CN106569205A - 一种共孔径红外/雷达复合导引头 - Google Patents

一种共孔径红外/雷达复合导引头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种共孔径红外/雷达复合导引头，属于雷达红外复合探测设备技术领域，它包括：红外热像仪、雷达探测模块、俯仰框架、主支架、安装板、驱动电机、方位电机、主动齿轮及从动齿轮；红外热像仪通过螺钉与雷达探测模块的雷达共孔径固定连接后，通过安装板固定在俯仰框架顶部；两个方位电机分别安装在俯仰框架中部；俯仰框架通过连接轴与轴承安装在主支架的两个支板之间，驱动电机固定在主支架的支板外侧面；主动齿轮位于主支架的支板内侧面，并与驱动电机的输出轴固定连接；从动齿轮固定在俯仰框架底部，并与主动齿轮啮合；本发明具有小型化和轻型化的特点，有利于提高作战能力。

Description

一种共孔径红外/雷达复合导引头
技术领域
本发明属于雷达红外复合探测设备技术领域，具体涉及一种共孔径红外/雷达复合导引头。
背景技术
为了适应战场环境的日益复杂化，完善飞行器的各种复杂性能，提高抗干扰能力。红外/雷达复合技术的引导头系统是一个重要的发展方向，现有的分口径红外/雷达复合引导头系统无法满足引导头小型化、轻型化的要求，不能适应导弹作战战术的要求。复合引导头系统中伺服稳定平台的主要结构形式需要变化，同时提高红外/雷达复合引导头的指标精度，现有的能用于红外/雷达复合引导头中大负载伺服稳定平台的结构形式无法满足引导头小型化、轻型化的要求，不能适应导弹作战战术的要求。比如电机直接驱动的结构形式、钢丝绳传动结构、联杆结构等等。伺服稳定平台的结构形式设计不当，导致红外/雷达复合引导头整体结构尺寸大，重量重不能适应导弹作战战术的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种共孔径红外/雷达复合导引头，具有小型化和轻型化的特点，有利于提高作战能力。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种共孔径红外/雷达复合导引头，包括：红外热像仪、雷达探测模块、俯仰框架、主支架、安装板、驱动电机、方位电机、主动齿轮及从动齿轮；
所述雷达探测模块内的雷达为加工有轴向通孔的圆板状结构，圆板状结构上设有与所述轴向通孔同轴的环形安装台，环形安装台的内径大于轴向通孔的直径；
所述红外热像仪包括镜筒和安装在镜筒内的物镜，镜筒的外圆周面设有环形凸台；
所述从动齿轮为扇形齿轮；
红外热像仪的镜筒套装在雷达探测模块的雷达的环形安装台的内圆周面，且红外热像仪的镜筒的环形凸台端面与雷达的环形安装台端面相抵触；红外热像仪通过螺钉与雷达探测模块的雷达共孔径固定连接后，通过安装板固定在俯仰框架顶部；两个方位电机分别安装在俯仰框架中部，并位于安装板的两侧，方位电机驱动安装板上的红外热像仪和雷达探测模块以垂直于安装板方向的转轴为旋转中心进行转动；红外热像仪、雷达探测模块、安装板、方位电机及俯仰框架组成红外/雷达复合导引头的大负载；
俯仰框架通过连接轴与轴承安装在主支架的两个支板之间，驱动电机固定在主支架的支板外侧面；主动齿轮位于主支架的支板内侧面，并与驱动电机的输出轴固定连接；从动齿轮固定在俯仰框架底部，并与主动齿轮啮合，从动齿轮的转动中心与俯仰框架和主支架之间的连接轴同轴分布；驱动电机通过扇形齿轮传动驱动大负载以俯仰框架和主支架之间的连接轴为转轴进行俯仰运动。
进一步的，所述方位电机驱动安装板上的红外热像仪和雷达探测模块以垂直于安装板方向的转轴为旋转中心进行转动的转动范围为-26°～+26°。
进一步的，驱动电机通过扇形齿轮传动驱动大负载以俯仰框架和主支架之间的连接轴为转轴进行俯仰运动的俯仰运动范围为-38°～+16°。
进一步的，所述从动齿轮的圆心角根据所述大负载俯仰运动的角度来选取。
进一步的，所述从动齿轮的圆心角的角度大于或等于156°。
进一步的，所述红外热像仪的镜筒与雷达探测模块的雷达环形安装台采用小间隙配合，雷达环形安装台的内径尺寸为红外热像仪镜筒的外圆周面尺寸为保证红外热像仪的镜筒与雷达的两轴线夹角小于0.1°。
进一步的，M取值为55mm～75mm。
进一步的，相抵触的红外热像仪的镜筒的环形凸台端面与雷达探测模块的雷达的环形安装台端面的垂直度均为0.02mm，保证红外热像仪的镜筒与雷达的两轴线夹角小于0.03°。
