滕堪 陈辉 刘志伟 张翔
摘 要：航空火箭弹的优点是威力较机炮大，能够齐射和连射，可在短时间内发射大量弹药压制目标，低成本，多弹种，抗干扰能力强。但由于航空火箭弹的自身弹道特性，导致了其散布较大，对点目标的射击精度偏低，一定程度上限制了多管航空火箭发射器的使用。研究根据多管航空火箭发射器自身的结构特点，在提高连发密集度对发射装置提出优化方向，为多管航空火箭发射器提高连发密集做出一些研究分析。
关键词：多管 航空火箭发射器 航空火箭弹 连发 密集度
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：（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悬挂在固定翼飞机或武装直升机机翼下，发射航空火箭弹攻击地面（海面）或空中目标的机载发射装置。由于航空火箭弹的自身弹道特性，导致了其散布较大，对点目标的射击精度偏低。本文以国内某型多管航空火箭发射器作为研究对象，针对该型产品在地面立靶密集度试验中暴露出不满足指标要求的问题进行分析，对解决措施整理研究。文章的重点在于多管航空火箭发射器如何结合自身结构特点，优化设计提高连发密集度做出分析研究，一方面能够为多管航空火箭发射器优化结构提高连发密集度明确改进方向，另一方面能为后续型号早期方案设计提供参考依据。
1 多管航空火箭发射器简介
1.1 多管航空火箭发射器典型结构
多管航空火箭发射器根据需求设有相应数量发射管，发射管用于运载和发射火箭弹，其通过配合台阶与各段圆盘相连，圆盘与主承力结构相连传递载荷。发射器尾部设有卡弹装置用于卡持火箭弹，发射时能够解锁火箭弹。尾部还设有点火组件与火箭弹正负极配合，用于传递点火信号。发射器一般外包蒙皮用于整流，发射器上部设有与挂架连接的两个吊耳，工作插座传递电气信息。多管航空火箭发射器基本外形见图1。
1.2 多管航空火箭发射器工作原理
火箭弹通过卡弹装置安全可靠地锁闭在发射管内;航空火箭发射器通过吊耳悬挂在武器悬挂装置下;机上火控系统给出发射指令，传递到发射器内的发射控制单元，按指令依次点燃相应火箭弹，实现连发发射。
1.3 地面立靶连发密集度指标考核
地面立靶连发密集度考核要求在火箭弹发动机主动段末测试密集度指标σ。
2 多管航空火箭发射器连发密集度超标分析
2.1 火箭弹自身弹造成的散布
火箭弹在制造过程中由于加工和装配不一致，会出现各枚火箭弹的弹长、弹重、重心位置、定心部直径、偏心距、转动惯量、尾翼张开情况的不一致，最终出现由于弹本身造成的射弹散布。
2.2 试验设备造成的射弹散布
悬挂发射器的试验台架自身刚性、与发射装置结合部位状态，以及试验台架与地面的固定关系都会对弹散布产生较大影响。
2.3 发射顺序造成的射弹散布
在GJB1906《航空火箭发射器通用规范》中一定程度上考虑到了发射顺序对发射器的振动影响，但并未考虑到发射顺序对发射精度的影响[2]。多管火箭发射器发射时不可避免造成发射器的振动，合理优化发射顺序将会减少发射振动响应，进而减少这一因素造成的射弹散布。
2.4 发射脉冲间隔造成的射弹散布
由于战术使用和对目标的摧毁概率的要求，航空火箭弹在连射或齐射时，发射时间间隔较小，因而产生前序弹的尾喷流对后续弹弹道产生影响，使射弹散布增大。[3]合理设计多管火箭发射器发射脉冲间隔，避免发射脉冲间隔与火箭发射器系统振动频率重合，将能够减小射弹散布。
2.5 发射器自身结构造成的射弹散布
众所周知，弹丸起始扰动是造成射弹散布的主要因素之一，而武器振动对弹丸起始扰动影响很大。[4]系统刚性不足，产生了发射中弹道上下抖动剧烈。提高系统刚性，特别是发射器结构刚度，能够极大削弱发射振动，减小射弹散布。
3 提高多管航空火箭发射器连发密集度的分析研究
3.1 改进航空火箭发射器降低射弹散布
3.1.1 改进结构、合理选材提高整体刚度
航空火箭发射器主受力结构多采用铝合金或镁合金，镁合金的强度和弹性模量比钢、铝合金低，但有高的比强度和比刚度，在相同重量的构件中，采用镁合金可使构件获得更高的刚度。
