火箭滑车

百科

火箭滑车是一种空气动力学试验设备,是利用推力强大的火箭助推器,推动测试物体在类似铁路的专用滑轨上高速前进,再用高速摄影机及其他设备记录数据,以分析其空气动力学性能。形象一点说:你可以把它看作是一枚躺来自在铁轨上发射的火箭。火箭滑车可用于研制核武器、高超音速导弹及飞行器、航空母舰上的弹射器、战斗机火箭弹射座号事椅、宇宙飞船逃逸塔、360百科电子战武器等尖端设备。它是在陆地进行超音速试验的重要装置,全世界仅有美、英、中、俄、法等少数国家拥有此类设备。

  • 中文名称 火箭滑车
  • 外文名称 Rocket sled
  • 别名 火箭橇、火箭滑橇

概述

  火箭滑车是在专用的轨道上来自,利用火箭发动机作动力推动火箭滑车高速前进以获取试验360百科测试数据的大型地面动态哥慢范往面要屋试验系统。

系统组成

  火箭滑车采用橇形底盘并以特殊形状的滑块扣合在滑轨上滑动运行。由于诸多外力的影响,滑橇在轨道上以极其复杂的形式运动,包括俯仰、横滚、偏航、跳跃振动和自身的弹性变形。火箭滑车的滑轨有单轨和双轨两种。单轨滑车负载较轻,但成本低,操作方便,可达到固盾肥门较高速度。火箭发动机早期采用固体燃料火箭,优点是负载重、操作简单。但随着试验次数和滑轨长度的增加备器磁损挥庆根断迫越础,多采用寿命较长的液体燃料火箭。刹车装置一般用水制动。作试验时,通常用光电系统测息丰聚封多际较居每此染定火箭滑车的速度,并通过遥测系统和摄影设备获取模型的试验数据。

发展

  二战末期超音速武器的出现,刺激各国政府展开军备竞赛,由此建造了一大批气动试验设备。美国是最早进行火箭滑车超音速研究的国家。1943年,美国战争部(国防部前身)将研制火箭的任务交给了加州理工学院和美国海军,他们来自选择在加州中部的中国湖(Chinalak360百科e)地区,建设海军空战武器中心(NAWC)。这是美国海军最消亮大的武器研制基地,占地4400便批染平方公里,拥有4000能方多人,主要研制美军各类导弹、弹射座椅及电子战系统,曾参与研制美国第一颗原子弹措别假维和阿波罗登月计划。1944年,中国湖基地建成一条代理宗聚育水听思厂晚争号"B-4"的火箭滑车试验滑频末毫轨,全长6800英尺(2073米),主要用于导弹高速测试。1953年又增建了一条海军超音速武器研究滑轨(SNORT),全长21550英尺(6569特检旧视盾敌你微跳效米)。在1959年的一次测试中,创下了时速4972公里的纪录,相当于音紧肉市速的4倍!

  194味皮凯4年,美军还在加州爱宣同端第营德华兹空军基地,建成代号"G至议临汉伟径广区类末承ee Whiz"的火箭滑者让香圆续车滑轨,全长2000英尺。1949年又在该基地增建一条高速滑轨,后来延长到20000英尺(6096米)。1951年,桑迪亚评传冲便问社官国家实验室在新墨弱着西哥州阿尔伯克基市科特兰德空军基地,建成一条代号"Sandia 1"的滑轨,全长2000英尺。1966年又增建了代号"Sandia 2"的滑轨,全长10000英尺。桑迪亚国家实验室是美国核武器研发机构之一。

  1954年,新墨西哥州阿拉莫戈多的霍勒曼空军基地,建成霍洛曼高速测试滑轨(HHSTT)1&2号线,该轨道后来延长至50788英尺(15.48公里),成为世界最长和速度最快的火箭滑车滑轨。该基地还有一条20200英尺长的3号滑轨坐初倒顶制承渐界。霍洛曼滑轨主要用于导弹超高速试验。1968年该基地在香少比连一次高雷诺数气动试验时,单轨试验速度达到6.5马赫。1982年10利千看按背量充资转思营月的一次试验中,将一个25磅重的测试物,加速到了时速9845公里,相当于8倍音速。

