CN104534944A - 子母弹分离全自由飞风洞试验机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种子母弹分离全自由飞风洞试验机构。包括阻挡杆、传动机构、定位块、弹簧机构和解锁机构，阻挡杆包括定位板和轴杆，轴杆的一端安装有定位板，并安装于母弹头部后端的中轴位置，轴杆的另一端部为曲面头，推力机构安装于阻挡杆之后，传动机构包括两个以上的小推杆和大推杆，小推杆均安装于大推杆的头部，大推杆的后端穿过定位块与弹簧机构相连，大推杆与轴杆同轴，大推杆上具有用于定位并夹持子弹的凹槽，定位块安装于母弹上，弹簧机构安装于母弹中段的后部，解锁机构与发射机构相连，解锁机构装配于弹簧机构上。本发明整套机构具有性能可靠，反映迅速，设计合理，加工安装方便，结构紧凑，空间利用率高等特点。

Description

子母弹分离全自由飞风洞试验机构

技术领域：

本发明涉及风洞试验模型支撑及投放，尤其涉及一种子母弹分离全自由飞风洞试验机构，属于航空航天工程领域。

技术背景：

子母弹具有杀伤范围大毁伤效率高等优点，广泛的应用于反集群目标，是区域性战争优选的武器装备。子母弹的杀伤性很大程度上依赖于子弹的布撒效果。如何有效的布撒子弹、使其能够到达预设的布撒位置是子母弹研制的重要环节。因此进行前期自由飞试验研究是有必要的。由于自由飞试验模型普遍很小，而且母弹大多较为细长，细长的母弹里还有子弹，留给弹射机构的空间非常有限。现常用的弹射方案有三种：弹簧弹射、四连杆机构推射和单推杆推射。

现有的子母弹自由飞分离试验装置具有以下问题：

(1)子弹模型使用单个弹簧弹射时，弹簧作用点在子弹质心附近，这种弹射方式，不仅安装十分费时费力，更难以控制模型弹射的速度和角速度，试验前需要进行多次调试试验。

(2)子弹模型使用四杆机构推射时，由于四杆机构具有不稳定性，且一个动力点不能完成模型的平抛动作，所以机构需要两个动力来源。这使的模型机构更加复杂，不能把模型做的小巧、模型弹射机构及所需风洞尺寸相应加大，这就与常规的自由飞风洞试验相矛盾，全自由飞试验难以实现。

(3)单推杆投放机构操作原理简单，但由于整套机构绕一条轴线旋转，往往会使弹在出仓前就具备相当大的附加角速度，如需应用到工程中，机构需要改良。

本发明在总结了前人试验技术及试验装置特点的基础上，对现有机构进行了改进，并设计出了新的子弹弹射机构。本机构操作简单、结构紧凑、加工安装方便可靠。可实现任意个数轴对称分布子弹的弹射试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：母弹模型在自由飞的过程中，将内部的数枚子弹延母弹径向按规定的速度及角速度弹射出母弹，研究子弹及母弹在分离过程中的气动力特性及运动特性。

本发明的子母弹分离全自由飞风洞试验机构包括阻挡杆、传动机构、定位块、弹簧机构和解锁机构，所述阻挡杆包括定位板和轴杆，所述轴杆的一端安装有所述定位板，并以该端部安装于母弹头部后端的中轴位置，所述轴杆的另一端部为曲面头，所述推力机构安装于所述阻挡杆之后，与所述轴杆隔开一定距离，与所述轴杆同轴，所述传动机构包括两个以上的小推杆和大推杆，所述小推杆均安装于所述大推杆的头部，用于与所述轴杆的曲面头相配合对子弹施加径向力，所述大推杆的后端穿过所述定位块与所述弹簧机构相连，所述大推杆上具有用于定位并夹持所述子弹的凹槽，所述定位块安装于所述母弹上，所述弹簧机构安装于母弹中段的后部，用于对所述推力机构施加轴向力，所述解锁机构与发射机构相连，所述解锁机构装配于所述弹簧机构上能够对弹簧机构进行锁止，并能够通过发射机构的作用对所述弹簧机构进行解锁。

