火箭培训教材

PAGE4PAGE21火箭作业原理和火箭作业系统组成、功能、操作及使用一、增雨防雹火箭简介采用火箭作为播撒工具始于上世纪50年代。前南斯拉夫和前苏联分别于1953-1958年和1958-1959年使用了最初型号的防雹火箭进行防雹试验，以后逐步扩大规模。到80年代，在这些国家防雹火箭已发展成为主要的作业工具。与此同时，对雹云中成雹机理、观测方法、催化剂防雹原理及效果评估的研究，防雹火箭的设计和生产都有了长足进步，并逐步形成了火箭—雷达作业体系。我国从70年代末开始使用37高炮进行增雨防雹作业，随着高性能火箭的问世，火箭的应用越来越多，高炮开始逐步淘汰。1.1增雨防雹火箭分类归纳目前国内外增雨防雹火箭的特点，可以进行不同的分类：（1）按播撒方式分有爆炸式、燃烧播撒式和焰弹式。爆炸式：如我国最早的JBR、JFJ等型号，主要用于直径在φ40mm左右，射高4km左右的小火箭。由于爆炸式成核率低、危险性大且射高不足目前已基本淘汰。燃烧播撒式：如前苏联的“阿拉让”，我国的WR系列等型号，由于其成核率高、播撒路径长、安全可靠是目前广泛使用的播撒方式。焰弹式：如前苏联的“晶体”、我国正在研制的WR-98Z等型号，是一种新型的、高效的播撒方式，但技术难度较大。（2）按安全回收方式分有爆炸自毁式、降落伞式以及燃烧壳体式。爆炸自毁式：如前苏联的“阿拉让”、“晶体”和我国的BL-1等型号，采用雷管、炸药爆炸产生的冲击波将壳体炸碎。由于所含爆炸性火工品较多，贮存、运输以及故障火箭的处理比较复杂。降落伞式：如前苏联的“天空”、“云式”，我国的WR系列等型号。采用降落伞将残骸安全着地，由于不使用爆炸性火工品，因而贮存、运输以及故障火箭的处理比较简单。燃烧壳体式：如日本的NRCDP—1以及我国9394厂最早的型号，采用将氧化剂混入壳体组份中的办法，利用推进剂将壳体点燃，在落地前完全烧毁。由于技术难度较大，使用中经常出现落地还未燃烧完毕的情况，容易引发地面火灾，现在已经不再使用。（3）按火箭结构分可分为单级火箭和两级火箭。单级火箭：如我国的WR系列火箭，火箭采用一个发动机作为动力装置，发动机与箭体不分离。两级火箭：如前苏联的“阿拉让－2M”和原南斯拉夫的TG-10等，助推发动机将火箭加速到一定速度后与箭体分离，其余箭体靠惯性飞行或在主发动机的推动下继续加速飞行。二、WR系列增雨防雹火箭简介。WR系列增雨防雹火箭，目前设计定型的WR系列火箭有WR-98、WR-1D、WR-1A三个型号。其中WR-98和WR-1A结构基本相同，发动机壳体采用玻璃钢缠绕，播撒舱位于火箭中部，安全着陆系统位于头部。WR-98WR-98增雨防雹火箭作业系统是目前国内应用最广泛、技术最成熟的火箭作业系统。经过10余年的应用和持续改进，产品质量不断提高，获得广大用户的肯定，目前已在我国28个省、市、自治区推广使用，取得了巨大的社会效益和经济效益。火箭参数见下表。WR-98火箭技术参数型号口径mm全长mm重量kg射高km(85゜)催化剂质量gAgI含量g催化剂燃烧时间sAgI-10成核率/gWR-988214508.28.572535≥351.8×1015WR-1AWR-1A增雨防雹火箭是专为海拔较高地区的增雨防雹和对中低云层的增雨作业而研制的，它继承了WR-98增雨防雹火箭的成熟技术，性能稳定可靠，同时还采用了近几年取得技术成果，使产品的性价比更高。性能参数见下表。WR-1A火箭技术参数型号口径mm全长mm重量kg射高km(85゜)催化剂质量gAgI含量g催化剂燃烧时间sAgI-10成核率/gWR-1A6612505.36.540020≥301.8×1015WR-1DWR-1D增雨防雹火箭作业系统是针对西部高原地区开发研制的低射高火箭作业工具，由于采用了制式发动机技术，成本大幅降低。与WR-98及WR-1A不同之处：①火箭采用赋旋式弹翼，极大地提高了火箭的射击精度；②播撒系统位于火箭头部，安全着陆系统位于火箭中部；③火箭采用管式发射，火箭初速提高，提高了火箭飞行稳定性。