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航天概论课件 第六章

(4)良好的供电和通信条件。 (5)有利于环境保护。
6.2.3 发射场的总体布局
· 主要由技术区、发射区、场区测控系统、技术保 障系统和后勤保障系统五大部分组成。 (1) 技术区
· 用于对火箭与有效载荷进行验收、存放、组装和 测试,为运往发射区做好技术准备。
· 运载火箭与有效载荷分为两个区域,互相独立, 互不干扰。
优点:
·减轻从生产厂至发射场运输上的困难;
·在发射塔停留时间短便于实现高频率的连续发 射。
·适合于大型运载火箭、载人航天发射及发射频 率很高的发射场。 缺点:对发射场的地面设施和设备要求高,技术 难度大,成本高。
6.1.3 运载火箭的发射支持系统
任务:支持和保障运载火箭发射有效载荷以及进
行各种飞行试验,它与运载火箭一起组成整个航天
(3)测控系统准备:对测控站各系统进行检查和 测试,然后进行各测控站之间的联试,以保证发射 指挥、控制系统正常、可靠地工作;
(4)按预定的程序进行发射,火箭离开发射台起 飞、加速、起控并进入导引弹道飞行。 为了完成上述各项任务,需要建立庞大的地面设 施,统称为发射支持系统。
6.1.2
运载火箭的发射方式
(4)海南航天发射中心设想 ·目前的三大航天发射中心由于建设初期经济条 件和历史原因的限制,已难以适应我国航天事业的
进一步发展。
·在海南建设发射场有如下优点:
a. 发射点纬度低,可提高火箭的运载能力;
b. 射向范围大,可适应各种商业发射任务; c. 航区和落区不存在安全问题; d. 运输可通过海运,火箭直径不受限制; e. 发射所需的液氢可就近解决; f. 后勤保障便利;
(3)发射系统 ·将火箭调整并保持在规定的初始发射状态,承受 发射前后发生的载荷,排导发动机的燃气流,牵制 和释放火箭。 ·包括活动塔架、勤务塔(含排焰导流槽)、发射 平台、牵制释放机构等。 ·不同的发射方式选用不同的发射设备。
(4)测发控系统
·在发射准备阶段和发射过程中对火箭各系统进行
检查测试与发射控制。
·对其发射准备过程实施控制,协调并统一时间基 准,传输各种信息和指令,保证按规定的程序进行发 射。
·包括计算机网络、时统设备和通信设备等。
(8)测量系统
·用于测量和记录火箭在发射和飞行过程中的工作 参数、环境参数和运动参数等,为飞行试验结果评定 提供依据,也为航天器飞行轨道控制和飞行安全控制 提供信息。
运载系统。
包括:火箭从生产厂运到发射场、在发射场进行
各种发射准备以及发射中进行飞行测量控制全过程
所使用的机械、电子设备和工程设施。
根据它们的功能和使用方式,归纳为如下11个分 系统:
(1)运输系统 ·将火箭或火箭部件从生产厂运送到发射场。 ·包括公路运输车、铁路运输车、船舶、飞机等 运输工具,还包含运输包装以及保护设备。 ·保证火箭在运输中处于良好的力学环境和温、 湿度环境;多数运输设备都是专门用于火箭运输。 (2)加注系统 ·用于从推进剂贮罐或运输槽车向火箭贮箱加注 或泄出液体推进剂, ·包括推进剂贮存器(贮罐和槽车)、计量装置、 输送装置、控制设备及各种连接器管路等。
第二步:离轨 制动发动机工作,返回舱获得变轨所需要的速度增 量,沿着速度增量与原速度合成速度的方向进入可返 回大气层的椭圆形过渡轨道。 第三步,过渡段飞行,为进入大气层作好准备 ·返回舱沿过渡轨道向地球方向飞行,为保证进入 大气层的再入角,过渡段途中还可以再次启动变轨发 动机修正轨道。 ·在过渡段结束之前,利用旋转稳定的返回舱需要 消旋,然后使装有变轨发动机的制动舱分离,并调整
施发射指挥和控制,是火箭发射的核心区域。
(2)航区 ·包括弹道飞行空域和各子级火箭、整流罩的坠落 场区。 ·根据需要在航区配置有跟踪测量站。 (3)落区
·又称返回着陆场,是返回式卫星和载人飞船返回 舱回收着陆的区域 。
6.2.2 发射场场址的选择
·发射场的选址是一个综合而又复杂的决策问题。
·选址是否合理,对发射场的建设、发展、使用和 维护影响极大,甚至涉及到国家安全和国际关系问 题。
素,以确定火箭基本发射条件、推进剂温度估计及
飞行后的结果分析。
(11)辅助设备 ·包括调温、清洗、消防、避雷等设备,以及道路 工程设施等。
6.2 航天发射场
6.2.1 航天发射场的组成
功用:航天器的发射和运载火箭研制过程中的飞行 试验。 (1) 首区 ·用于火箭及有效载荷的技术准备、发射准备、实
组成:整个发射场包括首区、航区和落区三个区域:
·包括单元测试和综合测试的设备和发射控制设备。 (5)定位定向系统 ·提供精确的发射点位置(经纬度和高度)和初始 方位。
·包括定位定向设备和方位瞄准设备 。
(6)供电供气系统 ·向火箭和地面设备提供电源和气源。 ·包括交流和直流电源、充电设备、制气设备及贮
气、配气和输送设备等。
(7)监控指挥系统
·对火箭各系统和地面设备在工作中的技术状态进 行监视,
(1)纯弹道式再入飞行器
·升阻比为零或接近零,在气流中只产生阻力 而不产生升力,或者只产生很有限的升力,而且升 力不需要控制。 ·外形很简单,通常外形为圆球体或钝头的轴 对称旋转体,结构也最简单; ·再入时间短,一般不超过400s,气动加热的 总加热量相对也小,结构的热防护也比较简单; ·技术上容易实现。各国早期的返回式航天器, 无例外地都采取这种形式。
g.