优选所述大推杆包括定位凸台，在所述大推杆的前端面上设置有子弹个数相同的凸耳，所述凸耳上具有中通孔，用于安装所述小推杆，所述定位凸台上具有用于夹持所述子弹上的凸起物的凹槽和与子弹外形相同的定位凹槽。

优选所述小推杆为凹弯的板杆，在所述小推杆相对的两端分别具有缺口，一端的缺口用于通过转轴与所述凸耳配合安装，使得所述小推杆能够绕所述转轴转动，另一端的缺口用于在所述小推杆的该端部形成装配时与所述子弹接触的两个接触点，称之为小推杆接触点，所述小推杆接触点与所述阻挡杆曲面头的距离大于所述凸起物夹持在所述凹槽中部分的轴向尺寸，所述小推杆的个数与所述子弹的数目相同。所述小推杆以凸的一面彼此内对的方式通过转轴安装于所述凸耳上，装配时，所述小推杆背对轴向翘起，分别以端部的两个所述接触点与所述子弹的弹体接触。

优选所述弹簧机构包括弹簧固定块、弹簧活块和弹簧，所述弹簧固定块固定于母弹中段靠后的位置，其具有中通孔，所述中通孔中具有环形倒角，所述环形倒角位于靠近母弹弹尾一侧，所述弹簧活块具有弹簧座和弹簧片，所述弹簧片为直径小于所述弹簧座的圆柱筒，同轴固定于所述弹簧座上，其壁上具有多个轴向缺口，所述弹簧片的非固定端具有梯形凸台，装配时，所述弹簧片的所述梯形凸台插入所述弹簧固定块的所述环形倒角中，所述梯形凸台靠近母弹弹头一侧的圆锥面与所述环形倒角的圆锥面形成挤压配合，所述弹簧片的筒内壁为圆锥面，所述弹簧套装在所述弹簧片的外壁上，并卡装在所述弹簧座与所述弹簧固定块之间，所述大推杆连接于所述弹簧座的安装有所述弹簧片的相反侧。

优选所述解锁机构包括拔销和钢丝绳，所述拔销是具有与所述弹簧片内壁的圆锥面相配合的圆锥台，在所述拔销的底面上有具有圆孔用于连接所述钢丝绳，所述钢丝绳的另一端系在发射机构上，装配时，在所述梯形凸台靠近母弹弹头一侧的圆锥面与所述环形倒角的圆锥面形成配合后，将所述拔销插入所述弹簧片中。

试验开始时，母弹携带子弹发射到流场中，当到达指定区域后拔销被拔出，此时触发弹簧推动活动部件向前运动，小推杆撞击固定的阻挡杆曲面头，撞击使得小推杆向外张开，小推杆接触点便会推动子弹向外抛撒，完成子弹、母弹分离。

与国内外现有子母弹抛撒试验装置相比，本试验机构具有以下特点：

(1)试验机构性能可靠，能够较好完成子母弹的抛撒分离。本试验机构改进了推杆的外形，使其更符合力学原理，不仅能更好弹射子弹，更能有效节约结构空间。通过将小推杆设计成两个接触点不仅使子弹抛撒更加稳定可靠，也减少了推杆与子弹的轴向接触力，从而减小了小推杆转动对子弹轴向参数的影响。

(2)触发机构高效灵敏可靠，对母弹的运动影响小。通过合理创新，使得本发明的触发机构高效可靠，反映迅速。

(3)机构设计合理，方便加工、组装。各部件设计符合设计工艺要求，加工快捷，减少返厂。

(4)结构紧凑，节约空间。之前也提到，子母弹自由飞分离试验难点在于分离机构空间极为狭小。本机构充分利用了母弹的每一空间，并且通过合力的机构转化，将整套机构的动力移到了子弹的后端，即保证了子弹的发射，又很好的利用了空间。

