CN104613825A - 一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，所述栅格舵包括栅格舵舵面和固定在导弹弹体上的栅格舵连接座；所述栅格舵舵面和栅格舵连接座之间通过栅格舵展开轴连接；所述栅格舵展开轴的轴线位于所述栅格舵舵面中线平面的前侧，所述栅格舵舵面中线平面为距离栅格舵舵面前缘平面1/2弦长处的平行平面。本发明解决了栅格舵在展开过程中，由于空气动力所产生的较大阻力矩，导致栅格舵快速展开能力不足的问题。

Description

一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构
技术领域
本发明涉及一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构。
背景技术
栅格舵舵面是由众多薄的栅格壁镶嵌在边框内形成的多升力面***，它在给定空间具有更佳的升力性能，且方便折叠，同时还具有铰链力矩小的优点，因此国内外在栅格舵应用方面开展了大量研究。在现有技术中，如图1、2所示，图1为带栅格舵导弹上栅格舵舵面呈折叠状态的示意图，图2为带栅格舵导弹上栅格舵舵面呈展开状态的示意图。现有技术中，栅格舵展开轴10′的轴线位于所述栅格舵舵面20′中线平面30′上。
目前，对于机载发射的内埋弹或者子母弹中的子弹设计，当内埋弹或者子弹分离初始，需要克服栅格舵舵面展开过程所受气动阻力矩，才能实现栅格舵舵面的快速展开；众所周知，栅格舵相对平面舵一大优势就是方便折叠且能够借助空气动力快速展开，但是不同来流马赫数、姿态角以及展开角下，空气动力对栅格舵舵面展开产生的助力矩不一样，在展开角较小时，空气动力对栅格舵舵面展开可能还会产生阻碍。因此，如何减小栅格舵展开过程气动阻力矩，提高快速展开能力需要在工程设计中着重研究和解决。
现有的解决方法一般有三种：一是通过降低栅格舵舵面展开时的来流马赫数和飞行高度以减小来流动压；二是限制栅格舵舵面展开时弹体姿态角，使姿态角不致过大；三是通过优化栅格舵几何尺寸以减小气动阻力矩。前两种方法不仅均会限制导弹的弹道设计，影响内埋弹或者子弹作战性能，而且会增加分离稳定性设计的难度；第三种方法会对栅格舵外形以及结构设计提出更高要求，不便于实际应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构。该用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构解决了栅格舵舵面在展开过程中，由于空气动力所产生的较大阻力矩，导致栅格舵舵面快速展开能力不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，所述栅格舵包括栅格舵舵面和固定在导弹弹体上的栅格舵连接座；
所述栅格舵舵面和栅格舵连接座之间通过栅格舵展开轴连接；
所述栅格舵展开轴的轴线位于所述栅格舵舵面中线平面的前侧，所述栅格舵舵面中线平面为距离栅格舵舵面前缘平面1/2弦长处的平行平面。
进一步的，栅格舵舵面弦长为b，栅格舵展开轴的轴线距栅格舵舵面前缘平面的距离d的范围为：0≤d＜b/2。
进一步的，所述栅格舵连接座凸设于导弹弹体表面。
本发明提出了一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，即在栅格舵展开轴位置设计时，不按传统思路将栅格舵展开轴位置选择在栅格舵舵面中线平面上，而是设置在栅格舵舵面中线平面之前，尽量靠近栅格舵舵面前缘平面。
本发明充分利用了栅格舵舵面展开过程中受力的特殊性，即沿栅格舵舵轴向方向轴向力产生的轴向力矩M1与栅格舵展开轴位置密切相关，栅格舵展开轴位置越靠近栅格舵舵面前缘平面，轴向力矩越容易助展。并通过选择位于栅格舵舵面中线平面之前且尽可能靠前的栅格舵展开轴的位置，可以大大减小栅格舵舵面展开过程中所受的气动阻力矩，从而达到栅格舵快速展开的目的。
本发明相对其它减小栅格舵舵面展开过程所受气动阻力矩的结构及方法，不仅效果明显，而且更简单，不会增加弹道设计、外形设计以及结构设计难度，在工程实践中更易实施。
附图说明
图1为现有技术中带栅格舵导弹上栅格舵舵面呈折叠状态的示意图。
图2为现有技术中带栅格舵导弹上栅格舵舵面呈展开状态的示意图。
