多管航空火箭發射器提高連發密集度研究

滕堪 陳輝 劉志偉 張翔

摘? 要：航空火箭彈的優點是威力較機炮大，能夠齊射和連射，可在短時間內發射大量彈藥壓制目標，低成本，多彈種，抗干擾能力強。但由于航空火箭彈的自身彈道特性，導致了其散布較大，對點目標的射擊精度偏低，一定程度上限制了多管航空火箭發射器的使用。研究根據多管航空火箭發射器自身的結構特點，在提高連發密集度對發射裝置提出優化方向，為多管航空火箭發射器提高連發密集做出一些研究分析。

關鍵詞：多管? 航空火箭發射器? 航空火箭彈? 連發? 密集度

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）07（c）-0004-03

Study on Improving the Firing Density of Multiple Aerial Rocket Launchers

TENG Kan? CHEN Hui? LIU Zhiwei? ZHANG Xiang

（Technology Center Design Institute of Guizhou Fenglei Aviation Ordnance Co.，Ltd.， Anshun， Guihou Province， 561000 China）

Abstract： The advantage of aerial rocket is that it is more powerful than aircraft gun， can launch salvo and continuous fire， can launch a large number of ammunition to suppress targets in a short time， has low cost， multiple types of missiles and strong anti-interference ability. However， due to the ballistic characteristics of the aerial rocket， it has a large dispersion and low shooting accuracy to the point target，which limits the use of the multi-rocket launcher to a certain extent. According to the structural characteristics of the launcher in the direction of improving the continuous firing density， and makes some research and analysis for improving the continuous firing density of the multiple rocket launcher.

Key Words：? Multi-tube; Aerial rocket launcher; Aerial rocket; Continuous fire; Intensity

多管航空火箭發射器懸掛在固定翼飛機或武裝直升機機翼下，發射航空火箭彈攻擊地面（海面）或空中目標的機載發射裝置。由于航空火箭彈的自身彈道特性，導致了其散布較大，對點目標的射擊精度偏低。本文以國內某型多管航空火箭發射器作為研究對象，針對該型產品在地面立靶密集度試驗中暴露出不滿足指標要求的問題進行分析，對解決措施整理研究。文章的重點在于多管航空火箭發射器如何結合自身結構特點，優化設計提高連發密集度做出分析研究，一方面能夠為多管航空火箭發射器優化結構提高連發密集度明確改進方向，另一方面能為后續型號早期方案設計提供參考依據。

1? 多管航空火箭發射器簡介

1.1 多管航空火箭發射器典型結構

多管航空火箭發射器根據需求設有相應數量發射管，發射管用于運載和發射火箭彈，其通過配合臺階與各段圓盤相連，圓盤與主承力結構相連傳遞載荷。發射器尾部設有卡彈裝置用于卡持火箭彈，發射時能夠解鎖火箭彈。尾部還設有點火組件與火箭彈正負極配合，用于傳遞點火信號。發射器一般外包蒙皮用于整流，發射器上部設有與掛架連接的兩個吊耳，工作插座傳遞電氣信息。多管航空火箭發射器基本外形見圖1。

1.2 多管航空火箭發射器工作原理

火箭彈通過卡彈裝置安全可靠地鎖閉在發射管內;航空火箭發射器通過吊耳懸掛在武器懸掛裝置下;機上火控系統給出發射指令，傳遞到發射器內的發射控制單元，按指令依次點燃相應火箭彈，實現連發發射。

1.3 地面立靶連發密集度指標考核

地面立靶連發密集度考核要求在火箭彈發動機主動段末測試密集度指標σ。

2? 多管航空火箭發射器連發密集度超標分析

2.1 火箭彈自身彈造成的散布

火箭彈在制造過程中由于加工和裝配不一致，會出現各枚火箭彈的彈長、彈重、重心位置、定心部直徑、偏心距、轉動慣量、尾翼張開情況的不一致，最終出現由于彈本身造成的射彈散布。

2.2 試驗設備造成的射彈散布

懸掛發射器的試驗臺架自身剛性、與發射裝置結合部位狀態，以及試驗臺架與地面的固定關系都會對彈散布產生較大影響。

2.3 發射順序造成的射彈散布

在GJB1906《航空火箭發射器通用規范》中一定程度上考慮到了發射順序對發射器的振動影響，但并未考慮到發射順序對發射精度的影響[2]。多管火箭發射器發射時不可避免造成發射器的振動，合理優化發射順序將會減少發射振動響應，進而減少這一因素造成的射彈散布。

2.4 發射脈沖間隔造成的射彈散布

由于戰術使用和對目標的摧毀概率的要求，航空火箭彈在連射或齊射時，發射時間間隔較小，因而產生前序彈的尾噴流對后續彈彈道產生影響，使射彈散布增大。[3]合理設計多管火箭發射器發射脈沖間隔，避免發射脈沖間隔與火箭發射器系統振動頻率重合，將能夠減小射彈散布。

2.5 發射器自身結構造成的射彈散布

眾所周知，彈丸起始擾動是造成射彈散布的主要因素之一，而武器振動對彈丸起始擾動影響很大。[4]系統剛性不足，產生了發射中彈道上下抖動劇烈。提高系統剛性，特別是發射器結構剛度，能夠極大削弱發射振動，減小射彈散布。

3? 提高多管航空火箭發射器連發密集度的分析研究

3.1 改進航空火箭發射器降低射彈散布

3.1.1? 改進結構、合理選材提高整體剛度

航空火箭發射器主受力結構多采用鋁合金或鎂合金，鎂合金的強度和彈性模量比鋼、鋁合金低，但有高的比強度和比剛度，在相同重量的構件中，采用鎂合金可使構件獲得更高的剛度。

