外文翻译2003

1、北京理工大学本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文）外文翻译外文原文题目：An analysis of the vertical launch phase of a missile concept中文翻译题目：导弹垂直发射过程的分析毕业设计（论文）题目：车载导弹垂直弹射系统方案及弹射内弹道性能研究姓 名： 赵若男 学 院： 宇航学院 班 级： 01221201 指导教师： 谭大成 导弹垂直发射过程的分析摘要通过分析导弹垂直发射的过程来判定垂直发射模式对于短程航行任务的适用性。这项研究参数化地检测了导弹助推加速变化的影响、转向启动时间，俯仰率和限制于满足在最低高

2、度快速转弯的预期目标的推力矢量控制偏转命令。将受基线推力矢量控制的导弹的性能拿来与另一相似的导弹的性能进行比较，其中后者仅仅利用的是空气动力学的控制。呈现的结果显示出当垂直发射与推力矢量控制的导弹结合使用时，它对于短程航行任务而言是一种可行且极具优势的发射模式。简介比起可训练的发射系统，垂直发射呈现出了几个更为吸引人的特点。首先，它提供了更强的发射动力。而可训练的发射器在被训练返回重装位置之前最多只能发射两枚导弹。而这种由于重装而产生的时间损失将会在预期的高密度突袭方案中起到至关重要的作用。另一方面，垂直的发射系统利用的是将导弹储藏在舱面上方或者下方的密集密封的筒内。这些筒对导弹而言,可以作为

3、发射平台以及航运和整理的平台。因此，由于垂直箱发射的概念，整个导弹弹匣可以在几秒内发射，导致发射火力大幅增长超过可训练发射器（每单位时间发射导弹的数目）。第二个优势是垂直发射可提供超过训练发射的全方面覆盖的武器（包括铁路和箱发射）。为了实现全方位覆盖，可训练发射器在船的两侧必须额外安装几个设备，因为每个发射器的上部结构消除了某些点火区域。这也带来了一个问题，即弹匣装备在突袭时可能已经用尽而不能承受威胁，而其他弹匣装备仍然是半满。在垂直发射系统中导弹是垂直发射的，当它明确了上面的环境后就可以接受命令投向目标飞机。因此，整个导弹弹匣可以用来抵抗任何方位的集中袭击。垂直发射也减少了发射器的复杂性，并

4、允许系统甲板可以占更大百分比，而给发射装备较小的百分比。前面的段落用推力矢量控制讨论了垂直发射的一些吸引人的特点。然而，这样的性能没有弊端是不可能的。其中一个弊端是比起一个可训练发射器，垂直发射往往会增加的导弹飞向目标的飞行时间。这可能会带来一个严重的问题，那就是在近距离范围内的高速掠海时会有威胁。导弹飞行必须沿着“既上又下”的轨迹，也就是导弹将在海拔大于目标值完成转弯然后必须完成“下方的鸣喇叭”然后再从上面的目标返回。如果在该导弹转弯时的海拔实在是太高了，有可能是完成拦截的可用归航时间不足。第二个潜在的弊端与垂直发射的速度是由发动机开关来控制有关系。相比于可训练发射的导弹将在同一时间内实现的

5、速度，这被定义为是导弹由于回旋产生的速度损失。比起一个可训练发射器，这种影响转化为垂直发射会减小射程并且增加投向目标所用的时间。这项工作随后的目标，是分析短程导弹垂直发射阶段的概念。具体地，这项工作希望定量地确定如何改变所选择的控制参数（转换速率指令的限制，升压加速度，转向开始时刻和喷射叶片偏转指令的限制）对完成转弯和其相关联的峰值的高度所需的时间的影响。更希望以确定这些转弯参数的组合是否将允许导弹从垂直俯仰姿态开始有足够的时间以允许高速掠海威胁的近距离拦截。最后一个目的是把假定的基线推力矢量控制导弹的性能，与仅利用空气动力控制的最小范围截距导弹的性能来比较。分析为了研究短程导弹的垂直发射阶段

6、的概念，因此制定了一个一维平面、三自由度的计算机模型。该模型假定了两个平移自由度和一个旋转自由度。然后显示了导弹的8自由体图和坐标运动方程的推导中使用的系统。最初，该程序只依据导弹初始转向来建模。后来，一个目标模型和一个末端制导阶段（比例导航）也加入，是为了解决导弹最小射程能力来抵抗对于一组给定的掠海高速参数的威胁。导弹的概念为使用了一组共四个喷射的叶片，以实现垂直方向的调节比。一个致动器驱动两个气动控制面以及射流叶片。因此，射流叶片控制面的偏转引起了在气动控制面的等效偏转。射流叶片被安装在火箭喷头的分支部，并浸在排气流中。射流叶片因此会受推力，其产生的力矩使导弹迅速传给迎角产生升力并转动速度

