航天器发射技术研究的内容、目的和方法

导弹及其发射装置在运输、发射过程中，承受复杂的振动冲击和噪声作用，也就是说承受复杂的动载荷作用，在振动力学中也称为载荷激励作用。发射过程的力学环境是指发射过程中，导弹及其发射装置所处的振动、冲击、噪声环境。这3项激励主要来源于导弹发射动力源、发射过程中导弹在发射装置上的相对运动和牵连运动引起的作用力以及阵风等自然环境作用。这3项激励的主要特征是作用时间短、覆盖频带宽并具有随机特征，故它们都是随机激励，其频带范围从几赫兹到几千赫兹。

发射系统的力学特征：发射过程中导弹和发射装置是相互制约、相互作用的不可分割的系统。因此，发射系统是指导弹－发射装置系统，简称“弹－装置系统”。由于导弹质量相对发射装置质量是不可忽略的，而且在发射过程中，导弹相对发射装置作快速运动，因此使系统内的质量分布随时间变化，这种系统称为时变系统，这是发射系统的力学特征。

综上所述，发射动力学属于随机激励作用下，时变系统的动力学问题。传统的刚体静力学设计方法显然不能满足要求，运用振动力学的理论和方法对发射系统作动态分析、动态设计和动态性能修改是研制现代弹－装置系统必不可少的步骤。

1.发射动力学的研究内容

发射动力学研究以下3项内容：发射过程激励（输入）的分析、计算与识别；弹－装置系统（系统）的动态设计与分析；响应（输出）分析和动态性能修改。发射动力学研究的内容可以用图3.2（a）表示，进一步抽象为图3.2（b）的形式。

图3.2　发射动力学的研究内容

激励、系统和响应三者是互相联系和相互制约的，其中两者一经确定，第三者即确定。

2.发射动力学的研究目的和研究方法(www.xing528.com)

1）研究目的

弹－装置系统在发射过程中受到不同频率的激励，根据激励的频率，可以将发射动力学分为两类问题：一类是低频激励作用下的发射动力学问题；另一类是中、高频激励作用下的发射动力学问题。

在低频载荷激励下，弹－装置系统如何避免共振，系统的位移响应和速度响应所造成的导弹的初始扰动是否超过允许范围。初始扰动指在导弹脱离发射装置的瞬间，导弹的实际弹道参数和理想弹道参数之间的偏差。在动载荷作用下，机械结构强度、寿命和可靠性能否满足要求。

在中、高频载荷激励下，弹－装置系统的仪表、电子接插件等设备能否达到要求的可靠性指标。如何对上述激励进行控制，如何合理地设计减振隔振措施。

2）研究方法

总体方案论证阶段：由于无法准确获得系统的物理参数，一般用简单模型估算所选方案能否避免共振，能否满足初始扰动要求。

技术设计阶段：应用CAD软件可以通过计算获得结构的质量、质心、转动惯量、刚度、阻尼等物理参数。因此，建立较复杂的模型，依此，可以对动载荷、动应力、动变形进行预估。在此阶段，对影响较大的构件进行动态分析计算，以满足响应特性要求。

在原理样机制造完成以后，通过测试可较准确地获得系统的物理参数，此时对系统建立尽可能准确的模型是必要的。在此基础上，运用响应分析和结构动态性能修改来优化系统，使其具有优良的响应特性。