武库机与战斗机并肩作战,将大大弥补后者载弹量不足的问题,倍升式地提升空中打击能力,成为未来空战的重要组成部分。为了解决武库机导弹水平向后发射的相关动力学问题,需要建立起一套有效可靠的武器发射仿真系统对其发射过程进行研究分析。本文研究了一种适用于大跨距、长导轨的水平向后发射方式,对发射平台波动、导弹离轨初始扰动以及离轨后弹机分离安全问题进行了系统性研究,对机载导弹水平向后发射装置优化和分离安全性设计具有重要的参考价值和工程意义。主要内容如下:(1)对研究内容相关的发射动力学概念进行了阐述。分析了导弹离轨多体系统,推导了弹机分离六自由度刚体运动方程。采用基于连续介质假设的N-S方程组和基于Boussinesq涡粘性假设的单方程湍流模型(SA模型)构建了流体控制方程组,通过有限体积法离散求解该方程组得到流场的数值解。为本文建立机载发射平台纵向波动模型、导弹离轨动力学模型和弹机分离流场模型提供重要理论支撑。(2)采用Von Karman模型作为大气扰动响应计算中的连续突风模型,通过功率谱密度函数,建立了高空非定常风场模型。推导了含扰动风参数的飞机运动方程,建立了突风扰动下机载发射平台纵向波动的理论模型。通过对运动方程进行求解,得到了机载发射平台纵向波动的理论计算结果。建立了飞机在非定常风场下的流场计算模型,得到了在连续突风扰动下机载发射平台纵向波动的仿真计算结果。通过对比分析,验证了理论模型的正确性,并分析了机载发射平台在突风载荷下的纵向波动规律,为导弹离轨初始扰动的研究提供重要输入。(3)描述了水平向后发射的概念、发射系统的组成以及导弹离轨过程的运动特点。针对机载导弹水平向后发射装置的特点,以有限元接触分析理论为基础,推导了接触力计算方程,建立了导弹离轨过程接触摩擦模型。通过分析导弹离轨过程的边界条件和激励载荷,建立了大跨距、长导轨下导弹离轨有限元分析模型,得到了导弹离轨初始扰动,并与地面弹射试验结果进行对比,验证了模型的正确性。通过对发射平台纵向波动下的离轨过程分析,得到了弹射速度和发射倾斜角对导弹离轨初始扰动的影响规律,为导弹离轨后分离安全性研究提供重要输入。(4)根据机载导弹水平向后发射外弹道初始段的特点,综合分析了弹机分离安全性影响因素。建立了载机周围流场模型,分析了载机尾部纵截面和横截面的流场特性。以导弹离轨初始扰动为输入,建立了弹机分离仿真模型,计算得到了外弹道初始段导弹的运动姿态变化规律,研究获得了导弹弹射速度和发射倾斜角对弹机分离安全性的影响规律。