航天器发射提纲

第一章 航天器发射技术概述
1、什么是航天器发射技术？
航天器发射技术是一门研究导弹武器和民用航天器的发射原理、发射方式和发射设施的设计、制造、试验、使用的工程科学技术，又是一门综合性、系统性极强的学科。

2、航天器发射技术的研究领域有哪些？
火箭导弹发射动力学、弹射内弹道学、燃气射流动力学、导弹运输和安装技术、火箭导弹检测与监控技术、低温推进剂加注技术、射场设计建造工程技术
第二章 火箭与导弹
1、何谓单级和多级运载火箭的理想速度？为何出现多级火箭？多级火箭的总体组成方式有哪几种？ ⏹ 单级火箭的理想速度 ❑ 基本假设：忽略重力和空气动力的影响
❑ 俄国科学家齐奥尔科夫斯基创立 ❑ 即火箭完全在推力作用下能达到的飞行速度
❑ 火箭发动机的真空比冲
⏹ 多级火箭的理想速度 ❑ 套用单级火箭理想速度公式可得多级火箭的理想速度 式中： 为第i 级的喷气速度 为第i 级速度比，即 ，此处 是第i 级（其前的各级已脱落）的起飞质量（含i 级以上各级和有效载荷； 是 减去第i 级已燃推进剂质量）
⏹ 为了达到宇宙速度，按现阶段的火箭发动机技术水平和弹体结构设计水平来看，
单级火箭都是无法实现的，单级火箭的理想速度甚至连第一宇宙速度都无法达到，因此就出现了多级火箭。

⏹ 多级火箭的总体组成方式有三大类：1）串联式，2）并联式，3）混连式
2、宇宙速度的一般有几种？其物理意义是什么？
⏹ 第一宇宙速度：卫星环绕地表运动所需的速度，其值为8km/s
⏹ 第二宇宙速度：脱离地球引力场，环绕太阳运行所需的速度，值为11.2km/s
⏹ 第三宇宙速度：航天器从地面附件发射能飞出太阳系的最小初始速度，16.7km/s
3、火箭导弹航天器的动力装置一般有哪三种？
火箭发动机
空气喷气发动机
组合式发动机
e u dt dm P dt dv m -==m dm u dv e ⨯-=0ln m m u v k
e I -=0ln m m u v k e I -=0m m k k =μ∑
=-=n i ki ei I u v 1
ln μei u ki μi
ki
ki m m 0=μi m 0ki m i m 0
4、何谓火箭导弹的发射方式？
火箭导弹的发射方式是指由发射基点、发射动力和发射姿态所综合形成的将火箭导弹发射出去的形式和方法。

5、发射装置、地面设备、发射工程与地面设备的定义？
⏹发射装置
❑小型火箭导弹配置的结构较为简单的发射架，一般称为发射装置
⏹地面设备
❑中型火箭导弹除发射装置外，一般都配备运输装填和射前测试设备等，这些设备统称为地面设备。

⏹发射工程与地面设备
❑大型战略火箭导弹和航天运载火箭的类似设备一般更为复杂和全面，不仅设备项目多，而且有相当数量的工程设施与之匹配，故这类火箭导弹的相应设
施和设备称为发射工程与地面设备。