WR-1D是一款价廉物美的作业工具。性能参数见下表。型号口径mm全长mm重量kg射高km(85゜)催化剂质量gAgI含量g催化剂燃烧时间sAgI-10成核率/gWR-1D5710704.36.022011301.8×1015WR-1D火箭技术参数三、WR型火箭作业原理和火箭作业系统结构、功能1WR型增雨防雹火箭作业原理火箭点火升空，经过一个设定的延迟时间，焰炉点火机构点燃催化剂，火箭携带的含AgI高成核率催化剂采用燃烧播撒方式对云层释放含晶粒烟雾，并向周边迅速扩散。在整个播撒过程中，催化剂在云层中形成三维空间催化带，影响云微物理结构变化，达到增加降水或减弱（消除）冰雹灾害的目的。催化剂播撒结束时，在设定的开伞时间，开伞机构工作，降落伞被拉出张开，并携带火箭残骸以安全的速度着陆。如图1图12.火箭的组成及各部分功能WR增雨防雹火箭主要由动力装置（固体火箭发动机）、催化剂播撒装置、安全着陆系统和尾翼等组成。动力装置的作用是提供动力使火箭沿一定弹道飞行。动力装置能量的大小决定了火箭飞行的高度和携带播撒催化剂的多少。催化剂播撒装置的作用是火箭在云层飞行时，沿飞行弹道播撒含AgI高成核率的催化剂。安全着陆系统的作用是增雨防雹火箭完成对云层的催化后，使火箭残骸以安全的速度着陆，以保证不损伤地面的人和物。尾翼的作用是保证火箭在飞行过程中的稳定飞行。下图为WR-98增雨防雹火箭实物照片图2发射控制系统系统的组成及各部分功能火箭的发控系统主要是由发射架和控制器两大部分组成。一、火箭发射架1.火箭发射架的基本结构和功能发射架由定向器(管)组、俯仰装置、方位机构、底盘等四大组成部分。定向器(管)的作用为支承和固定火箭，使火箭处于待发状态；发射时，引导火箭沿要求方向滑行，使火箭离开定向器(管)时具有一定的滑离速度，以保证火箭顺利出膛。俯仰装置是调整定向器(管)组进行高低瞄准，方位机构是进行方位调整。底盘是定向器组、俯仰装置、方位机构的支撑基础。根据实际使用的方式，发射架分为地面式和车载式两类。图3为WR-9821型车载发射架，是专门为皮卡类车型而设计的车载发射架。图4为WR-9810型活动地面发射架。图3图42.发射架的性能特点类型类型型性能车载发射架地面发射架WR-9821WR-9810定向器长度1720㎜通道数4仰角范围45°～75°±30°123445°～80°0°～360°1234方位范围通道编号（面向发射方向由后向前看）3发射架的特点和安装发射架的整个结构特点为模块化设计，并充分考虑到用户的实际使用情况，也便于发射架的安装和维修。WR-9821车载发射架的安装1）平放垫板，将底座推入导轨，用固定器将其固定在垫板上；2）安装方位锁紧器，锁紧；而后安装限位块；3）安装升降机构；4）安装定向器组件，及相应固定件；5）安装仰角刻度盘并校准；6）利用吊车将其装入车厢合适位置；7）用螺栓将其与车厢底板固定，调试发射架。WR-9810地面发射架的安装1）取出底座，调整4个支脚的受力，使滚轮离地；2）解开升降机构捆绑绳，锁紧回转架；3）安装定向器组件，插入并固定销轴，合上耳轴压盖；4）安装仰角刻度盘并校准；5）调试发射架；二、发射控制器1.发射控制器(WR-FKQ)工作原理发射控制器是火箭作业系统地面发射控制系统的组成部分，主要是检测作业系统点火线路并为火箭提供点火能量，保证火箭安全可靠点火。发射控制器（WR-FKQ）是WR-1发射控制器的改进产品。发射控制器（WR-FKQ）由检测电路，升压电路，控制转换电路及充电电路四部分组成。检测电路的主要功能是检测线路电阻，显示电阻值；升压电路主要是将直流电逆变为交流电，然后升高电压为储能元件储存能量，升压电路工作时蜂鸣器报警，储能元件电压达到额定值时指示灯亮；控制转换电路控制检测状态和点火状态的切换，通道切换，及点火电路的通断；充电电路为内部镍氢充电电池充电，充电完成自动切断电路并指示充电结束，避免过充损坏电池。