3-2 导弹质量方程式的建立 质量方程是表征导弹发射质量、有效载荷、结构特性、主要设计参数和燃料相对质量系数之间关系的数学表达式。
由于导弹上所采用的发动机有液体火箭发动机、固体火箭发动机和空气喷气发动机等,而动力装置的类型决定了其结构质量和燃料的质量,因此,下面分别就两级有翼导弹和多级固体火箭发动机的弹道导弹建立其质量方程。
一、装有液体火箭发动机的二级有翼导弹质量方程式的建立
通常二级有翼导弹由两级——第一级(助推级)和第二级(主级)组成,因此,其发射质量
可表示为下列形式:
(3.1) 式中
导弹第一级的质量;
导弹第二级的质量。
1.导弹第二级质量方程式的建立
导弹第二级(主级)的质量通常由导弹的有效载荷
(包括战斗部的质量
和制导系统的质量
)、弹体结构质量
和动力装置质量
等几部分组成。故可用下式表示:
(3.2) 式中,弹体结构质量
是由弹身质量
、弹翼质量
、舵面质量
和操纵机构的质量
等组成。
动力装置质量
是由燃料质量
、推力室质量
和燃料输送系统质量
等组成。可用下式表示,
将(3.2)式的左右两边各除以
,则得相对量的表达式:
(3.3) 式中
——燃料相对质量系数;
——考虑计算误差等因素后所必需的燃料贮备系数,一般由经验决定。
——推力室相对质量系数,它与发动机的类型、性能、材料及工作条件等有关。
——燃料输送系统相对质量系数,它与输送系统类型、流量和燃料比冲等有关。
——弹身相对质量系数,与导弹的过载、弹身结构型式等有关的参数。
——弹翼相对质量系数。
——尾翼相对质量系数。
——操纵系统相对质量系数。
将以上各项代入(3.3)式,整理即得:
(3.4) 或
(3.5) 式中
。
2.第一级质量方程式的建立
第一级通常采用固体火箭发动机,其质量
一般可以表达为:
(3.6) 式中
助推级推进剂质量;
助推级结构质量。
或
(3.7) 其中系数1.2是考虑助推级上分离机构及稳定设备(如安定面)等附件的质量;
为发动机的结构质量系数(助推器结构质量与推进剂质量之比),这个参数表示助推级的质量指标,即
3.全弹发射质量方程式的建立
由(3.1)式
将上式两边均除以发射质量
可得:
(3.8) 令
式中,
为助推级推进剂的相对质量系数。
将
代入(3.8)式则有
所以
(3.9) 将第二级质量方程(3.5)式代入,得:
(
3.10) 由质量方程(3.4)、(3.7>)和(3.10)式可以看出,在确定了各项相对质量系数之后,即可求出导弹第二级质量
、助推级质量
和导弹的发射质量
。