(5)各零部件间位置符合力学原理，不存在死点，使得机构活动自如。

(6)通过合理设计，使得活动转轴块延轴向移动很小的位移即可使子弹弹射出仓，减少了弹簧的工作行程。

(7)通过调节弹簧的参数及小推杆与子弹的接触作用位置，便可调节子弹的弹射速度及弹射角速度。

附图说明

图1为子母弹整体示意图；

图2为子母弹内部机构示意图；

图3为子弹抛撒时，母弹内部各部件关系示意图；

图4为大推杆、小推杆与子弹关系示意图；

图5为母弹内主要活动部件示意图；

图6为子母弹分离效果图；

图7为小推杆细节图；

图8为梯形凸台与环形倒角细节图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。

参见图1～图6所示，1为母弹头部，母弹头部有螺纹孔1-1，阻挡杆6通过螺纹与母弹头部螺纹孔1-1连接。阻挡杆6上有定位板6-1，定位板6-1可以限制子弹延母弹轴向向前运动，起到定位的作用；阻挡杆上有方台6-2，方台有利于阻挡杆的6安装；阻挡杆6上有阻挡杆曲面头6-3，阻挡杆曲面头6-3的头部有很多形式，包括圆球头、椭圆球头、抛物线球头等。母弹头部1与母弹中部2通过螺纹连接，母弹后部3与母弹中部2连接，母弹后部3有阶梯通孔，阶梯通孔3-1有利于拔销13的顺利拔出且不影响母弹的飞行，也可用于调节母弹的质量特性。母弹尾舵4安装在母弹后部3。母弹中部2靠后位置通过螺纹与弹簧固定块12连接，弹簧固定块12上有对称缺口12-1，对称缺口12-1可以便于弹簧固定块12的安装；弹簧固定块12具有中通孔，中通孔靠近弹尾一侧具有环形倒角12-2，；弹簧活块10上有弹簧片10-2，弹簧片10-2能够承受弹簧11提供的轴向拉力，且具有很好的延母弹径向变形的特性，弹簧片10-2内侧为圆锥面，延轴向在弹簧片10-2上开缺口10-3，弹簧片10-2末端在受母弹径向力时可延径向弯曲；弹簧活块10上有缺口10-3，调节缺口10-3大小可以达到调节母弹质量参数的目的，同时缺口10-3的存在可以防止形成活塞运动，便于弹簧活块10在母弹内延母弹径向运动。弹簧11套在弹簧活块10的弹簧片10-2上，安装子弹时，将大推杆8向后推，压缩弹簧11，弹簧固定块12的环形倒角12-2圆锥面与弹簧活块10上的梯形凸台10-1上靠近弹头一侧的圆锥面形成挤压配合，此时拔销13插入弹簧片10-2内侧后将机构锁死，弹簧片圆锥面与拔销圆锥面13-1配合。梯形凸台10-1和环形倒角12-2的配合将弹簧11产生的轴向拉力分解到径向方向，在弹簧片10-2的内部插入拔销13后，环形倒角12-2与梯形凸台10-1的接触配合将径向作用力压紧在拔销13上，拔销13上的锥度有利于拔销13的拔出，防止机构卡死，采用梯形凸台10-1(而不是直角凸台)和环形倒角12-2提高了机构的可靠性。拔销13上有拔销圆孔13-2，拔销圆孔13-2用来拴钢丝绳，在适合的时机拉动拔销13，触发机构。

弹簧活块10前方有定位块9，定位块9通过螺纹与母弹中部连接，定位块9前部有定位凸台9-1，定位凸台9-1前端面与子弹后端面接触，定位块9上的定位凸台9-1与阻挡杆6上的定位板6-1共同作用，可以定位子弹的轴向位置；定位块9中间有定位块孔9-2，定位块孔9-2为十字孔，十字孔中间掏有圆孔。十字孔可方便定位块9的安装，圆孔可供大推杆8穿过，同时定位大推杆8与母弹的同轴度。大推杆8通过螺纹与弹簧活块10连接，大推杆8前部有大推杆定位凸台8-1，大推杆定位凸台8-1上有凹槽，用来夹紧子弹5上的凸起物5-1，凸起物5-1包括子弹5的弹翼、子弹5的尾舵、子弹5的挂钩等其他任何可以勾住的凸起，本发明中选择的凸起物5-1为子弹5的弹翼；大推杆8上有大推杆定位凹槽8-2，大推杆定位凹槽8-2可与子弹5外壳完全接触。大推杆定位凸台8-1与大推杆定位凹槽8-2起到限定子弹径向移动及左右移动的作用。大推杆8前端有与子弹个数相同的凸耳8-3，凸耳8-3中有通孔，小推杆7通过转轴14与大推杆凸耳8-3的通孔连接，小推杆7个数与子弹数目相同，本发明中子弹个数为2个，所以凸耳8-3及小推杆7个数也为2个。