  核践概2003年4月30日,霍洛曼空军基地第846试验中队,在HHSTT滑轨上,将一个192磅重的测试物,加速到了每秒2885米,相当于时速10430公里,或音速的8.5倍。这是目前陆地有轨车辆最快的极限纪录。在1994年冲击纪录失败后,美军耗资2000万美元,全面升级了霍洛曼火箭滑橇,研制新的推进系统和精确的轨道校准系统。这次试验采用一套由13台火箭发动机组成的四级火箭,每台火箭发动机重500公斤,燃烧1.4秒,一共能产生228000磅(103吨)的强大推力。由此可见此类试验所需耗费的惊人代价。

  从上世纪40年代至今,美国共建成20多条火箭滑车滑轨,积累了丰富的试验数据。除了美国外,世界最大的弹射座椅制造商--英国马丁·贝克公司,于1971年在北爱尔兰朗福德洛奇皇家空军基地(RAF Langford Lodge),建成一条6200英尺长的火箭滑车滑轨,用于进行弹射座椅测试。俄罗斯星辰科研生产联合体(NPP Zvezda),在莫斯科郊外建有一条8202英尺长的火箭滑车滑轨。星辰联合体是世界著名的弹射座椅和宇航服制造商。法国西南部海滨城市比斯卡罗斯(Biscarrosse)的兰德斯导弹试验和发射中心(CELM),建有一条3937英尺长的试验滑轨。该中心建于1962年,是法国弹道导弹和战术导弹的主要测试机构,目前正在建设第二条、第三条测试滑轨。

用途

  火箭滑车在航空航天、兵器、电子、核武器研制中,都有重要的试验价值。譬如在飞机研制过程中,飞机的弹射座椅和降落伞,如果采用真机飞到空中进行试验,就会带有很大的风险性。在火箭滑车试验中,将测试用的弹射座椅固定在滑撬车上,用滑车尾部的火箭发动机,将弹射座椅加速至预定的速度(甚至是超音速),再将座椅上的测试假人和伞具弹射至空中,用高速摄影机和各种观测设备记录试验数据,就可以有效分析弹射座椅的性能。部分战机的火箭弹射座椅,必须在弹射前,将飞机座舱盖抛离机身,称为抛盖弹射。这种方式也可以采用火箭滑车进行试验,可有效降低飞行试验的风险。火箭滑车试验的过程极短,虽然滑轨长达几公里,但在火箭发动机的强大推力下,往往几秒钟时间就到了尽头。滑车尾端安装的水刹车可以将测试物迅速截停。

滑车上的飞机坐椅弹射实验

  航空母舰的舰载机弹射试验,也可以采用火箭滑车来进行。美国航母的舰载机试验,主要在新泽西州莱克赫斯特(Lakehurst)的海军航空兵工程站弹射试验场。该基地建于1956-1963年,占地7400英亩,主要用于研究美国航空母舰的蒸汽弹射器和电磁弹射器,以及舰载机在陆地进行的弹射试验。这里共建有5条长度为1.8-2.3公里的火箭滑车试验滑轨。在旁边的机场末端,还建有两台蒸汽弹射器和一台美国最新研制的电磁弹射器。2010年10月,美军完成了电磁弹射器测试工作,将安装到CVN-78福特号航母上。

  在导弹研制过程中,火箭滑车试验还可用于测试导弹的引信、子母弹撒布器、导弹制导性能,以及导弹弹头的毁伤性能。美国弹道导弹防御系统的拦截导弹,就进行过该类测试。高爆炸药在运动中的滑车上引爆产生爆炸效果,用来模拟导弹拦截超音速和高超音速的弹道导弹、飞机零件,导弹和航空系统所产生的冲击波,爆炸威力相当于5000公斤的TNT炸药。拦截导弹的弹头、命中传感器、穿透器和摧毁拦截器都要经过对固定不动目标,和速度界于每秒3000到9500英尺(914-2896米)的实弹的冲击试验。1998年5月27日,霍洛曼高速测试滑轨,被指定作为美国导弹防御局的实弹射击试验和主要毁灭性试验评估基地。

