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。