6、发射阵地定义及配置？
发射阵地：发射火箭导弹所占据的地域，在该地域内进行火箭导弹的射前准备，使火箭导弹进入待发状态并实施发射。

发射阵地的配置：指挥系统、制导站、发射装置、发射控制设备、射前检查、加注、通信、观测系统等
7、火箭导弹发射的实施过程包括哪几个步骤？
⏹组织战斗
❑领受战斗任务
❑技术准备、战勤保障作业
❑进入集结地域
❑展开战斗队形
⏹技术准备
❑技术阵地：准备火箭导弹，组装、检测等
❑发射阵地：准备发射，加注、装订等
⏹是发射过程中耗时最长的一个过程实施发射
❑需时最短，严格讲，只是按下“发射”按钮
⏹善后撤收
❑清理场地
❑设备检查、小修及撤收
❑部队转移
若需连续发射，则只进行场地的清理和设备检查小修后，继续将准备好的火
箭导弹装到发射装置上，重复上述作业，直到二次发射
8、火箭导弹的发射原理包括哪几种？
⏹自力发射（热发射）
❑靠自身的发动机点火启动产生的推力飞离发射装置
⏹弹射（冷发射）
❑不点燃自身发动机而靠发射装置产生的动力将火箭导弹弹射出发射装置，然后再点燃自身发动机继续飞行
⏹炮射
❑用火炮将火箭导弹发射出去
⏹投射
❑从飞机或空中发射平台的吊挂装置上无动力释放而后再点燃自身发动机而继续飞行或释放后一直作无动力滑翔飞行
⏹复合发射
❑由自力发射和弹射两种原理复合起来的发射
9、火箭导弹发射技术的发展趋势是什么？
⏹从学科角度看
❑火箭导弹发射技术的研究领域是多学科的和跨学科的，是一个学科密集型的技术领域
❑与火箭导弹本身所涉及的学科门类相比，也是有过之而无不及的
⏹从解决武器作战生存能力角度
❑在现代战争条件下，火箭导弹武器系统特别是战略武器系统的作战生存能力已受到严重威胁，这在很大程度上要从火箭导弹的发射技术入手才能从根本
上解决这个问题，研究设计具有机动、快速、隐蔽、抗核的发射系统，对于
当代战争具有决定意义。

第三章发射技术理论基础
1、发射动力学的研究内容是什么？
❑发射过程激励（输入）的分析、计算与识别
❑“弹-装置”系统的动态设计与分析
❑响应（输出）分析和动态性能修改
2、发射精度的定义是什么？影响发射精度的因素有哪些？
定义：指火箭或导弹在特征位置偏离理论弹道的程度和偏离的性质。

发射精度影响因素有发射装置瞄准偏差、导弹初始扰动和无控飞行段的扰动
3、发射过程的激励主要有哪些？
⏹确定激励的方法
❑理论或经验公式计算
❑直接测量
❑在模型和相关参数已知，响应已知时识别激励
⏹与发射动力有关的激励
❑自力发射时火箭发动机的激励（推力偏心、推力脉动）
❑自力发射时燃气流的激励（冲击迎气面）
❑自力发射筒内引射流对导弹的激励
❑弹射工质对“弹-装置”系统的激励（后座力、初始冲击）
❑弹射筒口压力波的激励
❑弹射筒内喷流噪声的激励
❑筒内燃气流对发射筒的激励
⏹与“弹-装置”系统运动有关的激励
❑倾斜发射导弹沿定向器运动产生的激励（定向面不平直）
❑发射装置变速运动产生的惯性力的激励（跟踪瞄准）
❑作用于“弹-装置”系统的脉冲激励（解锁、易碎盖）
⏹风载荷
❑平均风速作用的是静载荷，随机脉动风速作用的是动载荷
❑静强度计算时用最大工作风速，动力学分析中可采用平均风速
⏹冲击波和地震波
❑弹头爆炸引起冲击波和地震波
❑冲击波介绍
❑冲击波对发射装置的冲击载荷
⏹地震波
❑地面或地下爆炸，地震波衰减快
❑空中爆炸，地震波衰减慢
4、动态分析和动态设计的定义？
动态设计的主要任务是根据已知战术技术要求的条件下设计一个经济合理的系统，满足各项战技指标。