3.1.2 改进整体布局提高刚度
航空火箭发射器通过两个挂距为355.6mm的吊耳与上级挂钩连接，挂架四个支撑压紧发射器，发射器挂装后除固定区域外与上级挂架没有其它机械连接，此时可以把挂装状态的发射器近似认为是一个简支悬臂梁模型，见图2。
为将多管航空火箭发射器的整体部分简化成简支悬臂梁需假定：火箭发射器的主体由简单几何形状的均质梁组成;火箭发射器各部分的连接和支承皆为刚性;火箭发射器各部分的变形均为线性。
武器振动特征量的计算是求解弹丸起始扰动的重要环节。对估算而言，最关心的是炮口振动位移量和斜率的最大值。只有比值才能估计出武器振动对射击精度影响的范围。[5]
通过发射器“梁”的简化模型，将发射器前段进一步简化为悬臂梁模型，用经典的计算公式对结构布局进行优化设计，见图3。
通过发射器“梁”的简化模型
当 时： （式中：E——拉压弹性模量，I——截面对中性轴的惯性矩）
从上式中可以看出目标很明确：就是要尽量减小发射器前端面的最大绕度 ，增大E、I都可以减小 ，E由所选用的材料决定，I由发射器前段的截面形状决定，设计中我们可以进行优化。
对 影响最大的因素我们认为来自于 ，式中 与 呈现的是二次方的关系，减小必将极大地降低。
根据公式 ，如果不改变E和I，将发射器止动区域内假设为约束段，力矩 不变。前段长度减少10mm，会造成 倍的 减小，约为1.04倍的关系;减少50mm，造成1.22倍的减少;减少100mm，造成 1.52倍的减少;减少200mm，造成 2.59倍的减少。……随着发射器前段长度的减少，使得前端面的最大绕度 大幅降低。
国内航空火箭发射器结构均采用金属材料，现今材料有了更多选择，新型航空材料日益发展，比强度 和比剛度 较高的复合材料已大量在飞机上应用，这对减轻结构重量，提高性能具有明显效果。
3.1.3 合理设计弹炮间隙
理论与实验表明：火箭弹与发射管之间的运动存在三种情况，火箭弹定心部不与发射管壁接触;火箭弹定心部紧贴发射管壁;火箭弹定心部与发射管壁碰撞后弹回。实际上这三种情况是随机交替发生的，是由发射器和火箭弹自身的运动规律决定的，弹炮间隙对起始扰动产生影响，从而对射击密集度产生影响[6]。
3.1.4 提高发射管与整体结构的连接配合
火箭发射器在发射火箭弹的过程中，如果发射管固定不牢靠，产生前后或者上下左右的窜动，会使得发射初始扰动加大，造成射弹散布加大。所以发射管的固定十分关键[7]。
3.2 提高火箭发射器精度的射序和射击间隔优化方案
由于火箭发射器连发射击使其振动特性对其动态性能和射击密集度的影响非常大，射击频率与固有振动频率的匹配关系对其动态性能的影响非常突出，所以系统振动特性的准确表征成为火箭发射器发射动力学的重要基础和核心内容之一[8]。要科学评价或保证地面挂装下火箭发射器有良好的动态性能和射击密集度，就必须准确计算火箭发射器系统的振动特性，建立起火箭发射器的总体结构参数与系统振动频率之间的定量关系，通过改变火箭发射器结构参数来改变火箭发射器振动频率分布，使火箭发射器振动频率与射频相匹配，提高射击密集度[9]。
4 结论及展望
多管火箭武器的连发射击密集度较差，这影响了它发展，也是长期以来没能很好解决的问题。通过对火箭发射器进行改进优化，使得火箭弹在发射时的起始扰动降到最小，进而最大程度上减小连发发射时的射弹散布，最大限度地发挥多管航空火箭发射器的作战效能。
参考文献
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[4] 黄若超，高宏超，毛瑞，等. 航空火箭彈立靶密集度仿真分析[J]. 弹箭与制导学报，2017，37：144～146.
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[6] 李波，芮筱亭，王国平，张建书，周秦渤.多管火箭发射动力学建模与PID主动控制[J].振动工程学报，2020，33（06）：1103-1111
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