图3为本发明中栅格舵展开轴的位置示意图。
图4为本发明中栅格舵舵面展开过程受力示意图。
图5为本发明中栅格舵背风舵面在展开过程中所受气动力矩的仿真结果示意图。
图6为本发明中栅格舵迎风舵面在展开过程中所受气动力矩的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图3至6说明本发明的具体实施方式。
如图3、4所示，一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，所述栅格舵包括栅格舵舵面1和固定在导弹弹体2上的栅格舵连接座3；所述栅格舵舵面1和栅格舵连接座3之间通过栅格舵展开轴4连接；所述栅格舵连接座3凸设于导弹弹体2表面。
所述栅格舵展开轴4的轴线位于所述栅格舵舵面中线平面11的前侧，所述栅格舵舵面中线平面11为距离栅格舵舵面前缘平面1/2弦长处的平行平面。
当栅格舵舵面1弦长为b时，栅格舵展开轴4的轴线距栅格舵舵面前缘平面5的距离d的范围为：0≤d＜b/2。在本实施例中取d＝0，即将栅格舵展开轴位置设在栅格舵舵面前缘平面5上。
图4为本发明中栅格舵舵面展开过程受力示意图；气动力产生的对栅格舵展开轴4的力矩主要包含两部分：一是由沿栅格舵舵面1舵轴方向的轴向力F1，产生的力矩M1＝F1xL1，其中力臂L1为轴向力F1矢量与栅格舵展开轴4之间的距离；二是沿栅格舵舵面1法向的法向力F2，产生的力矩M2＝F2xL2，其中力臂L2为法向力F2矢量与栅格舵展开轴4之间的距离。
M1与M2的合成决定了栅格舵舵面1在展开过程中所受的气动总力矩M＝M1+M2，减小M1或者M2对栅格舵舵面1展开的阻碍作用，都可以提高栅格舵舵面1整体的展开能力；对于M1,力臂L1大小直接决定M1的助展能力，很显然，轴向力矩M1与栅格舵展开轴4的位置密切相关，栅格舵展开轴4的位置越靠近栅格舵舵面前缘平面5,L1越大，M1的助展能力越强。
本发明通过选择位于栅格舵舵面中线平面11之前且尽可能靠前的栅格舵展开轴4的位置，可以大大减小栅格舵舵面1展开过程中所受的气动阻力矩，从而达到栅格舵舵面1快速展开的目的。
如图5、6所示，在设计状态下，通过数值计算获得的在不同展开角下的气动力矩，图5对应舵面为背风舵，图6对应舵面为迎风舵，横坐标θ为展开角，纵坐标为绕栅格舵展开轴的气动力矩系数；Cmlq、Cmlz分别为栅格舵展开轴位于栅格舵舵面前缘平面上和栅格舵舵面中线平面上时所计算得到的气动力矩系数，负值代表气动力矩是阻碍舵面展开的，而正值代表气动扭矩是助展的。
计算结果表明，无论是栅格舵的背风舵还是栅格舵的迎风舵，在将栅格舵展开轴位置设在栅格舵舵面前缘平面上时，气动力矩Cmlq均是正值，是助展的。将栅格舵展开轴位置设在栅格舵舵面中线平面上时，在展开角较小时，气动力矩Cmlz是负值，是阻碍展开的，随着展开角增大，Cmlz变为正值，慢慢具有助展能力，但是在相同展开角下，Cmlz均小于Cmlq；可见将栅格舵展开轴位置设在栅格舵舵面中线平面前侧时，特别是设置在栅格舵舵面前缘平面上时，可以大大减小栅格舵舵面在展开过程所受的气动阻力矩，提高助展力矩，从而提高栅格舵快速展开能力，降低对展开机构提供的展开力矩的设计需求。
本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。
综上所述，本发明所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，其特征在于，所述栅格舵包括栅格舵舵面和固定在导弹弹体上的栅格舵连接座；
所述栅格舵舵面和栅格舵连接座之间通过栅格舵展开轴连接；
所述栅格舵展开轴的轴线位于所述栅格舵舵面中线平面的前侧，所述栅格舵舵面中线平面为距离栅格舵舵面前缘平面1/2弦长处的平行平面。
2.根据权利要求1所述的一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，其特征在于，栅格舵舵面弦长为b，栅格舵展开轴的轴线距栅格舵舵面前缘平面的距离d的范围为：0≤d＜b/2。
3.根据权利要求1所述的一种用在带栅格舵导弹上的栅格舵结构，其特征在于，所述栅格舵连接座凸设于导弹弹体表面。
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