火箭發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計

前言

一千多年前火藥的發(fā)明使熱兵器逐漸成為戰(zhàn)爭的主宰和武器發(fā)展的熱點；兩次世界大戰(zhàn)成就了火炮這一戰(zhàn)爭之神；20世紀(jì)40年代誕生的以“喀秋莎”為代表的火箭炮，則賦予了傳統(tǒng)“火炮”概念以新的內(nèi)涵。火箭炮的典型戰(zhàn)例是20世紀(jì)40年代的反德戰(zhàn)役、50年代的朝鮮戰(zhàn)爭等，其迅猛、密集的火力在摧毀有生力量的同時，也在精神上極大地震撼和威懾了對方，因而成為贏得勝利的一種利器。蘇聯(lián)為現(xiàn)代火箭炮的誕生和發(fā)展進行了開創(chuàng)性的工作，世界上第一門火箭炮（“喀秋莎”）和目前性能最優(yōu)良的火箭炮分別出自蘇聯(lián)／俄羅斯。近10年來火箭武器發(fā)展極其迅猛，世界各國都在研發(fā)種類繁多的火箭炮，其使用范圍覆蓋陸、海、空各兵種；口徑從40mm到425mm；射程也由原來的幾千米延伸至幾百千米；作戰(zhàn)功能由單純殺傷演化為以殺傷為主，兼具攻堅、防空、反坦克和反輕型裝甲等目標(biāo)，同時還誕生了大量用于非作戰(zhàn)目的的多功能火箭武器系統(tǒng)。我國火箭炮經(jīng)歷了從引進、仿制到自主研發(fā)近60年的發(fā)展歷程，代表性的產(chǎn)品有：國產(chǎn)63式107mm火箭炮；從俄羅斯引進又經(jīng)自主創(chuàng)新改制的各型122mm火箭炮；PHll）3遠程火箭炮；“衛(wèi)士”系列火箭炮。各個時期的先進武器裝備不僅滿足了我軍自需，還出口到世界各國。107mm火箭炮截至目前仍被世界各國視為經(jīng)典，被賦予火箭炮中的“AK47”美稱。幾百年前，用于控制火箭飛行方向的是一段開口的竹筒，這即是火箭發(fā)射裝置的雛形?，F(xiàn)代火箭炮的發(fā)射裝置始于滑軌式，用于發(fā)射低速旋轉(zhuǎn)尾翼式火箭彈；為提高發(fā)射精度，縮短再裝填時間，又發(fā)明了筒式定向器和儲運發(fā)箱式定向器。高低方位調(diào)整在經(jīng)歷了手動、電驅(qū)動、電控和隨動的發(fā)展階段后，其自動化程度和控制精度大幅提高。運行體從牽弓l式、輪式到履帶式，經(jīng)歷了輕型、中型到重型的發(fā)展過程，使武器系統(tǒng)的適應(yīng)性不斷提升。正是武器系統(tǒng)的集成化、信息化和智能化程度的不斷提高及其綜合性能的逐步改善，導(dǎo)致火箭武器系統(tǒng)的“體積”越來越龐大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因而其設(shè)計難度也越來越大。

內(nèi)容概要

　　火箭發(fā)射系統(tǒng)的一般性設(shè)計思想和原理；結(jié)合工程研究實例，重點介紹了火箭發(fā)射系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計方法．以求拓展武器系統(tǒng)研發(fā)人員的設(shè)計思路。全書共分8章：第1章以系統(tǒng)學(xué)為基礎(chǔ)介紹了火箭發(fā)射系統(tǒng)總體設(shè)計的主要內(nèi)容和設(shè)計依據(jù)；第2章采用力學(xué)分析方法，詳細(xì)分析了火箭發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射、行軍等狀態(tài)下的受力情況以及各種力學(xué)參數(shù)的計算方法；第3章～第5章主要介紹了定向器、平衡機和瞄準(zhǔn)機的設(shè)計方法，給出了典型的設(shè)計實例；第6章講述了發(fā)射系統(tǒng)的重要性能參數(shù)——密集度的計算方法及其影響因素；第7章、第8章結(jié)合課題組近年來的科研成果，展示了火箭發(fā)射系統(tǒng)的高低壓發(fā)射和彈射技術(shù)的現(xiàn)代設(shè)計方法。　　《火箭發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計》的主要讀者對象為武器系統(tǒng)與工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、兵器發(fā)射理論與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的科研人員和高校師生，也可供這些專業(yè)的企業(yè)工程設(shè)計人員參閱。