动态分析是根据给定的系统，建立数学模型，然后进行系统的性能分析，检查响应和其他与动力学有关的状态变量能否满足技术要求
5、结构修改时，为满足响应值的要求，可通过哪两种途径对结构进行修改？
⏹修改几何尺寸和物理参数
⏹采用隔振、吸振等措施
6、弹射器的基本组成是什么？
❑发射筒
❑高压室与低压室
❑反后坐装置
❑隔热装置或冷却装置
❑其他装置，筒口止动、密封等
7、火药的能量特征有哪三个？
⏹爆热在298K下的1kg火药经燃烧变成相同温度的爆发产物时所释放的热量
⏹爆温火药在绝热条件下燃烧所能达到的最高温度
8、火药的基本性能可归纳为哪七个方面？火药的爆温如何定义？
⏹能量性能
❑一般希望火药有尽可能高的能量特性，便于减少燃烧室体积、质量或提高飞行速度。

❑不同的武器选用不同的特征量来表示火药的能量性能。

枪炮通常用爆热、比容及火药力来表示；火箭采用比冲和密度；弹射装置采用爆热、爆温、标准
状态下火药气体的比容为能量特征量。

⏹燃烧性能
火药在武器燃烧室内的燃烧过程应进行得比较完全，以使能量充分释放及燃烧
具有一定的规律性和稳定性。

受环境影响越小越好
⏹力学性能
❑制造、存储、运输及使用过程中不致变形、损伤，引起燃烧不稳定
⏹物理化学安定性
❑火药具有的在一定时间内保持其物理或化学性能不发生显著变化的性能。

❑根据上述时间可定出该火药的储存期限，该期限越长越好。

❑物理安定性：硝化甘油析出等
❑化学安定性：自动分解作用
⏹安全性
❑指的是火药对外界各种激发能源（撞击、摩擦等）的敏感程度，亦称机械感度。

❑机械感度小，则火药在生产、储存、运输及使用过程中的安全性增加，反之就可能引起着火或爆炸。

⏹工艺性
❑便于加工
⏹经济性
❑降低成本
9、火药的燃烧过程分为哪几个阶段？分别简述之。

⏹从内弹道学观点看，高压室装药的燃烧过程可分为三个阶段，即点火、引燃和燃
烧。

❑点火：由于外界能源的作用，一部分火药表面的温度升高到发火点而发生着火的现象称为点火。

❑引燃：点火后，火焰沿火药表面传播的过程称为引燃。

❑燃烧：火药表面引燃后，火焰向火药内层传播的过程称为燃烧。

❑由于引燃和燃烧没有化学物理上本质的区别，因此有时也将燃烧过程看做只有点火和燃烧两个阶段。

⏹装药点火
❑控制点火过程是保证高压室正常工作的关键之一
❑发火管点燃点火药-》产生高温高压气体和固体颗粒-》沿装药表面流动并进行热交换-》局部点燃
❑点火延迟期tig:从点火药燃烧产物开始向装药表面传热起，至装药燃烧表面出现第一个火焰为止的时间。

⏹工程定义：从发出点火信号到高压室达到点火压力pig
❑点火压力定义：为高压室装假药柱时点火药燃烧所达到的最大压力
⏹装药的引燃
❑点火药燃烧产物对整个装药表面的包围是一个过程，总是不均匀的，所以总有一部分装药表面先被点燃，而后火焰再传播至整个表面。

❑火焰扩展的过程即称为引燃。

❑实际过程如下：靠近点火药的装药表面先被点燃-》分解、气化、进行化学反应释放热能-》与点火药高温燃气一起使高压室压力升高并沿装药表面流
动-》点燃装药其余表面，使火药全面点燃
⏹ 装药的燃烧
❑ 装药表面点燃后，燃烧反应放出的热量就向内层传递，对未燃火药进行加热，
形成加热层，传递方式主要是热传导，由于火药是热的不良导体，所以加热
层仅是很薄的一层；
❑ 如果单位时间内，加热层吸收的热量大于散出的热量，则该层的温度升高，
火药连续不断的分解，内层开始燃烧，所产生的热量继续加热下一层。

