CN106767157B - 一种运输机跃升式空射运载火箭方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于运载火箭发射技术，涉及一种运输机跃升式空射运载火箭方法。空中发射运载火箭的步骤如下：装载火箭；起飞；确定运输机(1)的法向过载系数nz；确定运输机(1)跃升机动飞行时的法向过载nz1；确定爬升轨迹和发射点位置；释放运载火箭；运载火箭点火自主发射。本发明提出了一种运输机跃升式空射运载火箭方法，突破了空中发射运载火箭的重量限制，减轻了运载火箭对舱门地板的载荷。

Description

一种运输机跃升式空射运载火箭方法
技术领域
本发明属于运载火箭发射技术，涉及一种运输机空中发射运载火箭的方法。
背景技术
内装式空中发射运载火箭技术是将运载火箭内置于大型军用运输机的货舱内，由载机携带到高空，运载火箭从飞机货舱内滑出并分离、点火飞行。空中发射可以充分利用载机的机动性和高空高速能力，提高运载火箭的运载能力。当前，美国C-17运输机空射“快速抵达”运载火箭项目采取类似重装空投的方法，空中发射时载机保持一定的俯仰角稳定平飞，利用运载火箭自身重力分量和稳定伞拉力牵引火箭出舱。此种方法存在问题是：1、载机的最大空投能力限制了空射运载火箭的重量和能力；2、出舱过程中运载火箭对地板的载荷会对货舱门结构造成破坏。
发明内容
本发明的目的是：提出一种运输机跃升式空射运载火箭方法，以便突破空中发射运载火箭的重量限制，减轻运载火箭对舱门地板的载荷。
本发明的技术方案是：一种运输机跃升式空射运载火箭方法，其特征在于，发射运载火箭的步骤如下：
1、装载火箭：将待发射的运载火箭2装载于运输机1货舱内的带有滑轨的发射托架上并系留固定；运输机1的最大空投质量为m1；
2、起飞：运输机1携带运载火箭2起飞，到达指定发射空域的发射高度H，以速度V稳定平飞，此时运输机1与运载火箭2的总重量为G；
3、确定运输机1的法向过载系数nz0：按照下式确定运输机1的最大法向过载系数系数nz0；
nz0＝m1/m0………………………………………………[1]
4、确定运输机1跃升机动飞行时的法向过载系数nz：
跃升机动时的飞行动力学方程为：
由于在跃升直线段航迹角θ不变，即得到飞机的法向过载系数nz：
式中：L为运输机1的升力；G为运输机1的重力；g为当地重力加速度；θ为跃升轨迹的航迹倾角；V为运输机1的速度；
5、依据nz0和公式2确定航迹倾角θ0：
θ0＝arccos(nz0)…………………………………………………[3]
6、释放运载火箭：运输机打开尾舱门，按照步骤5计算的的航迹倾角θ0跃升飞行，在跃升直线段释放运载火箭尾部的稳定伞，将运载火箭系留索解锁，火箭在重力分量与稳定伞的牵引下滑出运输机货舱，并脱离载机；
7、运载火箭点火自主发射：运输机继续前飞，运载火箭下降并由稳定伞调整姿态，当运载火箭达到点火姿态，距离载机到达安全距离，切断运载火箭的稳定伞，运载火箭点火自主发射。
本发明的优点是：提出了一种运输机跃升式空射运载火箭方法，突破了空中发射运载火箭的重量限制，减轻了运载火箭对舱门地板的载荷。具体是：通过跃升式变过载空中发射，突破了载机的最大空投重量限制，有效提升了空射运载火箭的任务能力，扩大了载机的使用范围；通过变过载空射，显著减小了运载火箭对货舱地板的压力，减轻了因空射运载火箭重量增加可能引起的货桥结构破坏，同时跃升式发射可以选择发射角度，加快运载火箭的出舱过程，进一步保证载机和运载火箭的出舱安全性。
附图说明
图1是本发明的发射原理示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种运输机跃升式空射运载火箭方法，其特征在于，发射运载火箭的步骤如下：
1、装载火箭：将待发射的运载火箭2装载于运输机1货舱内的带有滑轨的发射托架上并系留固定；运输机1的最大空投质量为m1；
2、起飞：运输机1携带运载火箭2起飞，到达指定发射空域的发射高度H，以速度V稳定平飞，此时运输机1与运载火箭2的总重量为G；
3、确定运输机1的法向过载系数nz0：按照下式确定运输机1的最大法向过载系数系数nz0；
nz0＝m1/m0………………………………………………[1]
4、确定运输机1跃升机动飞行时的法向过载系数nz：
跃升机动时的飞行动力学方程为：
由于在跃升直线段航迹角θ不变，即得到飞机的法向过载系数nz：
式中：L为运输机1的升力；G为运输机1的重力；g为当地重力加速度；θ为跃升轨迹的航迹倾角；V为运输机1的速度；
5、依据nz0和公式2确定航迹倾角θ0：
θ0＝arccos(nz0)…………………………………………………[3]
6、释放运载火箭：运输机打开尾舱门，按照步骤5计算的的航迹倾角θ0跃升飞行，在跃升直线段释放运载火箭尾部的稳定伞，将运载火箭系留索解锁，火箭在重力分量与稳定伞的牵引下滑出运输机货舱，并脱离载机；
7、运载火箭点火自主发射：运输机继续前飞，运载火箭下降并由稳定伞调整姿态，当运载火箭达到点火姿态，距离载机到达安全距离，切断运载火箭的稳定伞，运载火箭点火自主发射。
实施例
1、装载火箭：将待发射的运载火箭2装载于运输机1货舱内的带有滑轨的发射托架上并系留固定；运输机1的最大空投质量m1为15吨；
2、起飞：运输机1携带运载火箭2起飞，到达指定发射空域的发射高度H，以速度V稳定平飞，此时运输机1与运载火箭2的总重量为100吨；
3、确定运输机1的法向过载系数nz0：运载火箭质量m0为20吨，按照公式[1]确定运输机1的最大法向过载系数系数nz0＝m1/m015/20＝0.75；
4、依据公式[3]确定航迹倾角θ0：θ0＝arccos(nz0)＝arccos(0.75)＝41.4°；
5、释放运载火箭：运输机打开尾舱门，按照41.4°的航迹倾角跃升飞行，在跃升直线段释放运载火箭尾部的稳定伞，将运载火箭系留索解锁，火箭在重力分量与稳定伞的牵引下滑出运输机货舱，并脱离载机；
6、运载火箭点火自主发射：运输机继续前飞，运载火箭下降并由稳定伞调整姿态，当运载火箭达到点火姿态，距离载机到达安全距离，切断运载火箭的稳定伞，运载火箭点火自主发射。