7、矢量。推力由于角度产生的沿上升方向的分量，也有助于转动速度矢量。在低流速时也会有低的动压，转动速度矢量的力主要是由推力的分量的产生，由于在上升方向的攻角来实现的。随着导弹速度的增加，气动升力对于转动速度矢量越来越有效。线性导弹空气动力学作为一种马赫的功能，被用作计算，而这种计算是利用计算机内部的代码来完成的。通过缩放参考L的值，以使每偏转度喷气叶片力都能获得基线导弹中使用的推力。类似于参考L的自动驾驶仪应用在3自由度的计算机模型中。指挥喷射叶片的命令由速率增益K1和位置增益K2支配。弹体速度和角度构成了主要的反馈回路。在指导指令启动时，对应于初始弹体姿态和所需的零度姿态之间的差别的误差信号被施

8、加到自动驾驶仪。这种误差信号，最初是导致在速度命令的饱和，该命令反过来使喷射叶片饱和。这种射流叶片浸没在火箭排气流，产生扭矩以从垂直方向上发射导弹。为了实现导弹俯仰速率接近所指令的倾斜率，燃气舵会向相反方向喷射以防止超调所需的方向。最后，由于所获得的导弹俯仰角接近水平面，射流叶片仅提供足够的转矩以抵消由于攻角产生的气动力矩。这使那些落后于弹体的角度，以“追赶”飞行轨迹的角度。自动巡回循环的线性分析和计算增益K1和K2的程序在附录中有涉及。可供选择的参数范围如下，它们是用来评估在减少转弯时和转弯时达到峰值高度的效果。但并非所有的参数组合的运行都是为了减少事故的发生。比较水平和垂直发射在进入轨道时

9、的差别摘要横向（提升）和垂直（非升降）发射进入低地球轨道（约218名公里，距135英里）时，近似的运动和跨大气层飞行的导弹的比较被提出。分析的方法是基于指数假设的查普曼的Z-功能转变的运动方程。而这些方程已经被修改过，以包括考虑助推时产生的质量损失。修改后的转化公式可以产生各种分析解决方案，包括对于重量比提升飞行，对于提升非升降的飞行，同时在重力的作用下转弯。从这些解决方案可以预计到可能会获得有效载荷能力（作为发射重量分数）和会遇到相对气动加热负载。这样的估计提出了使用推力分别JP/烃和氢燃料和火箭发动机的比冲的典型值理想化的用于车辆的单级轨道。在一般情况下，可以发现，当特/烃燃料是用于起吊上

10、升（高达约7.5马赫数）的空气-呼吸-推进阶段时，会有超过垂直发射水平发射的有效负载能力小的优势。 如果液态氢被用来代替烃燃料的时候，那么燃料只会在有效载荷部分（约13）有一个小的增加。当在气动加热较大水平推出的情况下，可以通过在大气层上部使用陡峭的上升飞行路径使之降低到可接受的水平。简介空间研究和开发的重要项目的概况是美国在全国委员会对空间的报告提出来的，这一项目是要本世纪余下的时间和下世纪初的时间发展的。在审议中提出的许多项目是交替开发的，这意味着航天飞机将运送有效载荷送入轨道。这一项目指出，国家的现代化运输目标之一是应降低运送乘客和货物到低地球轨道的成本。为了实现这一目标，应针对开发高性

11、能跨大气层飞行器水平起飞和着陆能力的可行性展开大力研究和开发展示。这些飞行器将采用最新进展的机身材料技术，同时使用吸气式和火箭推进系统的各种组合。由于航天飞机舰队将在2000年结束此项设计，一个后续的设计或更换的发展必须很快开始。之前推出型号的使用（水平或垂直）的关键决定必须由美国航空航天局达成意见，决定达成后航天飞机的实际设计就可以开始了。也就是说，因此，极为重要的是是否能尽快将横向发射带来的足够的利益来平衡在研究和开发中的巨大投资成本。本文试图利用查普曼开发的一种分析方法来估算水平和垂直发射进入低地球轨道的相对效率。对于效率的判断标准主要是根据燃料的需要量（如剥离重量分数），但也包括热保护

