船舶操縱

[拼音]：huojian he daodan jishu

[英文]：rocket and missile technology

研製火箭和導彈所涉及的各種技術。火箭技術的歷史可追溯到1000年前，但近代火箭和導彈是在第二次世界大戰後期才出現的。火箭和導彈技術經過戰後近40年的發展取得了巨大的進步。40年代的V-2重約13噸，彈頭重1噸，最大射程320公里，命中精度為圓公算偏差5公里（見V-2工程）。到80年代，與V-2同類的“潘興”2型導彈只有7.2噸重，彈頭重1.36 噸，射程1800公里，命中精度可達25米，比V-2的精度高200倍。現代洲際導彈能把多個核彈頭分別射到10000公里以外的不同目標，命中精度為幾百米。打擊陸地、海洋、空中和空間目標的各種型別的導彈都獲得了發展，戰術技術性能顯著提高。火箭的重量成百倍增長，最大的火箭重量已超過2900噸。火箭的運載能力增長几千倍，近地軌道運載能力從早期的幾公斤或幾十公斤提高到 120多噸。而火箭的有效載荷比（火箭起飛重量與有效載荷重量的比值）則從50年代的1000左右降低到70年代的30～40。火箭和導彈技術綜合利用了當代的先進科學技術成果，它的發展又促進了科學技術的進步。

火箭推進技術

包括化學推進劑和火箭發動機技術兩個方面。固體推進劑從30年代的雙基藥進展到現代的高能複合藥，使地面比衝從170秒提高到270秒。固體火箭發動機的藥型設計（見藥柱）、力學效能和對工作環境的適應能力都出現了重要突破。發動機殼體材料由鋼進展到纖維纏繞結構，使重量進一步減輕。發動機的推進劑重量分量由0.85提高到0.95。二次噴注、擺動噴管和柔性噴管技術的成功，解決了固體火箭的推力向量控制問題。潛入式和可延伸噴管的應用，縮短了火箭的長度，提高了發動機比衝。推力終止技術的成功，提高了固體火箭的關機精度。固體火箭在技術上的這些突破，加上它的成本低、反應時間快、可靠性高等優點，使固體火箭從60年代以來逐漸在導彈領域內取代了液體火箭。推進劑分段澆鑄技術的成功，解決了製造大型固體助推器的難題，使得運載火箭能通過捆綁大型火箭助推器的方法來增大運載能力。80年代的最大的固體火箭助推器已達到直徑3.7米，長45.5米，重約566噸，推力12000千牛（1225噸力）。

液體火箭發動機的主要問題是合理選用推進劑，解決燃燒不穩定和高空點火問題，提高燃燒和冷卻效率，減輕結構重量，提高可靠性。液體導彈用的推進劑經歷了由不可貯存到可貯存的發展過程，從液氧、酒精和液氧、煤油發展到硝酸、煤油和四氧化二氮、偏二甲肼（或混肼）。運載火箭要求上面級能量高，上面級的推進劑也就轉向液氧、偏二甲肼和更高能的液氧、液氫。推力室採用液相分割槽、噴注器合理設計與排列和聲腔技術，解決了發動機高頻燃燒不穩定的難題。高壓補燃技術的成功進一步提高了燃燒效率。這些改進和提高使發動機的真空比衝從50年代的280秒提高到80年代的457秒。為了提高冷卻效率和減輕結構重量，先後發展了管束式結構、溝槽式整體結構和電成形整體結構型式。使用液氧、液氫這樣的低溫推進劑又會帶來活門、管路的隔熱和密封問題以及液氫泵的設計和工藝難題。隨著發動機重量的減輕，每10千牛（約1噸力）推力所需的發動機重量已從40年代的30公斤降至70年代的10公斤。發動機的可靠性和壽命有了顯著的提高，現代液體火箭發動機的可靠性已達到0.992，太空梭主發動機要求能重複工作100次，累計工作時間7小時。

火箭結構技術

火箭結構技術的目標是減輕重量。V-2採用鋼結構，結構重量佔火箭總重（不包括彈頭）的23％。減輕結構重量的主要技術措施是：

（1）採用鋁合金、鈦合金、鈹合金（用於少數構件）和非金屬材料。

（2）改進工藝：採用更新的結構形式，如採用化學銑切和機械銑切的網格結構，金屬和非金屬蜂窩結構以及複合材料結構。

（3）優化設計:計算力學，特別是有限元素法的發展，為進行最小重量設計、提高結構效率創造了條件。採取這樣一些措施可使現代火箭的結構重量降低到佔火箭總重的6％～10％。