Claims (1)

1.一种运输机跃升式空射运载火箭方法，其特征在于，发射运载火箭的步骤如下：
1.1、装载火箭：将待发射的运载火箭(2)装载于运输机(1)货舱内的带有滑轨的发射托架上并系留固定；运输机(1)的最大空投质量为m1；
1.2、起飞：运输机(1)携带运载火箭(2)起飞，到达指定发射空域的发射高度H，以速度V稳定平飞，此时运输机(1)与运载火箭(2)的总重量为G；
1.3、确定运输机(1)的法向过载系数nz0：按照下式确定运输机(1)的最大法向过载系数nz0；
nz0＝m1/m0………………………………………………[1]
式中，m0是待发射运载火箭的质量；
1.4、确定运输机(1)跃升机动飞行时的法向过载系数nz：
跃升机动时的飞行动力学方程为：
由于在跃升直线段航迹倾角θ不变，即得到飞机的法向过载系数nz：
式中：L为运输机(1)的升力；g为当地重力加速度；θ为跃升轨迹的航迹倾角；V为运输机(1)的速度；
1.5、依据nz0和公式(2)确定航迹倾角θ0：
θ0＝arccos(nz0)…………………………………………………[3]
1.6、释放运载火箭：运输机打开尾舱门，按照步骤1.5计算的的航迹倾角θ0跃升飞行，在跃升直线段释放运载火箭尾部的稳定伞，将运载火箭系留索解锁，火箭在重力分量与稳定伞的牵引下滑出运输机货舱，并脱离载机；
1.7、运载火箭点火自主发射：运输机继续前飞，运载火箭下降并由稳定伞调整姿态，当运载火箭达到点火姿态，距离载机到达安全距离，切断运载火箭的稳定伞，运载火箭点火自主发射。
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