發射效率

通過對固體火箭自力發射與彈射發射效率的計算與對比研究，發現採用彈射技術的火箭彈，隨着離軌的提高，火箭發射效率得到大幅提升，同時也獲得了增程和提高密集度指標的效果。 ^[1] 

已知某火箭彈初始質量 66kg，發射藥質量 20kg，正常燃燒時間為2s，燃燒時燃氣流出噴口速度為2000m/s，火箭離軌速度為49m/s，火箭彈從點火至離軌耗時0.15s，推力19500N，以45°角發射。定向器長度為3m，後燃燒室殼體外徑為121mm，後燃燒室殼體內徑為117.25mm，燃燒室殼體長度為980^mm，裝藥長度為 894mm。

在0～ 0.15s這 段時間裏，火箭彈啓動至離軌，其發射效率僅能達到4.25%。 ^[1] 

採用彈射作為火箭發射的一級動力，使其達到一定的離軌速度，而火箭自身發動機延遲點火以維持繼續飛行。

以火箭彈為例，火箭彈在定向器中運動時間為0.15s，燃燒的火藥質量為1.5kg，由於火箭彈在定向器中的運動採用彈射作為動力，故可將這部分火藥取出作為彈射的能源，從而可減少發動機燃燒室長度，達到減重的目的。 ^[1] 

0.15s內燃燒的火藥質量為1.5kg，由於藥柱質量均勻分佈，故可減少的藥柱長度為134.1mm，則發動機後燃燒室長度也能減少134.1mm。通過M =ρV=π(R² -r²)L(式中：R為後燃燒室殼體外徑 ；r為後燃燒室殼體內徑 ；L為截取的長度 ；ρ為7.8g/cm³)可得出截取的這部份燃燒室殼體體積為8787cm³，質量為0.685kg。

故總共減重為0.685+1.5=2.185 kg，彈體剩餘質量為66-2.185=63.815kg。

剩餘火藥質量為20-1.5=18.5kg，火藥燃燒時間為2-0.15=1.85s。

當彈射使離軌速度達到100m/s時火箭彈離軌效率提升至9.58%。

若採用自力發射使火箭彈速度達到150m/s所需要的時間為t=0.481s，此段時間燃燒的火藥質量為4.81kg。 由同樣的計算方法可以得出：彈體剩餘質量為58.84kg，火藥燃燒時間為2-0.481=1.519s。在火箭彈離軌速度為150 m/s的情況下，若選用質量為m1 =63.815kg的火箭彈A，對比於自力發射能達到更遠的射程，若選用m2 =58.84 kg的火箭彈B，則在總射程不變的同時，由於發射效率更高，可顯著節省推進藥，減少無效重量。 ^[1] 

在採用同軸反射式光學天線的衞星光通信終端中，發射光束受天線次鏡的遮擋，將損失部分能量。為消除次鏡遮擋，提高光通信終端的發射效率，提出一種基於衍射光學元件的新方法。該方法利用衍射原理將光束整形為圓環光束，以規避次鏡遮擋。 按照遮擋比和切斷比固定和變化這兩類情況進行了仿真設計。 前一類仿真結果表明： 當遮擋比為15，切斷比為1.5時，遠場強度峯值提高40%。後一類情況的仿真結果則表明： 遮擋比越大。系統透過率和遠場峯值強度越高，遠場光束的主瓣寬度和強度峯值相對增量則分別變窄和變低；切斷比越大，強度峯值的相對增 量也越大。該方法提高了衞星光通信系統發射端的發射效率，同時也改善了接收端的光束質量。 ^[2] 

由於利用衍射光學元件進行光束整形的過程中沒有能量消耗，因此對比整形前後，衞星光通信終端發射效率的提高以及光束總的提升都是顯而易見的結果。然而，對於整個衞星光通信鏈路來説，最重要的是衞星光通信接收端的光束質量是否有所改善。為考察整形前後衞星光通信接收端的光束質量變化，採用能量峯值相對增量η表徵接收端光束質量的改善程度。η定義為整形前整形後的進場（即光發射機所在平面）光束在遠場（即光接收機所在平面）的能量峯值的相對增量。

在光通信發射端，光學天線的遮擋比和光束的切斷比都將對輸出光束的形狀造成一定影響，因此有必要討論光束遠場分佈隨遮擋比和切斷比的變化。 ^[2] 

當遮擋比M不同時，設計結果將發生變化，保持其他參數不變，取切斷比σ=1，5，考察M變化時的遠場強度分佈。整形後的光束在遠場的絕對強度分佈隨遮擋比的變化情況。 隨着M的增加，遠場光束強度分佈的主瓣變窄，強度峯值變大，總能逐漸增加。遮擋比變化時，受遮擋的高斯光束和整形後的環形光束的遠場相對強度分佈的相應 變化。隨着M的增加，η逐漸減小，當M為5，10，15，20時，相應的，分別為117.8%，55.0%，41.6%，32.9% ^[2] 

當切斷比σ不同時，設計結果也將發生變化，保持其他參數不變，取遮擋比M=10，考察σ變化時的遠場強度分佈。整形後的光束在遠場的絕對強度分佈隨切斷比的變化情況。 隨着σ的增加，整個遠場光束強度分佈整體降低，總能量隨之減小，但各個極值點的位置保持不變。切斷比變化時，受遮擋的高斯光束和整形後的環形光束的遠場相對強度分佈的相應變化。隨着σ的增加，遠場能量峯值相對增量，η亦逐漸增加，當σ為0.5，1，1.5，2時，相應η的分別為5.1%，18.6%，55.8%，122.9%。 ^[2]