04第四章-火箭導(dǎo)彈的氣動布局

1第四講導(dǎo)彈的氣動布局

2導(dǎo)彈的氣動外形

展弦比根梢比3有翼導(dǎo)彈氣動外形的特點有翼導(dǎo)彈的彈身大多數(shù)為細長旋成體，長細比為12～23，甚至更大。頭部母線有圓弧、拋物線、指數(shù)曲線或按波阻最小而確定的曲線，也有用圓錐頭部的。彈身中段大多為圓柱體。有的導(dǎo)彈尾部收縮。彈翼大多數(shù)為大后掠小展弦比三角翼或梯形翼，展弦比約為1.0左右，有的達到2.0，其原因除從氣動特性考慮外，主要是照顧使用要求(如彈艙、發(fā)射筒的限制)。翼型有對稱菱形、六角形、雙弧形等，前緣尖，相對厚度小。4彈翼沿彈身徑向布置型式彈翼沿彈身徑向布置的幾種形式5優(yōu)點：翼面少、質(zhì)量輕、阻力小缺點：由于航向機動靠傾斜才能產(chǎn)生，為此，航向機動能力低，響應(yīng)時間慢，應(yīng)用：通常用于遠距離飛航式導(dǎo)彈。解決方法：傾斜轉(zhuǎn)彎(BTT)技術(shù)。它利用控制快速旋轉(zhuǎn)彈體的技術(shù)，使平面翼產(chǎn)生過載的方向始終對著要求機動的方向。平面型6優(yōu)點：各個方向都能產(chǎn)生最大的機動過載，且在任何方向產(chǎn)生升力都具有快速的響應(yīng)特性，大大簡化了控制與制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計。缺點：由于翼面多，必然質(zhì)量大，阻力大，升阻比低，為了達到相同的速度特性，需要多損耗一部分能量。同時在大攻角情況下，渦流將引起大的滾動干擾。改進：隨著BTT技術(shù)的發(fā)展，采用“—”形和非圓截面彈體以提高升力；采用四個舵面進行俯仰和滾動控制，并消除側(cè)滑。十字型與×字型7H形翼用于飛機、飛航式導(dǎo)彈等面對稱型布局的飛行器與一字型相比，在翼梢處增加了兩個垂直端板提高法向力，提供橫向力8優(yōu)點：便于安裝外掛式發(fā)動機；可提高發(fā)動機的進氣效率和簡化導(dǎo)彈部位安排；也可利用發(fā)動機頭錐對翼面的有利氣動干擾，來改善空氣動力性能。背馱型缺點：若這種氣動干擾應(yīng)用不當(dāng)，將會帶來災(zāi)難性的后果。而且，這種布置也給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來額外負擔(dān)。應(yīng)用：英國的警犬防空導(dǎo)彈9英國警犬防空導(dǎo)彈10優(yōu)點：環(huán)型翼布置具有克服反滾動力矩的效果缺點：這種布局縱向性能差，阻力大。試驗數(shù)據(jù)表明，在超音速情況下，阻力要比通常彈翼增加16％～22％；并還存在著滾動發(fā)散現(xiàn)象，同時結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。環(huán)型翼優(yōu)點：既具備了克服鴨式舵帶來的反滾力矩；又具備了較環(huán)型翼為好的升阻比，結(jié)構(gòu)簡單，并可使鴨式舵、副翼合—的氣動布局成為可能改進環(huán)型11

