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航天磁悬浮助推发射分离过程集中载荷模型

段毅  陈晓东  杨文将  
【摘要】:目前,低成本、高性能的可重复使用单级入轨天地往返运输系统正成为世界各航天大国迫切追求的目标,也是航天技术向更高水平发展的必然趋势。研究表明,采用磁悬浮助推航天发射方案相比航天飞机、英国的Hotol方案、德国Sanger方案等,具有显著优越性。磁悬浮助推发射方案中,运载器发射经过三个阶段:(1)、闭锁阶段(AB):运载器与橇体间无相对运动,综合体在永磁轨道上由直线电机加速到预定速度点,运载器发动机点火,推力不断增加;(2)、导向阶段(BC):B点发动机推力达稳定,闭锁装置解锁,运载器在发射装置上滑动,运动受约束,此过程橇体相对地面作匀速或减速运动;(3)、无控飞行阶段(CD):运载器在C点处完全从发射装置滑出,进入无控飞行阶段,此时橇体减速,运载器加速;到D点时,橇体停止,运载器飞离,发射阶段结束(参见附图1)。综合考虑磁悬浮助推系统的特点,初步提出了磁悬浮助推分离发射方案:采用滑轨式同时滑离发射方案,倾斜、定角发射方式,起飞攻角为α=4°。运载器底部布置支撑件,用于支撑运载器并与导轨式定向器的导轨配合,导轨安装在基座上,基座通过支承机构与橇体连接,整个基座和支承机构安装于整流罩当中,以减小加速时气动阻力。运载器/橇体整体在永磁导轨上加速过程中,闭锁装置保持运载器在滑轨上的相对位置;达到预定速度点,运载器发动机点火;当发动机推力达到稳定,闭锁装置释放运载器,滑行直到前后支撑件同时脱离滑轨,依靠发动机推力和气动升力起飞。

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