書籍目錄

第1章 火箭發(fā)射系統(tǒng)總體設(shè)計1.1 引言1.2 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求1.2.1 戰(zhàn)術(shù)性1.2.2 勤務(wù)性1.2.3 工藝性、生產(chǎn)性1.3 發(fā)射系統(tǒng)總體布局設(shè)計1.3.1 定向器、俯仰體與回轉(zhuǎn)體1.3.2 質(zhì)量和質(zhì)心位置1.3.3 運行體的選擇1.4 發(fā)射系統(tǒng)的支撐與調(diào)平1.4.1 發(fā)射系統(tǒng)的支撐1.4.2 發(fā)射系統(tǒng)的調(diào)平思考與練習(xí)第2章 火箭發(fā)射系統(tǒng)受力分析2.1 引言2.2 坐標(biāo)系的定義2.3 推力偏心、質(zhì)量分布不均衡與導(dǎo)引面微彎曲的定義2.3.1 火箭彈的推力偏心2.3.2 質(zhì)量分布不均衡2.3.3 定向器導(dǎo)引面微彎曲2.4 發(fā)射狀態(tài)下火箭發(fā)射系統(tǒng)受力分析與計算2.4.1 概述2.4.2 火箭彈推力偏心與質(zhì)量分布不均衡引起的動力載荷2.4.3 定向器導(dǎo)引面微彎曲引起的動力載荷2.4.4 定向器振動引起的動力載荷2.5 行軍時火箭發(fā)射系統(tǒng)受力分析與計算2.5.1 振動動力載荷2.5.2 制動慣性力2.5.3 離心慣性力2.6 火箭燃?xì)饬鲗Πl(fā)射系統(tǒng)的沖擊力計算2.6.1 火箭燃?xì)馔牧髯杂缮淞鹘Y(jié)構(gòu)2.6.2 火箭燃?xì)饬髁鲌鎏匦詤?shù)的確定2.6.3 沖擊力的數(shù)值模擬思考與練習(xí)第3章 定向器設(shè)計3.1 概述3.2 定向器長度設(shè)計3.2.1 方向角散布計算公式3.2.2 有效定向器長度的基本概念3.2.3 有效定向器長度的設(shè)計3.2.4 保證不發(fā)生炮口撞擊3.2.5 定向器實際長度的確定3.3 螺旋定向器設(shè)計計算3.3.1 螺旋定向器螺旋角的確定3.3.2 低旋尾翼彈的飛行轉(zhuǎn)速范圍3.3.3 火箭飛行中的自轉(zhuǎn)角速度計算3.3.4 螺旋定向器導(dǎo)轉(zhuǎn)側(cè)壓力的計算3.4 閉鎖機構(gòu)設(shè)計與計算3.4.1 閉鎖力的確定3.4.2 彈簧式閉鎖機構(gòu)設(shè)計計算3.4.3 卡簧式閉鎖機構(gòu)設(shè)計計算3.4.4 剪切銷式閉鎖機構(gòu)設(shè)計計算思考與練習(xí)第4章 平衡機設(shè)計4.1 概述4.1.1 重力矩分析4.1.2 平衡力矩曲線的選擇4.1.3 平衡機與力三角形4.2 彈簧推式平衡機4.2.1 兩點控制設(shè)計方法4.2.2 三點控制設(shè)計方法4.2.3 雙彈簧變剛度推式平衡機三點控制設(shè)計方法4.3 扭力平衡機4.3.1 傳動機構(gòu)及其計算4.3.2 扭桿設(shè)計計算公式4.3.3 扭力平衡機的設(shè)計方法4.4 氣壓式平衡機4.4.1 氣體壓力和平衡機抗力4.4.2 平衡機主要參數(shù)的確定4.4.3 平衡機的摩擦力4.4.4 平衡機的結(jié)構(gòu)尺寸4.5 H221火箭炮平衡機設(shè)計實例4.5.1 質(zhì)量和質(zhì)心位置計算4.5.2 平衡機主要參數(shù)設(shè)計4.5.3 平衡機的性能計算思考與練習(xí)第5章 高低機與方向機設(shè)計5.1 螺桿式高低機的設(shè)計5.1.1 傳速比和瞄準(zhǔn)速度的計算5.1.2 高低機受力分析5.1.3 高低機手輪力計算5.1.4 高低機零件的強度校核5.2 齒弧式方向機設(shè)計5.2.1 傳速比分配5.2.2 受力分析5.2.3 手輪力計算5.2.4 主要零件的強度校核5.3 滾柱自鎖器設(shè)計5.3.1 工作原理5.3.2 白鎖條件5.3.3 楔角計算公式5.3.4 承載能力5.3.5 計算實例思考與練習(xí)第6章 射擊密集度計算與分析6.1 引言6.2 半約束期與起始擾動6.3 起始擾動計算6.3.1 振動引起的起始擾動6.3.2 中間偏差的試驗測量6.4 發(fā)射系統(tǒng)動力學(xué)6.4.1 動力學(xué)模型6.4.2 運動微分方程6.4.3 微分方程的求解.6.5 提高密集度的措施.6.5.1 保證有合適的炮口速度和炮口轉(zhuǎn)速6.5.2 減小起始擾動6.5.3 影響密集度的因素思考與練習(xí)第7章 高低壓發(fā)射技術(shù)7.1 高低壓發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計7.1.1 高低壓發(fā)射系統(tǒng)總體方案設(shè)計7.1.2 高低壓室平衡壓力預(yù)估7.1.3 噴管設(shè)計7.1.4 高低壓發(fā)射系統(tǒng)裝藥設(shè)計7.1.5 高低壓發(fā)射系統(tǒng)定向器設(shè)計7.2 高低壓發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)彈道及穩(wěn)炮性能分析7.2.1 