3.1.2? 改進整體布局提高剛度

航空火箭發射器通過兩個掛距為355.6mm的吊耳與上級掛鉤連接，掛架四個支撐壓緊發射器，發射器掛裝后除固定區域外與上級掛架沒有其它機械連接，此時可以把掛裝狀態的發射器近似認為是一個簡支懸臂梁模型，見圖2。

為將多管航空火箭發射器的整體部分簡化成簡支懸臂梁需假定：火箭發射器的主體由簡單幾何形狀的均質梁組成;火箭發射器各部分的連接和支承皆為剛性;火箭發射器各部分的變形均為線性。

武器振動特征量的計算是求解彈丸起始擾動的重要環節。對估算而言，最關心的是炮口振動位移量和斜率的最大值。只有比值才能估計出武器振動對射擊精度影響的范圍。[5]

通過發射器“梁”的簡化模型，將發射器前段進一步簡化為懸臂梁模型，用經典的計算公式對結構布局進行優化設計，見圖3。

通過發射器“梁”的簡化模型

當? ? ? ? ?時：? ? ? ? ? ? ? ? （式中：E——拉壓彈性模量，I——截面對中性軸的慣性矩）

從上式中可以看出目標很明確：就是要盡量減小發射器前端面的最大繞度? ? ? ? ，增大E、I都可以減小? ? ? ? ，E由所選用的材料決定，I由發射器前段的截面形狀決定，設計中我們可以進行優化。

對? ? ? ?影響最大的因素我們認為來自于 ，式中 與? ? ? ? ? ? ? ? ? ?呈現的是二次方的關系，減小必將極大地降低。

根據公式? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?，如果不改變E和I，將發射器止動區域內假設為約束段，力矩? ? ?不變。前段長度減少10mm，會造成? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 倍的? ? ? ? ?減小，約為1.04倍的關系;減少50mm，造成1.22倍的減少;減少100mm，造成? ? ? ? ?1.52倍的減少;減少200mm，造成? ? ? ? 2.59倍的減少。……隨著發射器前段長度的減少，使得前端面的最大繞度? ? ? ? ? 大幅降低。

國內航空火箭發射器結構均采用金屬材料，現今材料有了更多選擇，新型航空材料日益發展，比強度? ? ? ? ? ? ? 和比剛度? ? ? ? ? ? ?較高的復合材料已大量在飛機上應用，這對減輕結構重量，提高性能具有明顯效果。

3.1.3? 合理設計彈炮間隙

理論與實驗表明：火箭彈與發射管之間的運動存在三種情況，火箭彈定心部不與發射管壁接觸;火箭彈定心部緊貼發射管壁;火箭彈定心部與發射管壁碰撞后彈回。實際上這三種情況是隨機交替發生的，是由發射器和火箭彈自身的運動規律決定的，彈炮間隙對起始擾動產生影響，從而對射擊密集度產生影響[6]。

3.1.4? 提高發射管與整體結構的連接配合

火箭發射器在發射火箭彈的過程中，如果發射管固定不牢靠，產生前后或者上下左右的竄動，會使得發射初始擾動加大，造成射彈散布加大。所以發射管的固定十分關鍵[7]。

3.2 提高火箭發射器精度的射序和射擊間隔優化方案

由于火箭發射器連發射擊使其振動特性對其動態性能和射擊密集度的影響非常大，射擊頻率與固有振動頻率的匹配關系對其動態性能的影響非常突出，所以系統振動特性的準確表征成為火箭發射器發射動力學的重要基礎和核心內容之一[8]。要科學評價或保證地面掛裝下火箭發射器有良好的動態性能和射擊密集度，就必須準確計算火箭發射器系統的振動特性，建立起火箭發射器的總體結構參數與系統振動頻率之間的定量關系，通過改變火箭發射器結構參數來改變火箭發射器振動頻率分布，使火箭發射器振動頻率與射頻相匹配，提高射擊密集度[9]。

4? 結論及展望

多管火箭武器的連發射擊密集度較差，這影響了它發展，也是長期以來沒能很好解決的問題。通過對火箭發射器進行改進優化，使得火箭彈在發射時的起始擾動降到最小，進而最大程度上減小連發發射時的射彈散布，最大限度地發揮多管航空火箭發射器的作戰效能。

參考文獻

[1] 張偉. 機載武器[M]. 航空工業出版社，2008：416.

[2] 王魯衡，戴景晨，范友仁等. 航空火箭發射器通用規范：GJB1906[S]. 總裝備部軍標出版發行部：國防科學技術工業委員會，1995.

[3] 唐文兵，芮筱亭，王國平，等. 多管火箭變射序變射擊間隔發射技術研究[J]. 振動與沖擊，2016，35：51～57.

[4] 黃若超，高宏超，毛瑞，等. 航空火箭彈立靶密集度仿真分析[J]. 彈箭與制導學報，2017，37：144～146.

[5] Aerospace and Defense Companies; Patent Issued for Whisker Reinforced High Fracture Toughness Ceramic Tips for Radomes （USPTO 9647330）[J]. Defense & Aerospace Week， 2017， ： 2971

[6] 李波，芮筱亭，王國平，張建書，周秦渤.多管火箭發射動力學建模與PID主動控制[J].振動工程學報，2020，33（06）：1103-1111

[7] 肖玉堂，滕堪，劉志偉. 航空火箭發射器發射管限位結構：201518009740.7[P]. 2019-07-05.

[8] Wu-ji Zheng and Deng-cheng Zhang. Dynamic model for internally carried air-launched rocket[J]. Journal of Central South University， 2018， 25（11） ： 2641-2653.

[9] 芮筱亭. 多體系統發射動力學進展與應用[J]. 振動、測試與診斷，2017，37：213～220.