内装式空射运载火箭重力出舱机箭耦合动力学分析

研究了以运输机为平台的内装式运载火箭空射过程载机和火箭的耦合动力学建模。建模针对两个阶段:第一阶段,火箭固定于载机机舱内,两者构成一个整体,按照普通刚体的力学方法处理;第二阶段,火箭解锁后,沿着舱内的发射筒向外滑行,载机和火箭形成两刚体相互作用的耦合系统,基于牛顿⁃欧拉法建立系统动力学模型。载机在空射火箭过程中,油门和升降舵满偏,在加速前飞的同时拉大姿态俯仰角,火箭在自身重力分量和惯性力的作用下,沿着机舱内的发射筒加速向外滑行,直至与载机分离。数值仿真分析了空射过程载机的重要力学参数的变化过程,验证了载机操控策略的可行性和安全性,可为未来中国空射运载火箭技术设计提供数据参考。

无筒空射运载火箭重力出舱机箭耦合动力学

研究了以运输机为平台的内装式空射运载火箭重力出舱载机⁃火箭两体动力学。根据火箭受力条件和相对运动自由度,将其出舱运动顺次分为5个阶段。给出了各阶段过渡的力学条件,基于牛顿⁃欧拉法分别建立了前4个阶段的机⁃箭两体动力学模型。定义了火箭出舱过程可能发生危险的多种异常情况,给出了发生异常的力学或几何条件。然后对火箭出舱全程作了数值仿真。若发射初始条件合理,仿真将顺次经历前4个或3个正常阶段,直至火箭离舱。如果异常情况的条件满足,火箭出舱将发生危险,仿真失去意义,故中止,需要调整发射初始条件后进一步仿真验证。本文给出的系统动力学模型和仿真数据可为工程部门设计空射型火箭的本体参数,以及设置空射初始条件提供参考。

内装式空中发射运载火箭的动力学模型（英文）

针对类似于内装式空中发射多体系统及重装空投系统的变拓扑结构刚-柔耦合多体系统,为建立形式统一的动力学模型,并避免单一建模方法的冗余建模过程,提出基于等效刚化的建模方法。在建模过程中,截断在系统工作过程中拓扑结构发生变化的铰。包含柔性体的子系统采用等效刚化的建模方法,其他子系统可根据需要选择合适的建模方法。在计算过程中,根据约束力计算算法及矢量力学理论可将约束力与状态方程独立求解。以内装式空中发射系统的动力学模型建立为例子,验证了基于等效刚化的建模方法的有效性和正确性,并分阶段建立了空中发射系统的动力学模型。与其他建模方法相比,上述理论得到的动力学模型在不同阶段具有统一的形式,建模过程简单且程序化。等效刚化的建模方法及其相关理论可应用于类似的刚-柔耦合多体系统。