由配备的16V稳压电源提供充电电源，接通该电源为内部充电电池充电，打开电源开关也可作为直流电源为整机提供电能。检测电路由恒流源、显示器、电压表构成。检测电路检测外线路电阻，由显示屏显示检测阻值。升压电路由逆变器、升压变压器、整流稳压电路及储能电路、比较电路组成。当处于发射升压状态时，升压电路工作，为储能元件储存能量。控制电路控制检测状态和发射状态转换及通道切换，为保证检测安全可靠，检测电路和点火线路由继电器转换，相互独立。发射控制器原理如图1所示。图1发射控制器原理图2.发射控制器（WR-FKQ）技术指标点火冲能不小于10A2•ms检测电流1.000±0.005mA点火电压85±5V电阻检测精度±0.8%±3个字（23±5℃，0～200Ω通道4个体积mm：228×153×42外接电源10～18V300～500mA直流电源（中心为负）使用温度-15～+50℃贮存温湿度-10～+50℃≤3.发射控制器WR-FKQ功能及操作3.1发射控制器结构发控器采用注塑机壳，为上下合盖结构，电池箱体相对发射控制器壳体独立，打开后面板上的电池盖板可方便更换电池。面板为薄膜面板，按键采用薄膜开关。面板上有8个指示灯，分别指示通道，点火升压，电源，点火等状态。四个按键分别为通道、复位、背光、发射。面板示意图见图2所示。图2面板示意图机壳侧面有升压开关、电源开关、电源接口及输出接口，示意图见图3所示。图3侧面示意图电池盒在机壳后盖上，沿箭头方向推拉电池盖板打开电池盒，按电池盒内标注电极安装电池。3.2开关及指示灯功能通道指示灯共有4个通道指示灯，分别指示4个通道的通断，某一通道接通时，该通道指示灯亮，断开时指示灯灭。充电指示灯接上16V直流稳压器，为内部镍氢电池充电，充电过程充电指示灯亮。充电完毕，自动切断充电电路，指示灯灭。升压指示灯打开升压开关，蜂鸣器报警，数秒后，升压指示灯闪烁，关闭升压开关，指示灯灭。点火指示灯按下发射按键，接通点火线路，点火指示灯亮，0.5s后自动灭，点火线路断开。电源指示灯打开电源开关，电源指示灯亮。显示屏打开电源开关，显示屏显示“1”，接通某一通道时，显示屏显示该通道电阻。各通道均断开，显示“1”。关闭电源，显示屏黑屏。通道按键轻触薄膜开关，按一下通道转换一次，通道转换次序为0→1→2→3→4→0（0表示所有通道都断开），转换到哪一通道，对应通道指示灯亮。复位按键轻触薄膜开关，按一下，使通道复位到0，所有通道都断开。开机时自动复位。背光按键轻触薄膜开关，按住显示器背光灯打开，松开背光灯灭。发射按键轻触薄膜开关，按一下，接通点火线路，点火指示灯亮，0.5s后自动灭，点火线路断开。电源开关拨至开位置，打开电源，电源指示灯亮。通道输出接口插上电缆插头，与发射架连通。直流电源输入口接16V直流稳压器，作为充电电源或外部直流电源。升压开关拨至开位置，蜂鸣器报警，升压电路工作，为储能元件储存能量，达到额定电压时，升压指示灯闪烁；关闭升压开关，升压电路停止工作，释放电容储存能量。3.3发射控制器操作程序发射控制器的操作程序，先检测后发射。未接到准备发射的命令时，发射控制器处于检测、0通道（复位）状态。操作程序：a检查内部电源是否正常，或接上外部直流电源；b接电缆，将电缆插头插入通道输出口；c关闭升压开关，打开电源开关；d按通道按键至欲检测通道，从显示屏读电阻值，电阻值在10Ω内，该通道检测正常，准备发射，电阻值超过10Ω，找故障原因，排除故障后重新检测；e需继续检测其它通道，重复d步骤；f检测完毕，按一下复位按键，通道复位，等待发射命令，若立刻发射可直接转入g步骤；g接到发射准备命令，按通道键至欲发射火箭通道，（切记此时若未按发射按键，点火指示灯非正常点亮，则禁止打开升压开关！）