弧形張開式尾翼2345671BM-21火箭彈的弧形張開式尾翼1連接軸；2整流罩；3壓縮扭簧；4軸孔座；5翼片；6同步環(huán)；7螺釘軸12弧形張開式尾翼平時合攏在彈體上，最大外徑不超過彈徑，火箭彈可以采用同口徑筒式定向器發(fā)射，使得發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)射筒數(shù)量增多。在勤務(wù)處理中安全、方便。由于翼片弧長最大不超過彈體圓周長的1/4，從而使展向尺寸受到限制。為了提供足夠的升力必須加大弦向尺寸。即使在零攻角下也存在滾轉(zhuǎn)力矩翼片是通過根部的兩個鉸鏈座與連接軸聯(lián)接，因此，根部承力面積較小，使用時容易出現(xiàn)強度不足的問題，設(shè)計時應(yīng)給予足夠的重視。13格柵翼將一組薄板安裝在一個框體內(nèi)能產(chǎn)生較大的升力，馬赫數(shù)越大效果越好翼弦小，壓心變化小14翼面沿彈身軸向的布局有翼導(dǎo)彈氣動布局

15(3)翼面沿彈身縱向配置型式與控制特點a正常式布局(a)正常式氣動布局(b)條型翼氣動布局正常式和改進氣動布局配置型式16條型翼能充分利用翼體干擾提高升力減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量和阻力壓心變化小翼展小，使用于艦上使用和箱式發(fā)射美國標準艦空導(dǎo)彈17正常式氣動布局特點

(a)正常式氣動布局受力情況(b)對階躍舵面偏角的響應(yīng)18由于舵面負偏轉(zhuǎn)角產(chǎn)生一個使頭部上抬的俯仰力矩，所以舵面偏轉(zhuǎn)角和彈體攻角相反，舵面產(chǎn)生的控制力的方向也始終與彈體攻角產(chǎn)生的升力方向相反，因此，導(dǎo)彈響應(yīng)特性就比較差。它的升力特性與響應(yīng)特性總是較鴨式布局和全動彈翼要差。但是由于舵面離質(zhì)心較遠，舵面面積可小些。由于舵面合成攻角減少，舵面的載荷與鉸鏈力矩也相應(yīng)減少。由于彈翼是固定不偏轉(zhuǎn)的，它對其后舵面帶來的洗流影響要小些，空氣動力的線性程度要比其他兩種布局要好些。19b無翼式布局配置型式無翼式氣動布局

無翼式布局實際就是全動彈翼式，即將整個彈翼做成可轉(zhuǎn)動的，它既可起翼的作用，又可以起舵面的作用，可提供很大的法向力，亦即提供大機動過載。近些年來越來越被廣泛采用。20氣動布局特點

具有需要的過載特性大大改善了非對稱氣動力特性具有較高的舵面效率和需要的縱向靜穩(wěn)定性具有較輕的質(zhì)量和較小的氣動阻力結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，使用性能好21c鴨式布局配置型式鴨式氣動布局

這種布局的翼面配置與正常式相反，其小的舵面位于彈身前部，其大的彈翼位于彈身中后部。對階躍舵面偏角的響應(yīng)22氣動布局特點由于舵直接提供升力，故其反應(yīng)快；由于舵距質(zhì)心遠，并受彈頭的有利干擾，其舵面效率高；且舵面與安定翼遠離質(zhì)心，便于靜穩(wěn)定度的調(diào)整；由于舵面展小、面積小，對其后翼面下洗流影響?。挥捎邙喪蕉嬖谝砬懊?，舵面產(chǎn)生的升力近乎被安定翼由于舵面下洗而減小的升力相抵消，全彈升力幾乎與舵面升力無關(guān)，總的來說全彈升阻比較正常式稍大；綜上所述種種特點，許多防空導(dǎo)彈采用這種布局，特別是中近程防空導(dǎo)彈尤多。23

鴨式舵面很難做滾轉(zhuǎn)控制舵面尾跡對彈翼的不對稱作用解決方法安定翼后加轉(zhuǎn)子副翼安定翼后加后緣副翼旋轉(zhuǎn)彈翼安定翼采用T形翼（改進環(huán)形）近距耦合式布局

下洗流使舵面攻角減小“斷牙”形前緣鴨式舵布局鴨式布局缺點24改進環(huán)形與斷牙形前緣斷牙使前緣渦提早破碎25法國魔術(shù)空空導(dǎo)彈（近距耦合+旋轉(zhuǎn)彈翼）響尾蛇導(dǎo)彈26d旋轉(zhuǎn)彈翼布局配置型式

