CN113267092B - 一种偏转弹头变形蒙皮结构 - Google Patents

Abstract

一种偏转弹头变形蒙皮结构，属于飞行器技术领域。弹性胶膜套设在可变形圆筒骨架外壁，用于保持偏转弹头的外表面光顺，承受导弹飞行过程中的气动荷载，并将气动荷载转移到可变形圆筒骨架上，可变形圆筒骨架用于承受弹性胶膜传递过来的气动荷载，并提供偏转弹头弯曲变形所需的面内变形能力。本发明通过参数设计可以有效控制其面内和面外刚度来满足变形要求，使其具备驱动能量小的特点，能在气动荷载下维持弹头的形状，从而保持其气动外形；可变形圆筒骨架外铺设弹性胶膜，形成表面光顺且面内具有良好变形能力、面外具有一定抗弯刚度的变形蒙皮结构，同时保证了偏转弹头的气密性。

Description

一种偏转弹头变形蒙皮结构

技术领域

本发明涉及一种偏转弹头变形蒙皮结构，属于飞行器技术领域。

背景技术

现代战争对武器的高效以及高精度提出了越来越高的要求，例如超声速打击领域对弹箭机动性的要求。然而目前多数武器还无法达到相应的要求。传统的弹箭控制方式以尾翼和鸭翼控制的方式为主，但其存在控制效率低、响应时间长、机动性差等缺点。

偏转弹头作为一种新概念的快速响应的控制方式，它能使弹箭的头部相对于弹轴进行偏转，从而使其迎风面和背风面产生压力差，进而控制其飞行姿态。与传统的鸭翼控制相比，偏转弹头具有导弹气动外形简单、阻力小、重量轻；弹头偏转时，弹头产生的气动力矩和使弹头偏转的铰链力矩同向，响应时间短；弹头偏转产生的控制力矩大，俯仰控制效率高，并且在超声速飞行时，仍具有较高的控制效率的特点。

变形蒙皮结构具有较低的面内刚度和较高的面外弯曲刚度。较低的面内刚度允许蒙皮结构在较少的驱动力下变形，较高的面外弯曲刚度用来承受飞行过程中的气动荷载，保证偏转弹头的气动外形。而同时具备弯曲变形和承载要求的能力会产生相互冲突的结构要求，因此，发明一种满足变形和承载要求的变形蒙皮结构是偏转弹头面临的主要挑战之一。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种偏转弹头变形蒙皮结构。实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种偏转弹头变形蒙皮结构，包括可变形圆筒骨架以及套设在可变形圆筒骨架外壁的弹性胶膜，所述弹性胶膜用于保持偏转弹头的外表面光顺，承受导弹飞行过程中的气动荷载，并将气动荷载转移到可变形圆筒骨架上，所述可变形圆筒骨架用于承受弹性胶膜传递过来的气动荷载，并提供偏转弹头弯曲变形所需的面内变形能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过调节第一纵壁的长度、第一纵壁的厚度、横壁的长度、横壁的厚度、单胞的厚度、单胞的阵列层数以及每层单胞的个数等参数，改变可变形圆筒骨架的变形能力和承载能力，最终能够得到面内具有较大变形能力且面外具有一定承载能力的可变形圆筒骨架；通过参数设计可以有效控制其面内和面外刚度来满足变形要求，使其具备驱动能量小的特点，能在气动荷载下维持弹头的形状，从而保持其气动外形；

2、本发明在可变形圆筒骨架外铺设弹性胶膜，形成表面光顺且面内具有良好变形能力、面外具有一定抗弯刚度的变形蒙皮结构，同时保证了偏转弹头的气密性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是可变形圆筒骨架的结构示意图；

图3是图2的主视图；

图4是单胞的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种偏转弹头变形蒙皮结构，包括可变形圆筒骨架1以及套设在可变形圆筒骨架1外壁的弹性胶膜2，所述弹性胶膜2用于保持偏转弹头的外表面光顺，承受导弹飞行过程中的气动荷载，并将气动荷载转移到可变形圆筒骨架1上，所述可变形圆筒骨架1用于承受弹性胶膜2传递过来的气动荷载，并提供偏转弹头弯曲变形所需的面内变形能力。

所述可变形圆筒骨架1由二维可变形骨架弯曲围合而成。

所述二维可变形骨架包括多个阵列连接的单胞8。

本发明先通过多个单胞8阵列连接获得二维可变形骨架，再由二维可变形骨架弯曲获得可变形圆筒骨架1，可变形圆筒骨架1的结构如图2所示。可变形圆筒骨架1由如图3所示的单胞8结构阵列组成。

