贮运发射箱箱体设计在航天器发射技术中的作用和要求

1.结构方案设计

贮运发射箱的基本类型有3种：轨式贮运发射箱、适配器式贮运发射箱、混合式贮运发射箱。设计结构方案时首先要确定它的形式。

1）轨式贮运发射箱

轨式贮运发射箱的基本特点是：箱内有发射导轨，通过滑块支撑导弹，并起导向作用。靠导轨弹性悬挂或箱外减振垫缓解运输和转载时的振动和冲击。其典型结构如图4.21所示，它的基本部件如图4.22所示。

图4.21　典型轨式贮运发射箱

1—箱体；2—发射梁；3—弹性悬挂；4—插头机构；5—闭锁挡弹器；6—支座

图4.22　轨式贮运发射箱的基本部件

2）适配器式贮运发射箱

适配器式贮运发射箱的基本特点是：导弹通过前、后适配器支于发射筒内，导弹飞出箱体后适配器脱落。适配器本身有减振缓冲作用，并起导向作用。其典型结构如图4.23所示，它的基本部件图4.24所示。

图4.23　典型适配器式贮运发射箱

1—发射筒；2—前适配器；3—后适配器；4—筒盖；5—插头机构；6—闭锁挡弹器

图4.24　适配器式贮运发射箱的基本部件

3）混合式贮运发射箱

混合式贮运发射箱的基本特点是：导弹前部用适配器支于发射筒内，导弹后部用定向钮支于筒内导轨上。发射时适配器和定向钮同时滑离，可消除导弹头部下沉的偏差。用集装箱外设的减振垫缓冲运输和转载时的振动与冲击。其典型结构如图4.25所示，它的基本部件有：发射筒，导轨，前适配器，闭锁挡弹器，插头机构，前、后箱盖，吊装与定位机构。

贮运设计发射箱时，首先要根据导弹参数和贮运发射箱的技术要求选择结构类型，随后确定结构方案。按不同的方法对贮运发射箱的结构类型进行分类，如图4.26所示。

圆形断面的箱体尺寸小、质量小、工艺性好，适用于弧形翼或折叠翼等横向尺寸小的导弹。例如美国的“MLRS”（弧形翼），法国的“响尾蛇”（收缩翼）、“MM40”（折叠翼）等均为圆形发射筒。可将单个圆形发射筒组合成集装箱（图4.27），既加强了火力密度、缩短了装箱时间，又克服了贮运时圆筒不易堆放和固定的弱点。如果不组合成集装箱，而是单箱贮运和装填，为便于堆放则需另加包装箱。

图4.25　典型混合式贮运发射箱

1—筒体；2—前适配器；3—后导轨；4—筒盖；5—滑块；6—闭锁挡弹器

图4.26　贮运发射箱结构类型的分类

图4.27　集装箱方案

1—“MLRS”发射筒集装箱；2—“JTACMS”发射筒集装箱

矩形断面的箱体与圆形断面的箱体相比，结构尺寸较大、质量大、结构复杂、生产工艺性较差。但它对翼展较大的导弹适用，贮运时可多个箱体叠放在一起，无须另加包装箱。

箱式发射中的滑块式导向方式与普通定向器有关内容相同。滑块可以下挂在导弹下方，也可以托于上面；可以布置有前、后滑块，也可以布置有前、中、后滑块，导轨可直接固于箱体上，也可固于发射梁上，发射梁再挂在箱体上。有发射梁的贮运发射箱往往用于重型导弹的发射。

适配器式导向方式多用于圆形断面的箱体。它的优点是：在贮运时能减缓对导弹的振动和冲击；发射时起导向作用，并能通过选择适当的结构参数控制导弹的初始扰动值：发射后适配器分离后还可改善导弹的气动外形。这种导向方式一般要求导弹的尾翼为弧形翼或折叠翼。(www.xing528.com)

混合式导向方式多用于同时滑离的箱体。这种形式较好地解决了导弹前、后滑块同时滑离后，在筒内飞行时由于下沉而引起的与筒体碰撞问题。发射筒的内径前段与后段相同，避免了筒内燃气流反射对导弹的扰动。

