Acta Armamentarii ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 240957-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0957
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LIU Gentong, JIANG Yi*(), CAI Yunlong
Received:
2024-10-15
Online:
2025-08-28
Contact:
JIANG Yi
CLC Number:
LIU Gentong, JIANG Yi, CAI Yunlong. Oblique Cold Launch Technology of Mars Ascent Vehicle[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(8): 240957-.
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气体名称 | 质量分数/% |
---|---|
二氧化碳 | 95.10 |
氮气 | 2.59 |
氩气 | 1.94 |
氧气 | 0.16 |
一氧化碳 | 0.06 |
其他气体 | 0.15 |
Table 1 Composition of Martian atmosphere
气体名称 | 质量分数/% |
---|---|
二氧化碳 | 95.10 |
氮气 | 2.59 |
氩气 | 1.94 |
氧气 | 0.16 |
一氧化碳 | 0.06 |
其他气体 | 0.15 |
参数 | 数值 |
---|---|
重力加速度/(m·s-2) | 3.72 |
大气压强/Pa | 6.36×102 |
平均分子量 | 43.34 |
大气密度/(kg·m-3) | 0.02 |
大气比热比 | 1.3364 |
平均温度/K | 210 |
Table 2 Atmospherical parameters of Mars
参数 | 数值 |
---|---|
重力加速度/(m·s-2) | 3.72 |
大气压强/Pa | 6.36×102 |
平均分子量 | 43.34 |
大气密度/(kg·m-3) | 0.02 |
大气比热比 | 1.3364 |
平均温度/K | 210 |
参数 | 数值 |
---|---|
弹射质量/kg | 300 |
离筒速度/(m·s-1) | 8 |
最大发射加速度/(m·s-2) | 25 |
发射装置质量/kg | 800 |
导轨摩擦系数 | 0.1 |
上升器直径/m | 0.248 |
上升器长度/m | 1.974 |
弹射行程/m | 2.000 |
发射倾角/(°) | 50 |
Table 3 Launch parameters of the MAV
参数 | 数值 |
---|---|
弹射质量/kg | 300 |
离筒速度/(m·s-1) | 8 |
最大发射加速度/(m·s-2) | 25 |
发射装置质量/kg | 800 |
导轨摩擦系数 | 0.1 |
上升器直径/m | 0.248 |
上升器长度/m | 1.974 |
弹射行程/m | 2.000 |
发射倾角/(°) | 50 |
参数 | 数值 |
---|---|
特征速度/(m·s-1) | 1560 |
临界压强/Pa | 2×106 |
定压燃温/K | 3190 |
燃气气体常数/(J·kg-1·K-1) | 320 |
燃气比热比 | 1.25 |
密度/(kg·m-3) | 1720 |
燃速压强指数 | 0.315 |
燃速系数/(m·s-1·Pa-0.315) | 9.258×10-5 |
Table 4 Performance parameters of propellant
参数 | 数值 |
---|---|
特征速度/(m·s-1) | 1560 |
临界压强/Pa | 2×106 |
定压燃温/K | 3190 |
燃气气体常数/(J·kg-1·K-1) | 320 |
燃气比热比 | 1.25 |
密度/(kg·m-3) | 1720 |
燃速压强指数 | 0.315 |
燃速系数/(m·s-1·Pa-0.315) | 9.258×10-5 |
参数 | 数值 |
---|---|
内径/m | 0.3 |
平均压强/Pa | 1.198×105 |
上升器平均发射加速度/(m·s-2) | 25 |
上升器在发射筒中运动时间/s | 0.4 |
尾喷管喉部面积/m2 | 0.0426 |
初始容积/m3 | 0.110 |
Table 5 Parameters of the low-pressure chamber
参数 | 数值 |
---|---|