12、要求的考虑。如果在上层大气中高速飞行的持续时间超出正常时间太长，热负荷可能会变得惊人的大（这就需要复杂的或不切实际的冷却系统的设计）。由于这个原因，在分析中评估了陡峭的上升飞行轨迹的影响。它并不意味着本文中所呈现的结果可以用作不沿着跨大气层飞行器的运动的估计，也不可武断的估计其他简化的加热飞行路径（一阶）。然而，可以相信的是，本文提出的趋势可以以初步的方式来评估这两种类型的发射方式和可在任一情况下考虑的各种飞行路径的相对优点，足以见这种评估是足够精确地。新的空中发射理念：垂直空中发射概念（VALS）简介在过去五十年已经出现了很多关于空中发射概念的研究。在这么长的时间里，只有一个空中发射低地球轨

13、道（LEO）能力系统被填充那就是飞马科学轨道。它最初是由美国国防高级研究计划局（DARPA）在1987年资助建立的，希望它可以导致一个低成本的小型航天器的能力。自那时以来，其他几个方案都试图实现从发射范围的限制自由连接到操作（CONOPS）的响应概念以及廉价空中发射的双重突破。至今为止还没有一个付诸实践呢。一个显著的关注点是导弹发射的安全性。对飞机的飞行许可机构来说，发射飞船附近的舰载机爆炸的恐惧一直是一个严重的问题，。例如，其中一个主要的原因是空中发射公司LLC在2007年被取消，而被取消的原因是飞行许可机构对C-17A舰载机内携带液体燃料的恐惧。这种恐惧是没有依据的。之前的快速抵达项目取消

14、半年后，液体燃料的海上发射天顶-3SL号在发动机点火数秒后于其浮动发射台上爆炸。由于发射台平台是由所有的工程师在自动启动过程中已空出，所以没有人受伤。在1960年，液体的第二接地测试燃料X-15火箭飞机和它的XLR-99发动机对其自身造成粉碎爆炸，飞机尾部有一主要爆炸，而爆炸投掷出的剩余机身大约有二十英尺。飞行员没有在爆炸或火灾中受伤，但如果这次爆炸发生当飞行的时候飞机附着到B-52载体飞机上时，飞机和飞机上所有的船员可能已经丧失。X-15计划仍在继续，因为当时美国是在与苏联比赛建立更有能力的飞行器，而且X-15方案中的研究数据认为更大力度的评估安全风险尤为重要。在X-15方案于1968年结束

15、之前是没有携带液体燃料的发射器在空中发射的。固体火箭也可能会这么危险。1993年，当固体燃料探空火箭在欧洲探空火箭范围点燃时，一名瑞典的技术人员丧失了性命。在1964年的早些时候，在德尔塔火箭的第三级固体燃料在肯尼迪角旋转测试设施建设时同时点燃，造成11名工人丧生。虽然混合动力火箭比其他液体或固体认为更加有安全性，但仍然会有意外事故发生。例如，在2007年在美国加州莫哈韦沙漠的一氧化二氮喷射器的测试过程中发生爆炸，三名技术人员致死。本文描述了一个叫做垂直空中发射器的正在申请专利的新的垂直空中发射概念（VALS），它相比较之前已经尝试过的其他空中发射方式而言，提供了更多的优势。尤为一提的是，这种

16、放射方式解决了前面提到的安全问题。本文的第一部分把空中发射和地面发射进行了比较，推出并介绍了每种发射方式的优缺点。第二部分介绍了空中发射的地球到轨道发射装置的不同方法，并给出了它们的优点和缺点。然后将新的垂直空中发射概念的重量和成本的估计加以描述。其他部分描述了（一）一些附加到现有牵引飞机以及涉及到飞机修改的手段，（二）各种候选牵引飞机的评估，（三）所使用的新的尾部轨迹交叉的垂直空中发射概念以及超过以前所有使用了传统的正向交叉轨迹的空中发射的几个优点，（四）从垂直空中发射概念发布的几个交替方法，其中包括飞人，挂绳空投（T / LAD）等方法。最后一部分是总结。地面到空中发射的空间飞行器地球轨道

17、飞行任务通常是由地面设施，如卡纳维拉尔角发射的。然而地面发射会由于恶劣天气存在发射延迟问题，因而清除附近的空中交通情况是有必要的。如果存在海运交通的潜在影响，那么不管是否有官方的发射指示，当前范围内警察都是不允许发射的。地面发射将他们所述发射器的范围和相关的高费用与发射的主要范围和发射台的基础设施投资的费用联系在一起。通常在同一时间内只能进行一次发射，为下次启动而整修一个给定的发射台需要几个星期的时间。除了会受到天气延误的影响外，发射范围也容易遭受如飓风等自然灾害的影响。最后，轨道的倾向会被限制。例如，由于东部加勒比岛屿飞行的关注的约束，从卡纳维拉尔角发射只有东到东北的轨迹被允许。最后，出于对舰载机安全的考虑取消了舰载机后，空中发射装置被启动。如果发动机无法启动，那么发射器可能会丢失。这在