小推杆有两个小推杆缺口7-1，与大推杆8的凸耳8-3连接一侧的缺口7-1可方便小推杆7延凸耳8-3的通孔中的转轴14运动，小推杆7的另一端与子弹5形成两点接触，这两个接触点称为小推杆接触点7-2，小推杆接触点7-2在小推杆上不是固定的某一个点。由于小推杆与子弹5弹体的作用处为旋成体，且两个接触点7-2位于子弹5质心两侧，所以两点接触比一点接触更加稳定，更能保证子弹5推出速度和角速度的准确度。小推杆7张开可使小推杆接触点7-2有一定的径向速度推动子弹5延母弹径向抛出，调节弹簧的参数和小推杆接触点7-2作用在子弹5上的位置可以使子弹5得到不同的抛射速度和角速度。小推杆7整体有一定的弯度，弯型小推杆7可在大推杆8向前运动撞击阻挡杆曲面头6-3时快速且有效的张开，并防止机构的卡死。小推杆7与子弹5实现点接触，点接触可以减小二者的摩擦力，从而减小小推杆7与子弹5作用时使子弹产生的轴向速度，另外，二者作用时，小推杆7延其转轴14旋转使得接触点7-2有相对的向后运动，但弹簧11设计成推动运动部件向前运动，这也可减小小推杆7与子弹5作用时使子弹5产生的轴向速度。装置锁定后，小推杆7到阻挡杆曲面头6-3的轴向距离要比大推杆8的凸台8-1勾住子弹5的凸起物5-1的轴向距离略大，这样可以保证在小推杆7推动子弹5时子弹5是自由的，且位于预定的分离位置。

试验开始前，先将所需个数的小推杆7与大推杆8的凸耳8-3通过转轴14连接，保证小推杆7可自由转动。将母弹头部1与母弹中部2连接，再将阻挡杆6安装在母弹头部1的螺纹孔内，将大推杆8放入母弹内部，安装定位块9，将大推杆8穿过定位块9的圆孔与弹簧活块10连接，在弹簧片10-2外侧套上弹簧11，再将弹簧固定块12安装在母弹中部2，将子弹5调节在发射位置，用大推杆8的定位凸台8-1上的凹槽套住子弹上的凸起物5-1，向后按压大推杆8，直至弹簧活块10的弹簧片10-2上的梯形凸台10-1穿过弹簧固定块12的中孔，并梯形凸台靠前一侧的圆锥面与弹簧固定块12的环形倒角12-2的圆锥面接触，此时将拴有钢丝绳的拔销13插入弹簧片10-2内侧，锁死整套机构。将母弹中部2与母弹尾部3连接，调节钢丝绳长度，将钢丝绳另一端拴在模型发射器上，准备试验。