打开升压开关，指示灯闪烁后，按一下发射按键发射该通道火箭，需连续发射，直接按通道按键至欲发射火箭通道，按一下发射按键发射该通道火箭（发射间隔大于4s），发射完毕，关闭升压开关，按一下复位按键，处于复位状态；h关闭电源，停止作业。4.发射控制器（WR-FKQ）维护4.1控制器（含电缆）应存放室内，贮存温度:-10～+50℃，相对湿度为454.2控制器开机连续工作时间不应超过2小时；不作业时必须将干电池取出，以防电池流液损坏元器件；接通外接直流电源时，必须取出内部非充电电池，以防引起电池漏夜或发生爆炸；若使用镍氢充电电池，需要定期为电池充电，以防电解液干涸，损坏电池；4.3控制器存放不得在强磁场环境中；防止强烈冲击和震动；4.4防止雨水渗入；如果受到雨淋并渗入壳体内，要待内部水分蒸干后方可使用；4.5不要频繁按发射按键或者长时间按住不放，轻轻按一下即松开，0.5s后方可再次按下，频繁按动后若发现指示灯指示不正常，关机重新打开消除故障；4.6打开电源开关前必须确保升压开关关闭；严禁在点火指示灯非正常点亮时，打开升压开关及按动通道选择按键；4.7运输和贮存时使按键、开关和接口处于自然状态，禁止碰撞和挤压按键、开关和接口；4.8非电气技术人员严禁拆卸发射控制器。5.发射控制器（WR-FKQ）常见操作失误、故障及排除方法故障现象故障原因排除方法电源指示灯不亮，数字显示屏无显示电源没打开打开发射控制器电源电池电压不足更换新电池或充电插上直流电源开机无显示检查电源输入是否中心为负内部保险丝损坏供电电源超出规定范围，更换保险丝低温或高温下使用导致显示器损坏在安全使用范围内使用控制器内部电路故障送厂家维修检测通道电阻不合格，控制器显示屏总显示“1”通道不正确按通道选择按键至该通道电缆线未接上或未接好检查电缆线与发射架和控制器的对接处，重新连接控制器内部电路故障送厂家维修升压过慢电源电压不足更换电池或充电升压过快，但发射不出火箭内部电路故障，升压电路开路送厂家维修检查电阻不正常或电阻不稳定点火线路接触不良打磨火箭上的点火触片和导轨上的点火触头；检测各插接件是否接触良好。电池电量不足更换电池超出发射控制器使用温度正常使用温度下使用发射控制器是提供火箭发射指令及火箭点火能量的设备，它能识别火箭外线路通断和检测火箭外线路电阻，并控制火箭的发射。发射控制器读数准确，使用方便，操作简单；备有干电池电源盒，便于野外作业.发射控制器电路由电源、检测电路、升压电路、输出四部分组成。检测电路与升压电路相互独立工作，不互相影响。检测电路工作时，升压电路自动切断，确保检测安全可靠，无误发火隐患；升压电路仅在发射状态下工作，由升压开关控制电路启动升压；检测/发射转换开关控制检测电路、升压电路与当前通道接通。WR型火箭作业系统外场操作使用要求及安全注意事项1火箭弹操作使用程序1.1开箱检查a.核对产品合格证，产品质量跟踪卡；b.核对火箭表面标识；c.依据合格证核对火箭数量及编号；d.火箭外观质量，箭体完整，表面没有裂纹和凹坑。1.2装弹步骤a.小心取出火箭，轻立于平整地面上，拆除射表；b.操作者消除自身静电后，小心剥离点火触片短路铜箔带；c.砂纸打磨清洁点火触片；d.记录火箭号（注：编号WR-98/008-019-0106的意义是2001年6月生产的第8批、第19枚WR-98增雨防雹火箭；这样做的目的是便于产品质量跟踪，对用户负责e.将火箭轻轻推入定向器，保证触片在上、下方。推动火箭时，确定火箭是否滑动自如，火箭完全推入定向器轨道内后，合上尾端挡弹器。2火箭操作安全注意事项2.1火箭装填过程中的操作要求2.2.2.2.2火箭退架时的操作要求火箭退架前一定要关闭控制器电源；把定向器组俯仰角降低，握紧翼片在发射架侧后方把火箭全部退出，并用短路铜箔或导线把两触片短接。2.3火箭弹储存保养的注意事项a.储存库房必须防火、防潮；b.严禁存放在强磁场或高射频环境中；c.不许长时间曝晒或雨淋；d.每年要定期检查。3发控系统的使用和维护3.1发射场地选取a.