所述单胞8包括两个第一纵壁3、两个第二纵壁4、两个横壁5以及两个矩形块6；所述两个第二纵壁4以及两个横壁5封闭围合成矩形结构，每个所述横壁5的中部分别与对应的第一纵壁3的一端连接，每个所述第一纵壁3的另一端分别与对应的矩形块6连接，每相邻两个单胞8均通过相邻的矩形块6进行连接，相邻的两个第二纵壁4也进行连接。

所述单胞8的结构变形参数包括第一纵壁3的长度和厚度、横壁5的长度和厚度、单胞8的阵列层数m、每层单胞8的个数n以及单胞8的厚度b；所述第一纵壁3的长度和厚度以及横壁5的长度和厚度用于调节单胞8的面内变形能力；增大横壁5的长度、减小横壁5的厚度、增大第一纵壁3的长度、减小第一纵壁3的厚度可以增大单胞8的面内变形能力，从而增大可变形圆筒骨架1的面内变形能力；可变形圆筒骨架的变形主要由纵壁的拉伸变形和横壁的弯曲、扭转变形提供，纵壁拉伸变形和横壁弯曲变形可以产生纵向的变形，保证了蒙皮的面内变形能力；所述单胞8的阵列层数m用于调节蒙皮弹性范围内最大弯曲变形角度；所述每层单胞8的个数n用于调节可变形圆筒骨架1的梯度，通过调控圆筒骨架每层的单胞8的个数n，可以设计成具有梯度刚度的变形蒙皮结构；所述单胞8的厚度b用于调节可变形圆筒骨架1的抗弯刚度，增大单胞8的厚度b可有效增大可变形圆筒骨架1的抗弯刚度，但由于变形蒙皮的厚度有一定限制，故可变形圆筒骨架1的宽度也不能太大。

所述阵列连接的单胞8中位于同一行的单胞8的矩形块6与相邻行的单胞8的矩形块6连接构成横向支撑7，所述横向支撑7用于提高变形蒙皮的面外刚度。

所述可变形圆筒骨架1为国产尼龙白色材质，通过3D打印技术制作。

所述弹性胶膜2为橡胶材质。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种偏转弹头变形蒙皮结构，其特征在于：包括可变形圆筒骨架(1)以及套设在可变形圆筒骨架(1)外壁的弹性胶膜(2)，所述弹性胶膜(2)用于保持偏转弹头的外表面光顺，承受导弹飞行过程中的气动荷载，并将气动荷载转移到可变形圆筒骨架(1)上，所述可变形圆筒骨架(1)用于承受弹性胶膜(2)传递过来的气动荷载，并提供偏转弹头弯曲变形所需的面内变形能力，所述可变形圆筒骨架(1)由二维可变形骨架弯曲围合而成，所述二维可变形骨架包括多个阵列连接的单胞(8)，所述单胞(8)包括两个第一纵壁(3)、两个第二纵壁(4)、两个横壁(5)以及两个矩形块(6)；所述两个第二纵壁(4)以及两个横壁(5)封闭围合成矩形结构，每个所述横壁(5)分别与对应的第一纵壁(3)的一端连接，每个所述第一纵壁(3)的另一端分别与对应的矩形块(6)连接，每相邻两个单胞(8)均通过相邻的矩形块(6)进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种偏转弹头变形蒙皮结构，其特征在于：所述单胞(8)的结构变形参数包括第一纵壁(3)的长度和厚度、横壁(5)的长度和厚度、单胞(8)的阵列层数、每层单胞(8)的个数以及单胞(8)的厚度；所述第一纵壁(3)的长度和厚度以及横壁(5)的长度和厚度用于调节单胞(8)的面内变形能力；所述单胞(8)的阵列层数用于调节蒙皮弹性范围内最大弯曲变形角度；所述每层单胞(8)的个数用于调节可变形圆筒骨架(1)的梯度；所述单胞(8)的厚度用于调节可变形圆筒骨架(1)的抗弯刚度。

3.根据权利要求2所述的一种偏转弹头变形蒙皮结构，其特征在于：所述阵列连接的单胞(8)中位于同一行的单胞(8)的矩形块(6)与相邻行的单胞(8)的矩形块(6)连接构成横向支撑(7)，所述横向支撑(7)用于提高变形蒙皮的面外刚度。

4.根据权利要求1或3所述的一种偏转弹头变形蒙皮结构，其特征在于：所述可变形圆筒骨架(1)为尼龙材质。

5.根据权利要求1或3所述的一种偏转弹头变形蒙皮结构，其特征在于：所述弹性胶膜(2)为橡胶材质。

Images