内径/m | 0.3 |
平均压强/Pa | 1.198×105 |
上升器平均发射加速度/(m·s-2) | 25 |
上升器在发射筒中运动时间/s | 0.4 |
尾喷管喉部面积/m2 | 0.0426 |
初始容积/m3 | 0.110 |
参数 | 数值 |
---|---|
工作压强/Pa | 1.5×107 |
装药燃烧时间/s | 0.38 |
喷管喉部面积/m2 | 4.19×10-4 |
装药燃面/m2 | 0.1250 |
装药肉厚/m | 6×10-3 |
装药质量/kg | 0.64 |
内径/m | 0.2 |
长度/m | 0.15 |
Table 6 Parameters of the high-pressure chamber
参数 | 数值 |
---|---|
工作压强/Pa | 1.5×107 |
装药燃烧时间/s | 0.38 |
喷管喉部面积/m2 | 4.19×10-4 |
装药燃面/m2 | 0.1250 |
装药肉厚/m | 6×10-3 |
装药质量/kg | 0.64 |
内径/m | 0.2 |
长度/m | 0.15 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
高压室容积/m3 | 4.50×10-5 | 火药形状特征量 | 1.68 |
低压室容积/m3 | 4.25×10-4 | 火药形状特征量 | -0.4405 |
低压室横截面积/m2 | 0.05526 | 次要功系数 | 1.07 |
喷口半径/m | 2.4×10-3 | 绝热指数 | 1.145 |
破孔压力/Pa | 4×106 | 燃速系数 | 4.05×10-7 |
火药密度/(kg·m-3) | 1670 | 燃速指数 | 0.7 |
火药质量/kg | 0.01 | 弹丸质量/kg | 1.1 |
火药弧厚/m | 1.1×10-3 | 弹丸行程/m | 0.77 |
Table 7 Experimental parameters of interior ballistics
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
高压室容积/m3 | 4.50×10-5 | 火药形状特征量 | 1.68 |
低压室容积/m3 | 4.25×10-4 | 火药形状特征量 | -0.4405 |
低压室横截面积/m2 | 0.05526 | 次要功系数 | 1.07 |
喷口半径/m | 2.4×10-3 | 绝热指数 | 1.145 |
破孔压力/Pa | 4×106 | 燃速系数 | 4.05×10-7 |
火药密度/(kg·m-3) | 1670 | 燃速指数 | 0.7 |
火药质量/kg | 0.01 | 弹丸质量/kg | 1.1 |
火药弧厚/m | 1.1×10-3 | 弹丸行程/m | 0.77 |
部件 | 质量/kg |
---|---|
发射筒 | 250 |
发射架 | 400 |
仪器箱 | 100 |
活塞缸 | 17 |
活塞杆 | 8 |
上升器 | 300 |
滑块 | 0.3 |
Table 8 Mass parameters of components
部件 | 质量/kg |
---|---|
发射筒 | 250 |
发射架 | 400 |
仪器箱 | 100 |
活塞缸 | 17 |
活塞杆 | 8 |
上升器 | 300 |
滑块 | 0.3 |
网格单元数量 | 相对误差/% |
---|---|
5万 | 79.16 |
10万 | 34.74 |
15万 | 12.74 |
20万 | 7.05 |
25万 | 2.81 |
Table 9 Maximum relative error at different mesh scales
网格单元数量 | 相对误差/% |
---|---|
5万 | 79.16 |
10万 | 34.74 |
15万 | 12.74 |
20万 | 7.05 |
25万 | 2.81 |
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 1500 |
弹性模量/MPa | 780 |
泊松比 | 0.3 |
恢复系数 | 0.5 |
静摩擦系数(颗粒间) | 0.5 |
静摩擦系数(颗粒与支腿) | 0.56 |
滚动摩擦系数 | 0.01 |
Table 10 Parameters of Martian soil
参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 1500 |
弹性模量/MPa | 780 |
泊松比 | 0.3 |
恢复系数 | 0.5 |
静摩擦系数(颗粒间) | 0.5 |
静摩擦系数(颗粒与支腿) | 0.56 |
滚动摩擦系数 | 0.01 |
