航天器发射技术：导弹滑离方式与发射阶段

火箭和导弹的结构与用途不同^[1]，它们发射所用的发射装置的差异也很大，但是发射动力学的基本理论是相同的，用这些理论可以解决任何弹－架系统的设计问题。当然在具体研究时还应考虑不同的滑离方式及其在不同发射阶段的特点。

1.导弹的滑离方式

导弹从定向器上滑离的方式有3种，即瞬时滑离、不同时滑离及同时滑离。它们充分反映了导弹与定向器的相互关系。

瞬时滑离是指导弹的推力刚刚等于锁紧力及重量分力时即从定向器上脱离，如图3.1（a）所示。导弹的滑离长度为零，故又称零长式定向器。这种滑离方式的优点是发射装置结构简单、重量轻、外廓小。其主要用于允许较大散布的弹－架系统或发射制导性能好的导弹。在分析计算导弹的初始扰动时，应当考虑导弹的推力及闭锁器的锁紧力等参数散布度的影响，即应当分析这些参数的变化特征。由于导弹滑离后的速度很小，倾斜发射时的下沉量大，这增大了导弹和发射装置相碰的概率。

不同时滑离是指导弹的前、后定向钮先后脱离定向器导轨，前定向钮的滑行长度为l1，后定向钮的滑行长度为l2（l2＞l1），如图3.1（b）所示。这种滑离方式的优点是定向器结构简单，长度尺寸较短，但在不同时滑离阶段有头部下沉。导弹的前定向钮滑离后绕受定向器约束的后定向钮转动，这种现象叫头部下沉。导弹的头部下沉及定向器振动对后定向钮的扰动，使导弹滑离时的初始扰动增大。为了减小这类扰动的影响，设计时应使滑离速度增加，或使不同时滑离段的长度缩短。某些细长的远程火箭及机载导弹有3个定向钮就出于这种考虑。前、后定向钮使导弹的支承长度较长，滑离前的支承稳定性好。中间增加的定向钮使不同时滑离段的长度缩短，因为（l3－l1）＞（l3－l2）。

同时滑离是指导弹的前、后定向钮同时从定向器上脱离，如图3.1（c）所示。这种滑离方式的优点是导弹滑离时不出现头部下沉，可减小初始扰动。但是，在设计同时滑离的定向器时需要注意：

图3.1　导弹的滑离方式

（a）瞬时滑离；（b）不同时滑离；（c）同时滑离

（1）为保证导弹有足够的滑离速度，同时滑离的定向器一般较长，导弹滑离后要在定向器上空飞行较长时间，所以下沉量大，导弹与定向器有可能相碰。必须留有足够的让开距离，或设计专门的让开机构，以免二者发生撞击。(www.xing528.com)

（2）对于箱式（或管式）定向器，分析导弹的初始扰动时，应当考虑导弹已滑离仍在箱中飞行时，不对称气流对扰动的影响。

2.导弹的发射阶段

导弹的发射过程一般要经历4个阶段：

（1）在闭锁阶段，导弹与发射装置之间无相对运动，用闭锁挡弹器来限制导弹的运动。从瞬时滑离的定向器上发射时只有这个阶段。

这个阶段描述的是发动机点火到导弹开始移动前弹－架系统的状态。这里有两种情况：一是系统静止，这时系统的初始条件为零；一是系统运动，例如，在运动载体上发射，或发射时考虑风的作用等，这时的初始条件不为零。闭锁挡弹器在这个阶段有特殊作用，应当根据实际结构描述它对发射的影响。

（2）在导向阶段，导弹在推力的作用下相对发射装置运动，但运动方向受定向器的约束，这称为约束期。

（3）在滑离阶段，导弹从定向器上脱离。对不同时滑离的定向器，导弹的前（或中）定向钮先脱离约束，后定向钮仍在其上运动，有头部下沉现象出现，这称为半约束期，同时滑离的定向器则无此阶段，导向阶段一结束即进入无控飞行阶段。

（4）在无控飞行阶段，导弹在空中自由飞行，一直到某一特征位置为止。这一特征位置对导弹而言是控制系统的起控点，对无控火箭而言，则有不同的定义法。有人将之定为发动机燃烧终了时的位置，有人将之定为导弹的飞行速度增加到气动力对稳定飞行起主要作用时的位置。

对于箱式定向器，导弹在滑离后到飞出发射箱前，虽然不受定向器的约束，但是它受箱中不对称气流的作用，和在箱外飞行的情况不一样，对此应当专门考虑。所以有人把这一段归入过渡段，由机械约束过渡到空气约束，称为准半约束期。

按照现代系统设计的观点，把上述4个阶段统称为发射阶段，把导弹在这个段的运动轨迹称为发射弹道，在进行发射精度的研究时，不但把弹－架系统作为整体来研究，而且把导弹在发射过程中4个阶段的运动特性作为整体来研究。