制導和控制技術

制導和控制技術的目標是提高精度、減小重量和尺寸。主要的技術措施有：提高慣性測量儀表（陀螺儀、加速度計）的測量精度，主要是提高加工精度，改善裝配質量，保證轉子的平衡，控制儀表的飛行環境，以減小因溫度變化、（低頻）振動等因素引起的誤差；採用攝動制導法和閉路制導法來完善制導方程，以減少方法誤差；完善地球重力場的數學模型，縮小數學模型與實際重力場之間的誤差；採用誤差分離技術，發展中制導和末制導技術，減小再入段誤差；採用鈹合金和小型、微型化電子元、器件，減小系統的重量和尺寸。

彈頭技術

彈頭技術主要包括彈頭制導和控制技術、防熱技術、突防技術、核加固和小型化技術。目標是小型化、高比威力、再入精度和突防能力（見導彈彈頭）。

總體設計技術

大型火箭是一個十分複雜的系統。火箭本身又和地面裝置等組成一個更大的系統。火箭的總體設計需要考慮各大系統和分系統提出的各種矛盾的要求，運用系統工程的理論和方法進行綜合分析，得出儘可能優化而又現實可行的方案。總體設計技術主要包括對幾種方案進行可行性和經濟性分析，選出最優方案；對各分系統進行引數和介面協調；對硬體的生產進行質量控制;參加大型試驗和飛行試驗，解決大型試驗和飛行試驗中出現的技術問題。70年代發展起來的計算機輔助設計和製造技術已經成為總體設計的一種先進手段。這種技術以計算力學、計算機繪圖技術、計算機資料庫管理和優化設計等技術為基礎。它藉助資料庫在計算機中貯存大量的空氣動力、結構力學、幾何製圖和優化設計子程式，使系統設計人員在技術分析與設計中可以選用大量工程資訊和方案。計算機可以輔助總體設計、技術設計工作和畫出部件設計圖紙，直接通過數控方法控制部件的生產並檢驗各個過程。計算機輔助設計和製造技術能節省圖紙量，減少差錯，提高產品質量，從而可以使效益大大提高。

計劃管理技術

一個大型火箭計劃往往耗資巨大，需要千百家工業企業和科研單位參加，研製週期需要幾年。計劃管理的優劣往往成為計劃能否實現的重要因素。火箭計劃管理的三個要素是經費、進度和計劃指標。管理者要保證在預定的經費和進度範圍內完成計劃指標。一種比較成功的方法就是分階段管理，按關鍵點作出決策，按檢查點驗收。在初步分析、確定方案、工程設計、地面試驗和飛行試驗這5個階段中，每個階段之間為決策點。在計劃執行過程中有5個檢查點，即方案設計評審、技術設計後的關鍵專案評審、第一臺樣機驗收試驗、設計合格評審、飛行試驗準備程度評審。火箭和導彈的研製生產還需要有一定的後備技術力量，在遇到技術難關時攻關，以保證按時完成進度。

可靠性和質量控制技術

火箭和導彈是一次使用的飛行器，製造批量小，往往要求儘量減少飛行試驗次數。火箭和導彈又是複雜的系統，一個零、部件出故障都可能導致飛行的失敗。因此，可靠性和產品質量控制就尤為重要。在設計方案中對各分系統提出可靠性設計指標，主要的分系統須按可靠性要求進行設計。有些電子線路必須採用雙重、三重線路。太空梭使用 5臺相同的計算機，採用“投票表決、多數通過”的方法確保飛行可靠性。各分系統和部件須在額定飛行環境下進行試驗，並要對之作出可靠性評定。對生產過程需要加強質量監督，積累從生產、試驗到發射的全部檢驗記錄，以便在出現故障時追蹤。

試驗技術

火箭的研製離不開試驗，研製的成敗在相當程度上取決於試驗是否做得充分、逼真。試驗貫穿於火箭研製的全過程，從零元件試驗、整機試驗、分系統試驗直到全系統試驗。在充分完成地面試驗之後，才能開始飛行試驗。幾十年來，試驗技術獲得迅速發展。為試驗服務的遙測技術、地面跟蹤測量技術、地面測試技術、模擬技術、遙感技術等也相應地得到發展（見火箭試驗）。