什么是火箭试验?

什么是火箭试验?

[拼音]：huojian shiyan

[外文]：rocket test

为鉴定火箭性能和质量所进行的各种试验，包括地面试验和飞行试验（见飞行器试验）。火箭设计对试验的依赖性较大，需要由大量试验为设计提供依据（见飞行器设计）。现代火箭试验是在飞机试验的基础上发展起来的，它继承了飞机试验的分段试验程序和方法，由零件、组件、分系统到全系统，由地面试验到飞行试验；也继承了飞机的试验技术，如风洞实验、强度试验、环境试验、地面试车和飞行试验等技术。

最初的火箭试验十分简单，主要是发射试验。火箭由单一系统逐渐发展成为多系统组成的复杂系统之后，设计师们并未立即认识到由于多个分系统的存在需要加强地面试验的必要性，几乎把每次飞行试验既作为全系统的试验，又作为分系统试验，以致试验频频失败。德国V-2火箭就是经过了多次失败以后才获得成功的，随即又接连失败了36次，除了设计上的问题以外，主要原因是地面试验不充分。火箭通常是一次使用，试验费用甚巨，又不能由人在火箭上对试验进行直接观察，只能利用有限的遥测和外测数据来分析试验结果，有时甚至找不到故障的确切原因。通过耗资较少并且易于观察的地面试验可使火箭得到较多的考验，利用更多的试验数据来改进设计，能有效地提高飞行试验的成功率。随着航天事业的发展，火箭的动力日益增大，要求飞行的速度和距离越来越大，火箭工作环境更加恶劣（见火箭工作环境）。试验技术适应这些变化得以迅速发展，例如，气动力试验使用了马赫数大于20的高超音速风洞和高雷诺数的风洞；结构试验已把液体的晃动试验和整体结构的动力特性试验作为重要内容，已研制出多点激振系统、单点随机激振系统和激光全息摄影设备；为了适应高精度惯性平台试验的需要，制造了比它精度更高的测试转台；数量甚大、种类繁多的参数测量促进了无线电遥测技术的诞生并不断地微型化、提高了传输速率和距离，70年代实现了可编程序和数据实时处理（见火箭飞行试验测量）等。这些技术的进展使火箭试验日臻完善，并推动了其他飞行器的试验，但还存在许多问题，如对全箭进行经济易行的高能量的振动、噪声模拟方法和高速再入体的力学环境、热环境的模拟等，仍是火箭试验的难题。火箭试验需要研制许多试验设备，建造必要的工程设施，如火箭振动试验塔、各种大型试验室、火箭试车台和飞行试验场区。全箭试验按试验大纲进行，试验大纲对火箭的状态、试验程序、技术要求、设备、技术资料、安全措施、试验结果鉴定的标准和方法等作出规定。试验后进行数据的处理、分析和结果鉴定。

全箭试验

火箭装配成整机以后的试验。不同火箭的全箭试验的项目互有差异，大型运载火箭的全箭试验包括振动特性试验、地面试车、运输试验、风载试验、对接与协调试验、飞行试验、贮存试验和环境试验等。可靠性试验贯穿在整个研制过程中。

振动特性试验

在模拟条件下测定火箭整体结构动力特性的试验，包括横向、扭转和纵向振动试验。火箭是d性体，在发射和飞行中会遇到许多复杂的动力学问题，液体推进剂火箭尤为突出。例如，竖立在发射台上箭体的晃动；飞行中箭体d性振动与稳定系统相互作用引起的横向弯曲和（或）扭转耦合振动；液体火箭的推进剂晃动和在箭体与动力装置的闭合系统中激起的纵向耦合振动；还有各种动载荷和冲击载荷等。这些问题的出现和加剧可能导致飞行载荷增大、飞行不稳定、推进系统工作异常、控制精度变坏，甚至飞行失败。为了从设计上解决这些问题，需要有比较准确的结构动力特性参数，包括固有频率、振型、振型斜率、阻尼系数、广义质量和传递函数。火箭结构非常复杂，目前人们还难于建立准确的数学模型和精确地计算这些参数，只好利用试验来验证，或者由试验直接为火箭设计提供依据。模拟飞行状态的横向弯曲和扭转振动试验，主要是为了给稳定系统设计提供箭体的动力特性参数和选择速率陀螺的安装位置。竖立状态的横向振动试验，能为动载荷计算提供依据，并为瞄准和稳定分析提供原始条件。纵向振动试验的目的是为分析和消除纵向耦合振动，并为冲击载荷设计提供数据。传递特性用来确定火箭各部位的振动环境（见火箭振动特性试验）。