彈翼旋轉(zhuǎn)，起控制舵的作用，而尾翼固定起穩(wěn)定翼的作用。二者對產(chǎn)生法向力(提供機動過載)都有貢獻，但主要是靠旋轉(zhuǎn)翼提供，因為它產(chǎn)生的法向力遠大于尾翼產(chǎn)生的法向力。旋轉(zhuǎn)彈翼布局主要依靠彈翼偏轉(zhuǎn)直接產(chǎn)生需要的升力。旋轉(zhuǎn)彈翼布局受力情況27

質(zhì)心位于升力作用點后的位置3時，質(zhì)心位置最有利，是旋轉(zhuǎn)彈翼布局常用的配置情況。

氣動布局特點美國黃銅騎士艦空導(dǎo)彈28e無尾式布局配置型式無尾式氣動布局

在結(jié)構(gòu)上彈翼與尾翼連在一起，取消了單獨的尾翼，把尾翼直接裝在彈翼的后緣，就成了這種無尾式氣動布局。無尾式布局是正常式布局的變形。29翼面積大，法向力大彈翼很難安排，如果彈翼位置放得偏后，使穩(wěn)定性過大，需要付出過大的舵偏角或采用大舵面才能達到預(yù)期的機動過載；如果彈翼位置放得偏前，又會降低舵面效率與氣動阻尼。適用于高空高速的防空導(dǎo)彈上，美國霍克地空導(dǎo)彈就采用了無尾式氣動布局。其后緣尾翼既起舵面作用，又起副翼作用。氣動布局特點30美國霍克地空導(dǎo)彈313.2導(dǎo)彈折疊彈翼的主要類型及特點

隨著導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展，特別是發(fā)射技術(shù)的進步，廣泛采用貯運發(fā)射筒，為了縮小發(fā)射筒的橫向尺寸，出現(xiàn)了折疊彈翼(舵面)，為筒彈一體化設(shè)計創(chuàng)造了條件。導(dǎo)彈在發(fā)射筒內(nèi)或發(fā)射架上，將彈翼(舵面)的一部分或全部進行折疊，并加以約束，當(dāng)導(dǎo)彈飛離發(fā)射筒(架)后，彈翼的折疊部分按著規(guī)定時刻要求，解除約束，自動展開，在設(shè)計位置上鎖定，并具有承受足夠的靜動載荷的能力，保證導(dǎo)彈的正常飛行。(1)概述32

常見的折疊彈翼(舵面)有兩種折疊方式：彈翼(舵面)繞著平行于導(dǎo)彈縱軸的一個軸進行折疊，簡稱繞縱軸折疊式，多用于小展弦比的彈翼上，如弧形翼；彈翼(舵面)繞著垂直于彈翼弦平面的一個軸進行折疊，多用于大展弦比的彈翼上。按彈翼面折疊的多少可分為全部折疊和部分折疊兩大類。(2)分類33

折疊彈翼的關(guān)鍵部件是兩個機構(gòu)：折疊展開機構(gòu)。折疊展開機構(gòu)大多為彈簧和彈性扭桿，也有液(氣)壓作動筒或火藥作動筒，滑輪繩索系統(tǒng)，對于地空導(dǎo)彈大多采用彈簧和扭桿。鎖定機構(gòu)。鎖定機構(gòu)主要是用壓簧和定位銷及銷孔，也有用火藥或液壓鎖定機構(gòu)的。(3)關(guān)鍵部件34折疊展開機構(gòu)的構(gòu)造要限定在一個較小的體積內(nèi)，通常它要放在有著小的結(jié)構(gòu)高度彈翼(舵)的剖面內(nèi)，同時要承受著較大的外載荷。導(dǎo)彈與發(fā)射筒(架)分離后，彈翼能迅速自動展開到確