远离村庄、集市等人口密集地区；b.远离油库、仓库及其它重要建筑设施；c.远离强磁场和高射频区域；d.地面要求平整坚固，无易燃物。3.2安全区和禁区的划定为保证发射现场人员安全，对现场划分了安全区和禁区。指挥人员应严格执行这一安全规则，同时禁止闲杂人员围观。具体方法为：前方180度、半径100M，后方120度、半径50M范围为禁区，两侧30度夹角范围且大于30M的区域为安全区。3.3发射架的连接和调试将长电缆线10芯插头一端与控制器10芯插座连接，另一端与发射架上的5芯插座连接。为了保证发射顺利，在发射前，应对连好后的发控系统进行一次检测。具体方法是把发射架导轨上的上、下两个触点短接。打开控制器电源，选择检测工作状态，分别检查各通道的线路电阻，电阻值应不超过5Ω。（注：发射架通道编号的规则是由发射架后面向前看，定向器组是一字形布置时，由左至右是1、3、4、2，是上下两排布置时，分别自左至右为1、2和3、4）。在测试过程中如发现某通道没阻值或阻值过大，要分析判断并确定原因，排除故障。具体方法是用万用表对发射架上线路逐段检查，一切正常后，则可以进入发射状态。3.4发射架调整增雨防雹火箭作业一般要求在气象雷达的引导下进行，气象雷达给出作业云层高度和方位时，对不同发射架依下面方法调整：（1）WR-9821型车载发射架置发射架于工作状态，锁紧固定器；松开方位锁紧器，转动托架使其达到所要求的方位角，锁紧方位锁紧器；摇动升降机构，使仰角刻度盘指针达到要求的仰角值，取下摇把。（2）WR-9810型地面发射架松开方位锁紧杆，转动回转架，使方位刻度盘指针指向要求方位角，锁紧方位锁紧杆；用摇把转动升降机构，使定向器上升或下降，确认仰角刻度盘指向要求仰角值，取下摇把。注意：对于车载发射架，要确保火箭火焰不喷射到车厢上；必要时调整方位可通过移动车体来协助完成。3.5作业参数的选择与修正a.作业参数的选择作业参数选择应根据气象条件来确定，根据火箭弹道曲线给出的不同发射仰角下弹道最高点相对于发射点的坐标数据用于参考。（见附表1）根据目标云层的相对高度，查表选择最佳发射仰角，同时也确定此发射角对应的发射点对目标云层的最佳发射距离。b.作业参数的修正环境风力对尾翼式无控火箭飞行弹道有较大影响，作业时风有时很大，因此不能忽略其影响。因此为保证作业质量，要对作业参数进行修正。尾翼式无控火箭具有“迎风偏”的特点，既由于尾部阻力面积总是大于头部阻力面积，因而头部总要偏离风吹来的方向。由于作业方向和风向的任意性，为方便修正，要将风矢分解到发射方向（发射方向的反方向）和横侧方向两个方向。发射方向（或反方向）的风影响发射仰角，既顺风发射时，风使火箭抬头；逆风使火箭低头；横侧风影响方位角，使弹道偏离发射平面，并偏向风吹来的方向。作业修正时，修正方向与风偏方向相反，既将发射方向扳向风吹去的方向，修正量与风速和发射仰角有关。（具体修正值见附表2～4）由于环境风的不稳定性，进行参数的修正尚存在困难。表2～4仅就稳定风对弹道主动段的影响给出粗略的修正量供作业时参考。3.6火箭发射操作程序1）确保相关人员撤离禁区后，打开控制器电源，置检测状态，检测装弹后各通道电阻R。检测电阻R<10Ω(火箭电阻一般小于1Ω)。2）检测整个线路状态正常后，选择发射通道，打开升压开关，通知主管人员；3）确认点火指示灯亮，下倒计时发射口令；4）按发射按钮，火箭发射；5）关闭升压开关，按下通道复位开关，关闭电源；三系统故障处理1）发射架故障及处理a.发射架定向器仰角调整困难：螺杆上有杂物，清理干净涂上黄油即可。b.定向器方位角调整困难：发射架方位锁紧器没有松开，松开锁紧器即可。c.如果定向器变形，应返回厂家进行维修。2）线路故障及处理a.电缆线接触不良，检查重新接线；b.外线路断路，确定部位，予以排除；c.发射架点火触头与火箭点火触片接触不良，检查原因，予以排除；d.火箭线路断路，更换火箭，火箭退厂检修。