对接与协调试验

火箭地面试车和飞行试验前的预备性试验，又称综合演练。试验程序是：在总装厂进行试车和发射的模拟测试，以及机械、电气的协调试验;在试车台和靶场对火箭、有效载荷、地面设备和试验设施实行按试车或发射要求的全部 *** 作(或部分 *** 作)，但一般不点火。目的是检查试验对象的技术状态、性能、参数和线路是否正确；火箭与地面设备、运载器与有效载荷以及火箭各分系统之间是否协调；试验所用的文件资料是否正确；设备、工具和使用资料是否齐全，同时训练和考核试验的 *** 作人员。用于试验的火箭和设备的状态与试车或发射时相同。

地面试车

在试车台上进行的点火试验，借以考验火箭各系统在发动机工作条件下的适应性、协调性和可靠性。推进系统在地面试车中能得到最真实的考验。通过地面试车可决定火箭能否进行飞行试验（见火箭地面试车）。

飞行试验

在实际的飞行环境条件下进行的各种试验。在火箭的研制过程中，初期的飞行试验是为了考核火箭的总体方案、各系统的协调性和对飞行环境的适应性。后期的飞行试验则主要是为了鉴定火箭是否达到设计指标，确定火箭的技术状态。火箭（导d）飞行试验以遥测和外测为测量和观察手段，获取飞行时的各种信息，作为改进设计和鉴定工作的依据。

贮存试验

探索和验证在规定环境条件下，火箭和地面设备的性能符合设计指标的最长贮存时间。贮存试验分为自然贮存和加速贮存两种试验。在火箭及其地面设备的贮存期间，温度、微生物、尘土和微量腐蚀性气体等的长期作用，会导致整个火箭及其设备的性能变化，严重时造成失效。自然贮存试验是将火箭、地面设备以及它们的一些关键材料、零组件和仪器存放在真实或接近真实的贮存环境条件下，定期进行测试检查，对一些仪器进行分解检查，对材料和零组件抽样进行典型试验或剖切检查，必要时对贮存件进行发动机试车、全箭试车或飞行试验，考察它们经过贮存以后的性能变化，并决定发射前所须采取的措施。加速贮存试验是根据发生失效的机理和过程、故障的类型和性质，用更恶劣的、引起失效的因素（如高温、高湿）进行试验，以便在较短的时间内能得到试验结果。

环境试验

检验火箭和地面设备对环境的适应能力。环境试验的主要方法有：

（1）试验室模拟：建立能单独以一种环境或同时以几种环境作用于火箭的试验室，有的还配备有振动、过载和冲击试验设备。试验一般先单项进行，然后综合进行（组合环境）。对于那些不易确定的环境，通常选用一种较为严酷的条件进行定性试验，以证明设计方案的可靠性。

（2）自然环境试验：将火箭及其地面设备放置在实际的、比较严酷的自然环境下进行试验，并进行发射 *** 作，检验火箭全系统的工作情况。对于发动机工作造成的振动、冲击、噪声和高温等环境，通常先用单机、分系统和某个部段（如仪器舱）在振动台上进行试验，再通过地面试车考察整个火箭对这些环境的适应能力。

运输试验

检验火箭对各种运输环境的适应性（图1），包括铁路、公路、 水路和空中运输。试验的原则与环境试验相似，试验室模拟采用运输模拟试验装置。在各种运输试验中都测量运输状态下的振动环境和动载荷，并对火箭进行测试检查，以便评价运输工具的减振性能和火箭对运输环境的适应能力。

导d试验

导d的试验项目与火箭基本相同，不过试验内容较火箭试验为多。在飞行试验中除技术指标外还要考验战术指标。成批生产后，需要进行抽检发射。战略导d还需要进行与核装置结合和d头再入大气层的试验，如1966年10月27日中国在本国的国土上进行的导d核武器发射就属于这类试验。攻击活动目标的导d需要进行模拟打靶和实d打靶。贮存试验中还考核在贮存期内导d战备值勤的能力。长时间的野外贮存也是导d的重要试验项目。运输试验不仅考核导d对运输环境的适应能力，还兼有功能试验的性质，以战争条件、最低等级的公路和较坏的路面考核武器系统的运输性能。在环境试验中还增加雾、大风、低气压、盐雾以至海水浸泡等野战环境条件。此外，导d还需要进行核环境和敌方可能造成的其他环境的试验。为了适应作战和战备需要，导d系统一般都须经过作战使用性能试验，例如机动性能、变换射击目标能力、发射准备时间、夜间发射、雾天发射等试验。不同发射方式的导d，如地下井热发射、冷发射、水下发射(图2 )、空中发射和舰艇发射等，除地面发射试验外，还需要分别进行规定方式的发射试验。