工况 | 地面倾角/(°) | 朝向 | 起竖角度/(°) |
---|---|---|---|
1 | 0 | 50 | |
2 | 20 | 上坡 | 30 |
3 | 20 | 下坡 | 70 |
4 | 20 | 左上坡 | 50 |
5 | 20 | 左下坡 | 50 |
6 | 30 | 上坡 | 20 |
7 | 30 | 下坡 | 80 |
8 | 30 | 左上坡 | 50 |
9 | 30 | 左下坡 | 50 |
Table 11 Ground inclination working condition arrangement
工况 | 地面倾角/(°) | 朝向 | 起竖角度/(°) |
---|---|---|---|
1 | 0 | 50 | |
2 | 20 | 上坡 | 30 |
3 | 20 | 下坡 | 70 |
4 | 20 | 左上坡 | 50 |
5 | 20 | 左下坡 | 50 |
6 | 30 | 上坡 | 20 |
7 | 30 | 下坡 | 80 |
8 | 30 | 左上坡 | 50 |
9 | 30 | 左下坡 | 50 |
工况 | 位移差/mm |
---|---|
平地 | 2.84 |
上坡20° | -50.55 |
下坡20° | -51.09 |
左上坡20° | 19.98 |
左下坡20° | -18.57 |
上坡30° | 129.74 |
下坡30° | -39.18 |
左上坡30° | -4.03 |
左下坡30° | -30.83 |
Table 12 Displacement difference at y-direction between front and rear legs at the moment of exit
工况 | 位移差/mm |
---|---|
平地 | 2.84 |
上坡20° | -50.55 |
下坡20° | -51.09 |
左上坡20° | 19.98 |
左下坡20° | -18.57 |
上坡30° | 129.74 |
下坡30° | -39.18 |
左上坡30° | -4.03 |
左下坡30° | -30.83 |
角度 | 平地 | 上坡20° | 上坡30° |
---|---|---|---|
滚转角/rad | -0.0004 | -0.0030 | 0.0185 |
俯仰角/rad | 0.0064 | -0.0343 | 0.0029 |
偏航角/rad | -0.0022 | -0.0182 | 0.0206 |
Table 13 Angular displacement of the MAV at the moment of exit
角度 | 平地 | 上坡20° | 上坡30° |
---|---|---|---|
滚转角/rad | -0.0004 | -0.0030 | 0.0185 |
俯仰角/rad | 0.0064 | -0.0343 | 0.0029 |
偏航角/rad | -0.0022 | -0.0182 | 0.0206 |
工况 | 虚腿 |
---|---|
平地 | 右支承腿 |
上坡20° | 右支承腿 |
下坡20° | 前/后支承腿 |
左上坡20° | 左支承腿 |
上坡30° | 右支承腿 |
下坡30° | 前/后支承腿 |
左上坡30° | 左支承腿 |
Table 14 Overturning condition
工况 | 虚腿 |
---|---|
平地 | 右支承腿 |
上坡20° | 右支承腿 |
下坡20° | 前/后支承腿 |
左上坡20° | 左支承腿 |
上坡30° | 右支承腿 |
下坡30° | 前/后支承腿 |
左上坡30° | 左支承腿 |
位移 | 无虚支 | 前腿虚支 | 右腿虚支 |
---|---|---|---|
前腿位移/mm | 74.46 | -18.69 | -93.40 |
后腿位移/mm | -55.28 | -10.66 | -91.39 |
左腿位移/mm | -36.70 | -36.22 | 89.55 |
右腿位移/mm | 55.88 | 6.87 | -274.34 |
Table 15 Displacement variation of support legs during the launch process
位移 | 无虚支 | 前腿虚支 | 右腿虚支 |
---|---|---|---|
前腿位移/mm | 74.46 | -18.69 | -93.40 |
后腿位移/mm | -55.28 | -10.66 | -91.39 |
左腿位移/mm | -36.70 | -36.22 | 89.55 |
右腿位移/mm | 55.88 | 6.87 | -274.34 |
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