  火箭滑车在电子战试验中也有重要作用,可用于测试导弹警告接收机和红外对抗。试验时将导弹紧贴在滑车上高速射出,可对飞机红外导弹警告系统进行测试,适用于地对空导弹和空对空导弹。测试项目包括:闪烁、铂条、诱骗系统以及火箭发动机的尾焰。

最快的速度机器

  在环境测试中,火箭滑车可用于测试导弹在雨雪冰雹环境下的飞行性能。在滑轨附近安装有每小时25-635毫米降雨量的设施,可以模拟降雨、降雪、冰雹等野外环境。测试在高超音速飞行条件下,雨雪冰雹对导弹引信、传感器、天线罩、撒布器及其他元器件的侵蚀效应。还可以验证高超音速飞行的洲际弹道导弹,穿越核爆引起的粉尘环境的效果。

  火箭滑车还可用于人体在超音速条件下的环境试验。由于在二战中,大量美国飞机被击伤,导致飞行员暴露在寒冷的高速气流中。美军急需研究人体对极端环境的适应性,并成立了航空医学实验室。1949年,爱德华墨菲上尉在一次人体加速度承受实验中发现了著名的"墨菲定律"。1954年,美国空军的约翰·斯塔普上校自告奋勇,在加州爱德华兹空军基地的"Gee Whiz"火箭滑车滑轨上,开始进行人体抗冲击力的试验。斯塔普共乘坐"火箭滑车"29次,最快时达到时速917公里后突然停止,这时他需要承受相当于自己体重46倍(46.2G)的冲击力。在经历了多次生不如死的试验后,斯塔普被鉴定为脑震荡、多处肋骨骨 折、腕部骨折、牙神经失灵以及双眼血管破裂。

地球上速度最快的人

  斯塔普的试验结果表明:只要有适合的姿态和防护装备,人体至少可以承受45G的过载而不会死亡。该类试验对后来研制飞行员的弹射座椅、抗荷服和安全带产生了重要影响,同时受惠的还有伞兵安全带的改进、汽车防撞安全带和所有新车强制使用安全带的法律诞生。斯塔普也因此被称为"地球上速度最快的人",他一直活到了89岁,于1999年离世。

最快机器

  2003年4月30日,在美国新墨西哥州霍洛曼空军基地,一个由四级火箭组成的火箭滑车将一个87公斤(192磅)的负载加速至2886米/秒(9468英尺/秒),即10385公里/小时(6453英里/小时),创造了陆地速度机器的世界纪录。此次实验旨在模拟弹道导弹防御系统对以8马赫速度来袭的导弹弹头的拦截能力。尽管实验花费达75万美元,但它比用实际弹道导弹实验要便宜得多。这次试验采用一套由13台火箭发动机组成的四级火箭,第一级为5台火箭发动机,第二级有6台,第三第四级各一台固体火箭,每台火箭发动机重500公斤,每级火箭燃烧1.4秒,最大功率390万匹马力,最大推力228000磅(103吨),最大加速度达到惊人的157G,极速达8.5马赫。世界上仅有这一台车拥有万公里加速数据。

火箭滑车在出发后3秒钟的高速摄影

火箭滑车

  1993年6月,我国投资6700万元,在湖北襄樊黄集市与河南邓县交界处建成国内第一条、也是亚洲唯一的火箭滑车滑轨,结束了我国22年来一直借用普通铁路支线做高速地面模拟试验的历史。试验场占地3250亩,轨道全长10275英尺(3132米),采用标准轨距(1.435米)。2005年8月24日,襄北火箭橇滑轨试验场进行了我国首次超音速全状态综合弹射救生试验,它标志着我国自行研制的弹射座椅以及弹射试验技术又上了一个新台阶。2006年1月1日,该试验场完成了迄今我国地面模拟速度最快的一发试验,该项试验最快速度达到时速3420公里,相当于音速的2.8倍。由于长度限制,其试验领域和能力受到一定程度的制约,因此该滑轨计划将扩建至6132米长。

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