试验开始时，包含子弹5的母弹被发射到流场中，母弹没有任何约束，在预设位置处，钢丝绳长度达到长度极限时，拔销13被拉出，此时弹簧活块10的弹簧片10-2上的梯形凸台10-1与弹簧固定块12的环形倒角12-2的接触不足以抵消弹簧11的轴向推力，这使得弹簧固定块12的环形倒角12-2会向内侧挤压弹簧活动块10的弹簧片10-2上的梯形凸台10-1，当弹簧片10-2的末端尺寸变形到小于弹簧固定块12中心孔直径时，弹簧片10-2末端梯形凸台10-1便会脱离弹簧固定块12的中心孔，运动机构在弹簧11的推动下向前运动。当大推杆8的定位凸台8-1的凹槽完全释放子弹后不久，小推杆7的弯曲面撞击在阻挡杆曲面头6-3上，阻挡杆曲面头6使得小推杆7转动起来，小推杆接触点7-2延径向向外推子弹5，子弹的自由飞抛撒试验结束。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种子母弹分离全自由飞风洞试验机构，其特征在于：包括阻挡杆、传动机构、定位块、弹簧机构和解锁机构，所述阻挡杆包括定位板和轴杆，所述轴杆的一端安装有所述定位板，并以该端部安装于母弹头部后端的中轴位置，所述轴杆的另一端部为曲面头，所述推力机构安装于所述阻挡杆之后，与所述轴杆隔开一定距离，与所述轴杆同轴，所述传动机构包括两个以上的小推杆和大推杆，所述小推杆均安装于所述大推杆的头部，用于与所述轴杆的曲面头相配合对子弹施加径向力，所述大推杆的后端穿过所述定位块与所述弹簧机构相连，所述大推杆上具有用于定位并夹持所述子弹的凹槽，所述定位块安装于所述母弹上，所述弹簧机构安装于母弹中段的后部，用于对所述推力机构施加轴向力，所述解锁机构与发射机构相连，所述解锁机构装配于所述弹簧机构上能够对弹簧机构进行锁止，并能够通过发射机构的作用对所述弹簧机构进行解锁。

2.根据权利要求1所述的子母弹分离全自由飞风洞试验机构，其特征在于：所述大推杆包括定位凸台，在所述大推杆的前端面上设置有子弹个数相同的凸耳，所述凸耳上具有中通孔，用于安装所述小推杆，所述定位凸台上具有用于夹持所述子弹上的凸起物的凹槽和与子弹外形相同的定位凹槽。

3.根据权利要求2所述的子母弹分离全自由飞风洞试验机构，其特征在于：所述小推杆为凹弯的板杆，在所述小推杆相对的两端分别具有缺口，一端的缺口用于通过转轴与所述凸耳配合安装，使得所述小推杆能够绕所述转轴转动，另一端的缺口用于在所述小推杆的该端部形成装配时与所述子弹接触的两个接触点，称之为小推杆接触点，所述小推杆接触点与所述阻挡杆曲面头的距离大于所述凸起物夹持在所述凹槽中部分的轴向尺寸，所述小推杆的个数与所述子弹的数目相同。所述小推杆以凸的一面彼此内对的方式通过转轴安装于所述凸耳上，装配时，所述小推杆背对母弹轴翘起，分别以端部的两个所述接触点与所述子弹的弹体接触。

4.根据权利要求1所述的子母弹分离全自由飞风洞试验机构，其特征在于：所述弹簧机构包括弹簧固定块、弹簧活块和弹簧，所述弹簧固定块固定于母弹中段靠后的位置，其具有中通孔，所述中通孔中具有环形倒角，所述环形倒角位于靠近母弹弹尾一侧，所述弹簧活块具有弹簧座和弹簧片，所述弹簧片为直径小于所述弹簧座的圆柱筒，同轴固定于所述弹簧座上，其壁上具有多个轴向缺口，所述弹簧片的非固定端具有梯形凸台，装配时，所述弹簧片的所述梯形凸台插入所述弹簧固定块的所述环形倒角中，所述梯形凸台靠近母弹弹头一侧的圆锥面与所述环形倒角的圆锥面形成挤压配合，所述弹簧片的筒内壁为圆锥面，所述弹簧套装在所述弹簧片的外壁上，并卡装在所述弹簧座与所述弹簧固定块之间，所述大推杆连接于所述弹簧座的安装有所述弹簧片的相反侧。

5.根据权利要求4所述的子母弹分离全自由飞风洞试验机构，其特征在于：所述解锁机构包括拔销和钢丝绳，所述拔销是具有与所述弹簧片内壁的圆锥面相配合的圆锥台，在所述拔销的底面上有具有圆孔用于连接所述钢丝绳，所述钢丝绳的另一端系在发射机构上，装配时，在所述梯形凸台靠近母弹弹头一侧的圆锥面与所述环形倒角的圆锥面形成配合后，将所述拔销插入所述弹簧片中。