有利于综合开发利用。
6.5 航天器的返回技术
需要安全返回地面的一类航天器,包括返回式卫星、 载人和运货飞船、航天飞机的轨道器等。 返回技术——使返回型航天器脱离原来运行的轨道
返回型航天器——在太空飞行并完成预定的任务后,
进入地球大气层并在地面安全着陆的技术。
·是一个减速、下降的过程,即消耗动能和位能的
(2)垂直总装、垂直测试、垂直整体运输
·在发射场设有总装厂房、测试发射控制中心和发 射塔,总装厂房和发射塔之间由运输轨道或特殊路 面相连接。
·火箭在总装厂房完成单元测试后,包括有效载荷 在内都在多功能发射车上垂直总装后进行综合测试;
·由多功能发射车将火箭整体在垂直状态下运往发 射塔就位, ·经简单测试后即可加注发射。
·主要缺点:
◇ 再入过程的运动无法控制,落点的偏差比较大。 ◇ 制动过载大,最大制动过载在8~10g,已接近 人体所能承受的极限,用于载人航天,航天员会感 到很不舒服。 ◇ 虽然再入大气层气动加热瞬间短,但迎风面的 热流密度大,所采用的烧蚀式防热结构烧蚀严重, 不能修复重复使用。
(2)半弹道式再入飞行器
可产生相当大的升力,可滑翔机动飞行数千千米,在
预定机场水平着陆。制动过载很低,约1~2g。
(4)技术保障系统
·为发射前技术准备和发射后处理提供各种技术服 务。 (5)后勤保障系统 ·包括供水、供电、通信、机场、铁路、公路、物 资和生活用品供应的集散区以及工作人员的居住区 等。
6.2.4 我国的航天发射场
(1) 酒泉卫星发射中心
·科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试 验基地。
·始建于1958年,是我国建场最早的发射场。 ·我国第一颗人造地球卫星东方红一号、神舟号 宇宙飞船就是从这里发射的。
地增加。很不经济,也很不现实。
·利用地球大气层空气的阻力使返回型航天器减速,
是一个经济得多的方法。
返回过程: ·利用空气阻力的返回过程一般经历离轨、自由下 落(过渡段)、再入大气层(再入段)和着陆四个 阶段。 第一步:返回前准备 对在轨运行的航天器进行 姿态控制,达到变轨所需要 的姿态角,然后返回舱与其 它舱段分离、起旋以保持正 确稳定的制动角;
· 发射场场址的选择考虑下列因素: (1)优越的地理位置。 ·尽可能选择在低纬度地区,可以充分利用地球自转 的附加速度,提高火箭的运载能力。 (2)良好的自然条件。
·首区及落区人口稀少,地势平坦,视野开阔,气候 条件良好; ·航区尽量避开人口稠密区、重要工业基地和军事重 地等。
(3)便利的交通运输条件。
(2)西昌卫星发射Байду номын сангаас心 ·以发射地球静止轨道卫星为主的航天发射基地。 ·1983年建成,位于低纬度的四川省西昌地区。
(3)太原卫星发射中心
·科学试验卫星、应用卫星和运载火箭的发射试验 基地。 · 位于山西省太原市西北的高原地区。
·具有多轨道、多射向、远射程发射能力和精确测
控能力。主要担负太阳同步轨道卫星的发射试验任务。
6.5.2 各种不同形式的再入飞行器
·进入大气层的再入段是返回式航天器成败的关键 所在。 ·再入飞行器的外形、结构、返回轨道、返回控制
等都是根据再入段的工作条件设计的。
· 再入飞行器也主要根据再入段的动力学特征进行分 类。 · 再入段主要受到空气动力的作用。空气动力的主要 特征参数是升阻比L/D。
·技术区与发射区必须隔开一定的距离。
(2)发射区
·接纳来自技术区的运载火箭及有效载荷,进行发 射前的最后测试、加注推进剂、充填压缩空气、进 行垂直度调整、瞄准和发射。 ·主要设施有发射台、导流槽、脐带塔、勤务塔、 发射控制中心等。 (3)场区测控系统 ·是整个航天测控系统(网)的重要组成部分,又 有其特殊性和独立性。 ·承担对运载火箭起飞和飞行初始阶段的跟踪测量, 同时为确保场区安全提供安全控制信息。
·包括地面、船舶和飞机上配置的遥测站、外弹道 测量及安全控制站、指挥控制站等。 (9)起吊安装系统
·用于完成火箭在水平状态下车辆之间的转载和向 发射台垂直安装,
· 包括各种起重机、吊具、起竖设备及附件、工具 等。
(10)气象保障系统
·进行发射前的气象测量,预报地面和高空的风
速、温度、湿度、雾、雨、雷、雹、扬沙等气象要
姿态使返回舱防热大端头朝前,。
第四步:进入大气层 到达离地面100km左右开始进入大气层。返回舱急 剧减速,同时经受严重的气动加热和制动过载。
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