高低壓發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)彈道研究7.2.2 內(nèi)彈道及穩(wěn)炮性能特性研究7.3 高低壓發(fā)射系統(tǒng)動力學(xué)特性分析7.3.1 發(fā)射系統(tǒng)動力學(xué)模型概述7.3.2 多剛體動力學(xué)筒介7.3.3 高低壓發(fā)射系統(tǒng)動力學(xué)模型研究7.4 高低壓發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射動力特性研究7.4.1 提高火箭發(fā)射密集度的主要措施7.4.2 兩枚火箭彈同時發(fā)射動力特性分析7.4.3 發(fā)射時序?qū)Ω叩蛪喊l(fā)射系統(tǒng)初始擾動的影響研究7.5 高低壓發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射密集度分析第8章 無人機彈射發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計8.1 前言8.2 總體方案設(shè)計8.2.1 發(fā)射方案設(shè)計8.2.2 動力系統(tǒng)設(shè)計8.2.3 懸架系統(tǒng)設(shè)計與選擇8.2.4 安全保護系統(tǒng)分析8.3 無人機發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計8.3.1 發(fā)射架基本結(jié)構(gòu)設(shè)計8.3.2 動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計8.3.3 懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計8.3.4 安全保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計8.3.5 模型的總體裝配8.3.6 發(fā)射流程8.4 發(fā)射系統(tǒng)動力學(xué)分析及仿真8.4.1 工程力學(xué)分析簡述8.4.2 動力系統(tǒng)運動動力學(xué)分析8.4.3 懸架系統(tǒng)運動動力學(xué)分析8.4.4 鋼絲繩意外斷裂情況下彈簧緩沖器運動學(xué)、動力學(xué)仿真8.5 無人機發(fā)射系統(tǒng)關(guān)鍵零部件分析8.5.1 總體結(jié)構(gòu)分析8.5.2 閉鎖機構(gòu)有限元分析8.5.3 發(fā)射架模態(tài)分析參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 火箭發(fā)射系統(tǒng)總體設(shè)計1.1 引言火箭是指依靠自身向后噴射的火藥燃?xì)猓米饔门c反作用力原理，飛向目標(biāo)的一種兵器?；鸺l(fā)射裝置是指將火箭發(fā)射出去的設(shè)備?！盎鸺币辉~最早見于《三國志·魏明帝紀(jì)》之注引《魏略》。魏明帝太和二年（228），諸葛亮出兵攻打陳倉（今陜西寶雞市東），魏守將郝昭“以火箭射其云梯，梯燃，梯上人皆燒死”。但那時的“火箭”，只是在箭桿靠近箭頭處綁縛浸滿油脂的麻布等易燃物，點燃后用弓弩發(fā)射出去，用以縱火。火藥發(fā)明后，上述易燃物由燃燒性能更好的火藥所取代，出現(xiàn)了火藥箭。這種“火箭”曾在軍隊中長期使用。靠火藥燃?xì)夥醋饔昧︼w行的火箭問世后，仍沿用這一名稱，但其含義已根本不同。北宋后期，民間流行的能高飛的“流星”（或稱“起火”）已利用了火藥燃?xì)獾姆醋饔昧ΑＴ缙谟糜诎l(fā)射各類“火箭”的發(fā)射裝置非常簡陋，初期只是一種“叉形”架，后來出現(xiàn)竹筒導(dǎo)向器。明趙士楨進一步發(fā)明了“火箭溜”，形狀類似短槍，火箭在其滑槽上滑行發(fā)射，能更好地控制方向。多發(fā)齊射火箭則是通過火箭桶（筒、柜）實現(xiàn)的，上下二層格板給單支火箭定位、定向，通過手控調(diào)節(jié)火箭筒方向。戚繼光率軍作戰(zhàn)時，曾將這樣的“火箭柜”固定在車上，提高了機動能力，并用火箭車布成車陣，頗似現(xiàn)代火箭炮的發(fā)射方式。發(fā)射裝置和發(fā)射方式的改善，使火箭的射向、射程和火力范圍得到較好的控制，提高了作戰(zhàn)威力。

編輯推薦

《火箭發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計》講述了：我國火箭炮經(jīng)歷了從引進、仿制到自主研發(fā)近60年的發(fā)展歷程，代表性的產(chǎn)品有：國產(chǎn)63式107mm火箭炮；從俄羅斯引進又經(jīng)自主創(chuàng)新改制的各型122mm火箭炮；PHll）3遠程火箭炮；“衛(wèi)士”系列火箭炮。各個時期的先進武器裝備不僅滿足了我軍自需，還出口到世界各國。

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