3）实际作业出现故障模式及处理a.连续发射过程中，发生个别火箭未出架，可按顺序继续发射，作业结束后，关闭电源，5min后，退出留架火箭；有些火箭发生焰炉工作、而火箭未发射出去的现象，待焰炉工作结束15min后，退出留架火箭。退架火箭应断路进行短路并通知厂方处理。b.线路正常，火箭发射不出去，这是外线路短路，确定部位排除。四火箭发射架维护保养及年检内容和方法1发射架的维护保养1）每次作业后应擦拭干净，定向器导轨涂油；2）活动机件，每年分解擦拭涂油一至二次，以防生锈；3）定向器组件严禁碰击，不得堆压，以防变形，更不能把定向器作为捆绑物体。未安装的长途运输，定向器必须装箱运输。4）发射架不用时，防晒、防雨淋、以防线路损坏。2发射架年检项目1)性能检测：a.导轨包容圆柱直径Ф82.5+0.2mm;具体测试方法就是把标准芯棒塞入定向器导轨中，标准芯棒有三个圆柱段，标准芯棒圆柱段底部应与导轨贴紧，如有缝隙，间隙不能超过0.1mm;把芯棒随机放在任意位置，用塞尺检查芯棒圆柱段与导轨上部两侧间隙，正常范围为0.2～b.各通道电阻≤4Ω；具体方法是把控制器与发射架线路用电缆线连好，定向器导轨上两个触头短接，然后用控制器测出各通道电阻；如果出现电阻过大或控制器显示断路，就需要用万用表分段测试发射架上线路。发射架上线路主要是触头连线、架子上的走线。2)功能检测:具体方法是按说明书要求，实际操作。a.俯仰角转动灵活；b.方位角转动灵活；c.挡弹器操作灵活；d.点火触头活动自如。3)外观：实际察看验证a.零部件无缺损，线路焊点无锈蚀；b.锁紧装置运转正常。附表1.弹道数据表发射仰角（度）弹道最高点Y/X（km）发射仰角（度）弹道最高点Y/X（km）发射仰角（度）弹道最高点Y/X（km）454.10/6.18605.90/5.28747.20/3.23474.35/6.12626.12/4.99767.34/2.82504.72/6.00646.32/4.80787.60/2.43524.97/5.85666.53/4.41807.90/2.11545.20/5.93686.72/4.15838.03/1.51565.45/5.53706.89/3.84858.09/1.09585.68/5.37727.05/3.51附表2.顺风在主动段终点引起的高低偏角仰仰角风速455056586062656770758031.591.711.851.881.911.921.941.941.952.002.0442.032.202.382.422.462.482.502.522.552.622.6752.472.672.902.953.003.023.063.093.143.233.2962.923.173.433.493.553.583.633.673.733.833.9173.373.653.954.024.094.134.204.254.324.444.5383.824.144.484.564.644.704.704.844.925.065.1594.274.625.015.105.195.265.365.425.515.665.77104.735.125.545.655.755.838.946.016.116.286.40115.185.616.076.196.306.396.526.606.716.897.03125.646.116.616.746.866.967.117.197.327.527.67136.086.597.147.287.427.537.697.787.928.148.30146.567.107.697.847.998.118.288.388.528.758.92157.017.608.238.348.558.678.868.969.129.379.55注：表中风速单位为m/s；偏角单位为（）附表3.逆风在主动段终点引起的高低偏角仰仰角风速4550565