❑ 整个燃烧过程就是依靠本身的作用逐层稳定地进行下去，直至火药全部燃尽
为止。

10、火药的几何燃烧定义及基本前提？
⏹ 两个现象
❑ 火炮抛出的火药残渣
❑ 同种火药不同厚度，燃烧时间与厚度成正比
⏹ 火药是按照平行层或同心层规律逐层进行燃烧的。

火药按照平行层进行燃烧的规律
称为几何燃烧定律。

⏹ 火药遵从几何燃烧定律的前提是：
❑ 所有火药各点的化学物理性质相同，火药单体的形状和尺寸严格一致
❑ 所有火药单体的表面同时点燃，并在相同条件下燃烧
❑ 火药的燃烧是从各个方向深入火药单体的内部并以相同的线速度进
11、火药燃烧速度定义及其影响因素有哪些？燃气压力与燃速的关系式有哪些？
⏹ 燃烧速度u 的定义：单位时间内装药的固相表面沿其法线方向移动的距离。

❑ 火药的燃烧速度
❑ 气体产物的燃烧速度
⏹ 火药燃烧速度主要与火药的成分、密度、初温、燃烧室压力、火药气体的流速等因
素有关
12、形成射流的条件有哪两个？
射流的条件有两个：一为压差，一为通道（含通口）。

11()(1),,,0.7n u f p u u p u Ap n u a bp
u A a b n n ===<=+燃速随压力变化的经验关系式称为燃烧速度定律。

常用的经验公式如下：正比式：指数式：其中二项式：式中，等都是与火药的性质、初温、试验压力范围有关的常量，称为燃烧速度系数；指数称为燃烧速度的压力指数，主要与燃烧时的压力有关。

双基火药的一般在左右压力较低时采用二项式或指数式较为准确；压力较高时，采用
正比式比较准确。

13、射流具有哪三个流动特点？
⏹边界层的出现及发展
❑实际射流的流动总是伴有这样或那样的边界层而发展的。

❑原因：凡是流体都是有粘性的，而粘性的存在又总会使射流流层之间发生粘连作用。

❑射流流动可以是层流也可以是湍流，或二者兼有。

实际射流大多是湍流流动。

❑层流射流边界层与湍流射流边界层
⏹全流场或局部流场气流参数分布的自模性
❑定义：射流在其流动的进程中，不同截面上的气流参数分布彼此间保持一种相仿的关系，这种关系称为射流的自模性。

❑参照图说明。

❑对亚声速射流而言，整个流场都具有这种性质；对于超声速射流而言，在超声速段的局部流区和整个亚声速段上也都存在这种性质。

⏹射流流场中的横向流速被忽略
❑原因：射流的横向速度远远小于轴向速度
14、射流噪声的产生机理和控制方法是什么？
⏹产生机理
❑喷气噪声包括有亚音速噪声、超声速噪声和喷气啸声
❑火箭发动机的噪声主要产生于两个位置，一为火箭发动机出口处，射流流出产生高噪声（主要由激波引起）；二为射流混合区，射流本身的波系结构及
射流与空气混合摩擦产生。

⏹控制方法
❑根据降噪相关知识，降噪主要有三种途径：控制噪声源、阻断噪声传播、保护受音者。

❑控制噪声源：喷水、加入降低噪声源的噪声等
❑阻断噪声传播：隔音、吸声等
15、燃气射流排气速度和流量的公式是什么？
⏹喷管的排气速度
流量
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
-
-
=
-
k
k
e
e p
p
RT
k
k
V
1
1
1
2
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
-
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
-
=
=
-1
2
1
2k
k
k
p
p
p
p
k
k
RT
A
p
VA
mρ
16、燃气射流对物体作用力的近似确定方法？
17
、扩展喷管和收缩喷管与亚超声速流的关系？
同是扩张管道或收缩管道，在亚声速流和超声速流不同情况下，管道变化对气流参数的影响趋势截然不同而完全相反；扩张管是亚声速流的扩压管，却是超声速流的扩速管。