有益效果：(1)本发明可以应用于各种复杂性能的武器系统作为武器系统的眼睛导引武器系统精确打击目标。具有小型化、轻型化、作用距离远、指标精度高、可靠性高、抗干扰能力强的特点；能够适应武器系统作战战术要求，提高作战能力。
(2)本发明的雷达探测模块的雷达和红外热像仪采用共孔径的安装方式，并通过设计雷达环形安装台与红外热像仪镜筒的尺寸公差及两者接触面的垂直度，能够有效地保证二者共轴，进而能实现二者的电轴与光轴统一，并雷达和红外热像仪采用共孔径的安装方式能够使得系统跟踪的作用距离更远，且具有体积小的特点，能够适应有限的空间内安装。
(3)本发明通过齿轮传动的结构使得系统的结构简单，采用扇形齿轮使得系统的重量减少。
附图说明
图1为本发明的结构组成图。
图2为本发明的红外热像仪和雷达探测模块的装配主视图。
图3为本发明的红外热像仪和雷达探测模块的装配剖面图。
其中，1-红外热像仪，2-俯仰框架，3-从动齿轮，4-主动齿轮，5-驱动电机，6-主支架，7-雷达探测模块，8-安装板，9-方位电机，10-螺钉。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种共孔径红外/雷达复合导引头，参见附图1，包括：红外热像仪1、雷达探测模块7、俯仰框架2、主支架6、安装板8、驱动电机5、方位电机9、主动齿轮4及从动齿轮3。
所述从动齿轮3为扇形齿轮。
所述雷达探测模块7内的雷达为加工有轴向通孔的圆板状结构，圆板状结构上设有与所述轴向通孔同轴的环形安装台，环形安装台的内径大于轴向通孔的直径。
所述红外热像仪1包括镜筒和安装在镜筒内的物镜，镜筒的外圆周面设有环形凸台。
整体连接关系如下：红外热像仪1的镜筒套装在雷达探测模块7的雷达的环形安装台的内圆周面，且红外热像仪1的镜筒的环形凸台端面与雷达的环形安装台端面相抵触；红外热像仪1通过螺钉10与雷达探测模块7的雷达共孔径固定连接后，通过安装板8固定在俯仰框架2顶部；两个方位电机9分别安装在俯仰框架2中部，并位于安装板8的两侧，方位电机9能够驱动安装板8上的红外热像仪1和雷达探测模块7以垂直于安装板8方向的转轴为旋转中心进行转动，转动范围为-26°～+26°；红外热像仪1、雷达探测模块7、安装板8、方位电机9及俯仰框架2组成红外/雷达复合导引头的大负载；
俯仰框架2通过连接轴与轴承安装在主支架6的两个支板之间，驱动电机5通过螺钉固定在主支架6的支板外侧面；主动齿轮4位于主支架6的支板内侧面，并通过销与驱动电机5的输出轴固定连接；从动齿轮3通过螺钉固定在俯仰框架2底部，并与主动齿轮4啮合，从动齿轮3的转动中心与俯仰框架2和主支架6之间的连接轴同轴分布；驱动电机5能够通过扇形齿轮传动驱动大负载以俯仰框架2和主支架6之间的连接轴为转轴进行俯仰运动，俯仰运动范围为-38°～+16°。
其中，所述从动齿轮3的圆心角根据大负载俯仰运动的角度-38°～+16°来选取，在本实施例为156°；
所述驱动电机5的选择为通过模拟计算所述大负载的具体质量和转动惯量的大小及结合伺服控制系统控制算法来得到合适力矩大小，根据所述力矩选择驱动电机5；
所述主动齿轮4和从动齿轮3的传动比根据空间结构尺寸的限制要求来选择；
所述红外热像仪1的镜筒与雷达探测模块7的雷达环形安装台采用小间隙配合，雷达环形安装台的内径尺寸为红外热像仪1镜筒的外圆周面尺寸为能够保证红外热像仪1的镜筒与雷达2的两轴线夹角小于0.1°；其中，M取值为55mm～75mm；
相抵触的红外热像仪1的镜筒的环形凸台端面与雷达探测模块7的雷达的环形安装台端面的垂直度均为0.02mm，能够保证所述镜筒与雷达的两轴线夹角小于0.03°；雷达的环形安装台与镜筒的尺寸公差及两者接触面的垂直度保证了雷达探测模块7的雷达的中心、红外热像仪1的光轴与能够与外部的光学舱中心重合。
工作时，雷达探测模块7先发现目标进行跟踪，当目标进入红外热像仪1的作用距离范围之内时，红外热像仪1接收到红外跟踪指令，并将红外跟踪的偏差转化为雷达探测模块7的雷达跟踪角度，使雷达不断向目标逼近即红外热像仪1的光轴不断向目标逼近，当雷达跟踪角度误差在0.3°范围以内时，将雷达跟踪切换为红外跟踪，完成对目标的实时捕获和跟踪，导引武器系统精确打击目标。
