发射动力将垂直发射装置分为热发射和冷发射。以热发射的同心筒式结构和冷发射采用的大倾角、模块化设计为例 。

新一代大型运载火箭热备冗余PLC发控系统设计

新一代大型运载火箭测试发射控制系统采用在前、后端部署可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的方式实现远距离测试发射控制。为适应新一代运载火箭高可靠发射控制的要求,设计一套PLC发控系统,使用PLC冗余、控制与监控计算机冗余、网络通信冗余、控制通道冗余等设计实现PLC发控系统的热备冗余。实践证明,热备冗余PLC发控系统可有效地提高运载火箭发射控制的可靠性。

发射设施热防护研究

热防护是热发射技术主要研究内容之一。提出在发射燃气动力学全三维仿真和相似理论研究的基础上,开展喷流缩比试验工作,通过喷流缩比试验对理论仿真结果和热防护方案进行验证,近似获得结构烧蚀范围和烧蚀程度,以指导热防护设计的工作思路,从而确定了"疏、堵、避、防,快速更换"的设计方法。

火箭发射燃气流二次燃烧数值研究

为研究二次燃烧对火箭地下热发射排焰环境的影响,采用9组分11步反应的H_2-CO燃烧模型模拟火箭出井过程中发动机的燃气流与空气二次燃烧过程,运用域动分层动网格技术,对火箭运动区域进行更新,数值研究二次燃烧对井内流场温度、压力载荷以及火箭出井速度和时间的影响。数值结果表明,富燃燃气与空气混合发生二次燃烧,导致井内局部燃气流温度、压力升高,但在井底导流锥冲击区、排焰道转弯区以及箭体底部和箭体壁面部位温度、压力载荷分布受二次燃烧的影响较小,相对变化率均不大于8.33%;火箭出井速度和时间受二次燃烧的影响可以忽略。

航空导弹垂直发射系统特点分析

通过对垂直发射技术发展过程的回顾 ,介绍了国外舰空导弹垂直发射系统的性能及技术特点 ,分析比较了国外舰空导弹垂直发射系统的先进性 .指出了各国在垂直发射技术的应用方面所采取的途径各不相同 ,技术特点各有所长 .尤其是俄罗斯在舰空导弹垂直发射技术的应用方面有自己独特的思路 ,能够给我国舰空导弹及舰舰导弹垂直发射技术的发展带来有益的启示 .

导弹水下垂直发射的弹道研究

针对导弹水下垂直发射时的水中弹道进行了数学仿真研究,计算讨论了艇速对导弹水中运行弹道的影响.在水弹道研究的基础上,对导弹与运载器水面分离弹道也进行了数值计算研究,并进行了水洞模型实验和水弹道模型实验.数学仿真结果与模型水弹道实验数据进行了比较,计算结果与实验结果相符.

发射车冗余热备份CAN总线网络实现方法研究

研究了一种以发控系统为核心的车载CAN总线网络冗余热备份实现方法,提出了具体的硬件、软件设计思路。通过该方法,可实现整车通信总线网络的冗余热切换,有效提升发射车的任务可靠性,保障发射车的作战效能。

多级运载火箭动态级间分离的Monte Carlo仿真

提出了研究多级运载火箭级间冷、热分离的计算公式.利用Monte Carlo仿真,考虑箭体分离时,采用远离正常设计值的参数去评估分离失败的风险.分析了各种扰动,如动态不平衡,剩余推力,分离机构引起的分离扰动,以及冷、热分离未对准的影响,得到分离箭体不会发生碰撞的条件.结果表明,当前设计满足分离要求.

某新型运载火箭助推器热试车吊装与固定方案设计

针对某新型运载火箭助推器的热试车试验,开展吊装固定方案设计,通过关键技术攻关,成功实现中国首次最大推力火箭子级热试车试验的吊装对接与固定,并且吊装固定方案安全可靠、简单易行、经济性好,为后续该新型火箭助推器发射场合练试验积累了宝贵经验。

潜载导弹垂直发射水弹道和分离弹道研究

针对导弹水下垂直发射时的水中弹道进行了数学仿真研究,计算和讨论了艇速对导弹水中运行弹道的影响和波浪力对导弹出水参数的影响,并在水弹道研究的基础上对导弹与运载器水面分离弹道也进行了数值计算研究.研究过程中在中国船舶科学研究中心进行了水洞模型实验和水弹道模型实验.数学仿真结果与模型水弹道实验数据的比较结果表明,两者相符.

固体运载火箭级间热分离仿真气体模型研究

目前,计算流体力学和飞行力学耦合仿真是模拟运载火箭级间分离较为流行的方法,而发动机内外流动建模则是运用该方法的关键。工程上,常用的方法是将发动机燃气与外部大气当作同一种气体组分处理,未考虑内外流动的多组分与燃烧效应。分析了化学非平衡流模型、双组分气体模型和常规单组分气体模型在火箭级间热分离流场计算中的适用性。化学非平衡流模型由于过高的计算消耗,不适用于火箭研制工程中大规模的参数化研究。而热化学等级较低的双组分气体和单组分气体模型由于计算量较低,具有较好的工程适用性。双组分气体模型计入了火箭燃气的特性,计算消耗远低于化学非平衡计算,且能够较好地预测火箭级间段的流动分离,在计算效率和计算保真度之间做出了较好的平衡,未来在工程研究中有较大的应用潜力。

热发射导流器型面仿真计算优化设计

热发射的高温高速燃气射流对发射平台产生冲击,导流器应同时适应结构强度和高温高压的燃气冲击,导流器的型面优化设计可降低射流引起的烧蚀和冲击。本文通过数值仿真模拟方法,研究了3种导流器方案,分别计算了每种导流器型面方案下燃气射流的流场,选出了最优方案,提高了发射的安全可靠稳定性。

国外舰载导弹发射装置发展综述

介绍了国外舰载导弹发射装置的基本概况及发展历程,分析了固定式发射装置、回转式发射装置、臂式发射装置、垂直发射装置的优缺点及适装范围。根据冷热发射方式的特点,分析了4种发射装置安装方式、贮弹量、射界、发射效率、反应速度、可靠性、安全性等基本性能,阐明了倾斜发射、垂直发射、冷热共架发射的基本原理。垂直发射装置以射界大、效率高、反应快、贮弹量多等优点成为舰载发射装置主流,倾斜发射在近程末端区域防空方面,可提前指向目标,减少导弹近距离大幅机动时间,提升末端拦截概率,是垂直发射的有效补充。舰载导弹发射装置正在朝垂直化、通用化发展,模块化发射和电磁垂直发射是下一代舰载发射的发展方向。

可重复使用热防护材料应用与研究进展

可重复使用热防护系统是为高速重复使用飞行器而发展的关键性技术,涵盖了地球大气环境及非地球大气环境下的弹道式再入、高马赫数巡航等应用场景。根据现有高马赫数飞行器热防护现状,对高马赫数飞行器的主要热防护系统类型、特点和使用场景进行了简要介绍。在此基础上,结合国外里程碑式可重复使用飞行器(X-15、SR-71、航天飞机、X-33、X-37B、Spaceliner等),梳理了可重复使用热防护材料的应用与研究进展,论述了代表性可重复使用热防护材料的发展、性能、研制进度、特点及应用前景。对国外在可重复使用热防护材料研制中的设计及发展思路,以及所存在的主要问题进行了总结归纳,为可重复使用热防护材料未来的发展提供了思路。