收缩管是亚声速流的增速管，却是超声速流的扩压管。

定律求出的作用点可利用动量矩和cos cos cos cos sin cos 导流圆弧面的受力为sin sin )sin (2sin 2cos )sin (导流直线段的受力为
设发动机的推力22222211R Q P P R P P Q P P R P P Q u m P ω
ωωωωωωωωωωω==-======
M=1，有dA=0;M<1,气流加速有dA<0，因此声速截面必定是最小截面，也称管道的喉部（喷喉）。

（必要非充分条件
超声速流产生条件：拉瓦尔喷管；足够的压力差
第四章发射系统设计基础
1、垂直发射方式具有哪些优点？
⏹现有导弹的发射姿态基本上都是用倾斜发射和垂直发射
⏹两种发射姿态优缺点比较
❑快速反应能力
⏹垂直发射无需瞄准，大大缩短了反应时间，提高了快速反应能力
❑装弹量
⏹垂直发射载弹量多，发射间隔时间短
❑攻击范围
⏹倾斜发射存在攻击死区，垂直发射不存在攻击死区
⏹垂直发射杀伤近界增大
❑发射系统结构
⏹垂直发射装置设备简化、结构简单、体积和质量减少
❑阵地布置
⏹燃气流影响区域小，垂直发射与其他设备距离缩小
⏹小结：垂直发射优点众多，但必须解决推力矢量控制，捷联惯导及亚音速下的大攻
角气动耦合等关键技术才能选用
2、现有发射车的支承方式有哪三种？其定义分别是什么？
❑刚性支承：千斤顶支承
❑弹性支承：车轮或车轮与悬挂支承
❑半刚性支承：前车轮和后千斤顶
3、发射装置总体布置的主要工作有哪些？
总体布置的主要工作有：
❑ 选择各部件的结构形式，确定各部件的位置安排，协调好各部件之 间的功能、运动关系、尺寸配合、质量分布等要求，合理分配各部件的性能指标
❑ 搞好发射装置与导弹及相关设备之间的配合协调
❑ 按系统的设计要求进行技术协调，确定总体性能参数
4、导弹发射箱开盖方式？
⏹ 机械开盖
❑ 优点：关盖确实，开盖可靠，可多次使用
❑ 缺点：机构复杂，需要把液压源或电动机构接入发射箱中，质量大
⏹ 整体抛出
❑ 用外力将整个盖子抛出，抛出力有箱内气体压力和火药气体压力
⏹ 易碎盖
❑ 破裂外力有火箭头部撞击和炸药索爆炸
❑ 优点
⏹ 简化了发射程序，省去了一套开盖机构，结构简单，重量较轻，可
靠性好
⏹ 箱盖打开或关闭对相邻弹都无影响
⏹ 具有防潮、隔热、自熄等性能
⏹ 制造方便，成本低，适于批量生产
第五章 航天发射场
1、航天器发射方式分为哪四类？
2、航天器发射窗口定义？
又称发射时机，发射航天器执行某一任务所允许的发射时间范围。

\
3、发射能力的定义是什么？包括哪些内容？
⏹ 发射能力
❑ 是指该系统具有发射航天器类型及运载火箭型号的能力，是发射系统设计最
航天器发射
海基发射陆基发射固定发射机动发射船台式钻井平台式
分级运输形式
整体运输形式空基发射
天基发射航天飞机发射
空间站发射
基本的要求。