在雷达探测模块7和红外热像仪1对目标进行跟踪的过程中，通过伺服系统分别控制方位电机9和驱动电机5工作，进而控制驱动红外热像仪1和雷达探测模块7做航向搜索范围为-26°～+26°的运动和驱动大负载做俯仰搜索范围-38°～+16°的俯仰运动。
其中，大负载的俯仰运动为：驱动电机5带动主动齿轮4旋转，主动齿轮4通过与从动齿轮3的啮合，带动从动齿轮3转动，进而带动所述大负载以俯仰框架2和主支架6之间的连接轴为转轴进行-38°～+16°的俯仰运动。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，包括：红外热像仪(1)、雷达探测模块(7)、俯仰框架(2)、主支架(6)、安装板(8)、驱动电机(5)、方位电机(9)、主动齿轮(4)及从动齿轮(3)；
所述雷达探测模块(7)内的雷达为加工有轴向通孔的圆板状结构，圆板状结构上设有与所述轴向通孔同轴的环形安装台，环形安装台的内径大于轴向通孔的直径；
所述红外热像仪(1)包括镜筒和安装在镜筒内的物镜，镜筒的外圆周面设有环形凸台；
所述从动齿轮(3)为扇形齿轮；
红外热像仪(1)的镜筒套装在雷达探测模块(7)的雷达的环形安装台的内圆周面，且红外热像仪(1)的镜筒的环形凸台端面与雷达的环形安装台端面相抵触；红外热像仪(1)通过螺钉(10)与雷达探测模块(7)的雷达共孔径固定连接后，通过安装板(8)固定在俯仰框架(2)顶部；两个方位电机(9)分别安装在俯仰框架(2)中部，并位于安装板(8)的两侧，方位电机(9)驱动安装板(8)上的红外热像仪(1)和雷达探测模块(7)以垂直于安装板(8)方向的转轴为旋转中心进行转动；红外热像仪(1)、雷达探测模块(7)、安装板(8)、方位电机(9)及俯仰框架(2)组成红外/雷达复合导引头的大负载；
俯仰框架(2)通过连接轴与轴承安装在主支架(6)的两个支板之间，驱动电机(5)固定在主支架(6)的支板外侧面；主动齿轮(4)位于主支架(6)的支板内侧面，并与驱动电机(5)的输出轴固定连接；从动齿轮(3)固定在俯仰框架(2)底部，并与主动齿轮(4)啮合，从动齿轮(3)的转动中心与俯仰框架(2)和主支架(6)之间的连接轴同轴分布；驱动电机5通过扇形齿轮传动驱动大负载以俯仰框架2和主支架6之间的连接轴为转轴进行俯仰运动。
2.如权利要求1所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，所述方位电机(9)驱动安装板(8)上的红外热像仪(1)和雷达探测模块(7)以垂直于安装板(8)方向的转轴为旋转中心进行转动的转动范围为-26°～+26°。
3.如权利要求1所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，驱动电机(5)通过扇形齿轮传动驱动大负载以俯仰框架(2)和主支架(6)之间的连接轴为转轴进行俯仰运动的俯仰运动范围为-38°～+16°。
4.如权利要求3所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，所述从动齿轮(3)的圆心角根据所述大负载俯仰运动的角度来选取。
5.如权利要求4所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，所述从动齿轮(3)的圆心角的角度大于或等于156°。
6.如权利要求1所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，所述红外热像仪(1)的镜筒与雷达探测模块(7)的雷达环形安装台采用小间隙配合，雷达环形安装台的内径尺寸为红外热像仪(1)镜筒的外圆周面尺寸为保证红外热像仪(1)的镜筒与雷达的两轴线夹角小于0.1°。
7.如权利要求6所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，M取值为55mm～75mm。
8.如权利要求1所述的一种共孔径红外/雷达复合导引头，其特征在于，相抵触的红外热像仪(1)的镜筒的环形凸台端面与雷达探测模块(7)的雷达的环形安装台端面的垂直度均为0.02mm，保证红外热像仪(1)的镜筒与雷达(2)的两轴线夹角小于0.03°。
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