导弹的滑离方式有两种，在箱式发射中都有应用。采用同时滑离方式，导弹滑离后无头部下沉，发射精度较高，但导弹的下沉量较大，箱体结构必须让开足够的距离，以免弹箱相碰。采用不同时滑离方式，导弹前滑块（或适配器）滑离后，后滑块（或适配器）仍沿导轨（或筒）滑动，直至前端全部脱离约束。导弹在箱中无下沉，箱体结构尺寸小，但在不同时滑离阶段导弹存在头部下沉，增加了发射的初始偏差。为了减小头部下沉偏差，可增加滑离速度，缩短不同时滑离时间；或缩短前、后滑块间的距离，但对长细比大的导弹而言，支承稳定性欠佳；所以有的采用前、中、后3个滑块，使支承距离加大，稳定性好，但中、后两滑块间距离短，不同时滑离的时间仍很短，兼顾了两方面的要求。

往定向架上装带导弹的贮运发射箱可以选用单箱逐一装填而构成多联装形式，如图4.28所示的4联装和图4.29所示的3联装。也可以选用集装箱式装填方式，如图4.27所示。设计时要注意，箱体结构应适应多联装的要求。同一型号的贮运发射箱结构应是统一的，不论装在联装架上的哪个位置，都应保证使用操作方便，不遮挡操作检查机构或窗口。

图4.28　4联装定向架

1—发射筒；2—联装架；3—右起落架；4—左起落架；5—发射筒导轨

图4.29　3联装定向架

1—贮运发射箱；2—联装架；3—定位机构

贮运环境条件要求是由技术要求决定的，一般都要求气密、防振、有密封装置和减振机构。箱内充有氮气或干燥空气，气压为0.1～0.3 MPa，使导弹避免潮湿、盐雾、霉菌的腐蚀。屏蔽和隔热保温要求由导弹所处的电磁环境及对温度的敏感程度而定，不是所有的贮运发射箱都要求具有这一性能。

2.箱体结构设计

箱体是安装发射梁（导轨）、各种机构、仪表、电气设备及箱盖等的基本构件。设计的内容包括：

（1）根据导弹与贮运发射箱、贮运发射箱与定向架、贮运发射箱与装运设备之间的协调条件确定箱体外形尺寸及有关机构的位置。

（2）根据强度和刚度的要求确定承力构件的尺寸及加强筋的结构。

（3）根据环境条件设计密封装置、隔热结构、屏蔽结构、充气装置等；根据使用要求进行窗口及机械、电气接口设计。

1）箱体基本尺寸确定

箱体内部尺寸取决于导弹的外形尺寸。箱体应比导弹稍长些，使导弹封在箱内，两端留有一定间隙，如图4.30所示。箱体内腔横截面尺寸取决于：导弹翼展尺寸、发射梁结构尺寸、导弹下沉量所决定的让开量等。弹翼与贮运发射箱内壁之间应有一定间隙，间隙应大于导弹在箱内的下沉量，以防止导弹运动时弹箱相碰，并要考虑振动、定向钮与导轨配合间隙、装配公差等造成的偏差。箱体外壁的横向尺寸取决于结构强度、隔热保温层的厚度等的需要。为了减小箱体横断面的尺寸，法国“响尾蛇”导弹的发射筒中导轨直接固于筒壁上，并伸出筒体之外。装上导弹之后，用一个很高的罩子作筒盖，构成密闭的空间。发射时，推开罩盖，导轨前端露在筒外。导弹滑离时已出筒外，不会发生弹筒相碰现象。用这种方法解决导弹下沉后的碰撞问题，比加大发射筒的内壁尺寸要优越得多。

图4.30　箱体外形尺寸确定

2）承力构件设计

导弹贮运与发射时的动载荷及燃气流冲击力作用在承力构件上，设计时既要保证强度与刚度的要求，又要减小重量。一般由纵梁（或内箱体）与加强框构成框架，以满足强度要求，再加适当的纵筋与横筋增加刚度与稳定性。图4.31所示即一种可参考的设计方案。

图4.31　承力构件设计

1—法兰；2—支脚；3—加强框；4—内箱体；5—外蒙皮

贮运发射箱吊装用的吊环及安装在定向架上的支脚都是承力构件，要与加强框相连，以保证传递载荷时的强度要求。

3）密封装置设计

贮运发射箱内充有一定压力的气体。为了使箱内气体压力长期保持在允许范围，箱体必须是气密的。保证气密的措施包括：

（1）箱壁焊缝必须经过气密检查，不能漏气；

（2）前、后箱盖与法兰连接，窗口盖与箱壁连接要用专门密封圈与密封垫，并用适当数量的螺钉固紧；

（3）与箱体内壁相通的插头与插座必须是专用的气密件；

（4）要安装专用压力表，定期检查箱内气体压力，压力低于最小值时要向箱内充气。