主要包括：
⏹发射航天器的类型、轨道倾角（发射方位角）、质量、外形、尺寸及结构特征
⏹发射运载火箭的型号、运载能力、外形尺寸，起飞质量、推力和燃气流参数、向
发射区转移的运输方式
4、发射周期的定义及缩短发射周期的主要措施有哪些？
❑指从航天器和运载火箭进场到完成发射的时间
缩短发射周期对降低发射运行费用有直接的关系
主要措施是
⏹确定正确的操作流程，限制每一级的准备工作时间，简化发射场的组装操
作；
⏹产品在出厂前进行严格的质量检查，不把质量问题带到发射场去解决
5、发射成本定义及发射系统本身组成什么？
⏹发射成本
❑指发射一次消耗的全部费用
❑发射费用除航天器、运载火箭外，发射系统本身成本主要包括发射系统投资回报率和发射运行费用
❑发射系统投资回报率为建设时需要控制的费用，通过优化设计方案来提高费效比
❑发射运行费用需要合理选择发射工艺流程，缩短发射准备时间
❑在商业发射中，降低发射成本，提高发射可靠性，必须实现星-箭-地一体化的设计，使星-箭-地的总体上进一步优化
6、陆基固定发射有哪三种发射方案？
水平分级运输、水平整体运输、垂直整体运输
7、垂直整体运输发射方案的主要特点是什么？
⏹该发射方案主要有以下特点：
❑航天器和运载火箭的准备工作和等待发射时机都是在条件十分好的厂房内进行。

运载火箭在发射区停留时间极短，受不良气候条件影响的几率很小，
发射可靠性高；
❑运载火箭在技术区和发射区的状态完全一致，除绝对必要的检查外，在发射区一般不需要重复检查，缩短了发射区停留时间，有利于提高发射频率；
❑发射区的设施得到充分简化，一旦发生事故，发射区破坏损失小，恢复时间短；
❑垂直整体运输过程中，塔-船-箭组合体在地面风作用下，容易产生低频振动，因此运输时，需要选择适当的风速，做好天气预报。

必要时，可以适当提高
运输速度，缩短运输时间；
❑垂直总装测试厂房和活动发射平台的造价高，建设投资大
8、测试发射工作流程总的发展趋势是什么？
总的发展趋势是向垂直（或水平）整体运输和远距离测试发射的方向发展
9、航天发射场的主要安全措施有哪些？试分别简述。

⏹建立安全责任制度和安全组织体系
❑建立由发射场主管行政领导负责的测试发射安全责任制度，负责和落实各项安全措施
❑发射场的安全组织体系是在主管行政首长的领导下，由安全部负责实施，安全部下设3个分部：技术安全部负责运载火箭、航天器的供电、接地、防雷
电、防无线辐射等技术安全和危险品贮存、推进剂加注等操作安全；飞行安
全部负责火箭从点火到星（船）、箭分离过程中的飞行安全控制；场区安全
部负责发射日的人员疏散、应急抢险、场区警戒和医疗救护等
❑发射场的安全组织机构如图
⏹安全监视制度
❑在射前进行危险作业的过程中，只允许必不可少的有限人员留在危险区进行操作，严密监视无关人员进入非安全区。

❑及时向航区内的城镇居民通告有关火箭飞行安全的信息
⏹设置安全检测报警系统
❑推进剂库、脐带塔、飞船加注间、固体发动机装配厂房、X射线探伤工房、火工品库等危险作业场所设置易燃易爆气体浓度监测系统、辐射剂量侦检系
统、火灾报警系统、闭路电视监视系统和人员出入划卡设备等
⏹人员紧急疏散措施
❑在脐带塔、垂直总装厂房等高层建筑物和危险作业场所必须按规定设置人员紧急疏散通道和逃逸门，通道拐弯处和安全门上方应设明显的路径指示标志
⏹划分安全区域
❑根据运载火箭推进剂TNT当量计算的杀伤破坏半径，以发射台（或推进剂贮存库）为中心，按照爆炸冲击波、热辐射、火球半径、噪声、碎片散布和
有毒气体污染等作用范围，将发射场区划分为破坏区、危险区、有危险区、
安全区。

❑确定射前人员的安全边界和建筑物的设防等级。