CN109596011B - 滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，包括：前段(1)、后段(2)；前段(1)和后段(2)通过滚转消旋稳定装置连接。本发明的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，将导弹分为前后两段，鸭舵系统安装在前段，后段通过斜置尾翼在空气动力作用下绕纵轴旋转，而前段则通过滚转消旋稳定控制实现了滚转稳定，解决了鸭式布局导弹鸭舵洗流导致的滚转通道控制难题。同时对于鸭舵系统，仅需进行俯仰和偏航运动控制，用两组电机伺服系统即可实现，大大简化了舵系统设计，降低了结构空间需求和研制成本。由于制导组件安装在消旋稳定的弹体前段，避免了较大滚转角速度给系统稳定成像等方面带来的不利影响。

Description

滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架

技术领域

本发明涉及导弹构架设计技术领域，具体地，涉及滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架。尤其地，涉及一种鸭式气动布局导弹的总体设计构架。

背景技术

鸭式气动布局是各类弹箭兵器所采用的一种重要气动布局方式，其控制执行机构在弹体的前段，有利于导弹总体的结构布局、简化设计；相比于正常式布局，鸭舵的响应速度快，舵偏产生正升力，控制效率更高。尽管如此，鸭舵的滚转控制效率低，舵面洗流作用于弹体尾翼产生扰动力矩，可能导致滚转控制反效，给鸭式气动布局导弹的总体设计带来很大困难。已有解决该问题的方案主要由以下几种：

(1)使弹体飞行中绕纵轴旋转，滚转通道不控制，由一对舵周期偏转或两对舵正余弦周期偏转实现俯仰和偏航运动控制，如美国的RAM舰空导弹、St inger便携式防空导弹等；

(2)尾翼或弹体尾段(包含尾翼和发动机)通过轴承与弹体连接，飞行中尾翼自由滚转以消除扰动力矩，四片鸭舵进行三通道控制，如法国的Magic空空导弹、美国的GMLRS火箭弹；

(3)尾翼安装陀螺舵，阻尼弹体的滚转运动，四片鸭舵进行俯仰和偏航运动控制，如美国的AIM-9Sidewinder空空导弹。

上述方案均存在一定不足，方案(1)尽管可以简化控制系统，但制导控制组件必须承受较大的滚转角速度；方案(2)通过四片鸭舵实现三通道控制使得控制系统复杂，在结构空间受限时布局困难；方案(3)尾翼尺寸较大，不易折叠，不利于筒式存储和发射。

因此，需要提出一种新的鸭式布局导弹总体设计架构，既能避免旋转导致制导控制组件设计困难，又能简化控制系统，减小结构尺寸和成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架。

根据本发明提供的一种滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，包括：

前段、后段；

前段和后段通过滚转消旋稳定装置连接。

优选地，所述前段包括：

制导组件、陀螺组件和鸭舵系统；

所述后段包括：导弹的有效载荷、动力装置及斜置尾翼。

优选地，所述滚转消旋稳定装置和鸭舵系统实现飞行控制；

飞行中后段在斜置尾翼的空气动力作用下连续周期滚转，前段在滚转消旋稳定装置的滚转消旋稳定控制作用下隔离后段滚转运动，相对惯性空间滚转稳定；

通过控制鸭舵系统实现导弹俯仰和偏航运动控制。

优选地，所述滚转消旋稳定装置包括：消旋电机、导电滑环及滚转陀螺A；

消旋电机包括：消旋电机转子、消旋电机定子；

消旋电机转子与前段相连，消旋电机定子与后段相连，弹体的前段和后段之间通过导电滑环进行电信号传输；

陀螺组件包括：滚转陀螺B，滚转陀螺B与前段相连，所述滚转陀螺测量前段的滚转角速度，用于消旋电机反馈控制；

所述滚转陀螺A构成滚转陀螺B；

所述滚转消旋稳定装置将前段和后段的滚转运动隔离，通过伺服控制使得前段相对惯性空间滚转稳定。

优选地，所述鸭舵系统包括：

第一舵面、第二舵面、第三舵面、第四舵面；

第一舵面和第三舵面联动，构成第1对舵面，第二舵面和第四舵面联动，构成第2对舵面；

通过两套伺服驱动系统控制第1对舵面和第2对舵面；

第一舵面和第三舵面的偏转方向及角度相同，第二舵面和第四舵面的偏转方向及角度相同；

根据指令分解获得的实际舵偏指令，第对舵面和第对舵面进行偏转实现对导弹俯仰和偏航运动的控制；

所述指令分解指按照弹体前段滚转姿态角γ将俯仰和偏航舵偏指令δ_CZ、δ_CY转化为实际舵偏指令δ₁、δ₂，转化关系如下：

优选地，所述的陀螺组件测量输出弹体前段的姿态角速度，解算弹体前段的惯性空间姿态角；

所述姿态角包括：滚转姿态角γ。

优选地，所述的斜置尾翼安装在导弹的尾部，数量不小于且不大于，翼面沿导弹周向均匀分布；

所有翼面向同一方向斜置，即翼面整体或局部在弹体表面的投影与弹体纵轴成指定角度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，将导弹分为前后两段，鸭舵系统安装在前段，后段通过斜置尾翼在空气动力作用下绕纵轴旋转，而前段则通过滚转消旋稳定控制实现了滚转稳定，解决了鸭式布局导弹鸭舵洗流导致的滚转通道控制难题。同时对于鸭舵系统，仅需进行俯仰和偏航运动控制，用两组电机伺服系统即可实现，大大简化了舵系统设计，降低了结构空间需求和研制成本。由于制导组件安装在消旋稳定的弹体前段，避免了较大滚转角速度给系统稳定成像等方面带来的不利影响。

2、本发明有利于导弹小型化和低成本设计，特别适用于采用筒式发射的中小型导弹。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架示意图。

图2是发明提供的鸭舵系统示结构意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，根据本发明提供的一种滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，包括：

前段1、后段2；

前段1和后段2通过滚转消旋稳定装置连接。

具体地，所述前段1包括：

制导组件、陀螺组件8和鸭舵系统3；

所述后段2包括：导弹的有效载荷、动力装置及斜置尾翼4。

具体地，所述滚转消旋稳定装置和鸭舵系统3实现飞行控制；

飞行中后段2在斜置尾翼4的空气动力作用下连续周期滚转，前段1在滚转消旋稳定装置的滚转消旋稳定控制作用下隔离后段2滚转运动，相对惯性空间滚转稳定；

通过控制鸭舵系统3实现导弹俯仰和偏航运动控制。

具体地，所述滚转消旋稳定装置包括：消旋电机、导电滑环7及滚转陀螺A；

消旋电机包括：消旋电机转子5、消旋电机定子6；

消旋电机转子5与前段1相连，消旋电机定子6与后段2相连，弹体的前段1和后段2之间通过导电滑环7进行电信号传输；

陀螺组件8包括：滚转陀螺B，滚转陀螺B与前段1相连，所述滚转陀螺测量前段1的滚转角速度，用于消旋电机反馈控制；

所述滚转陀螺A构成滚转陀螺B；

所述滚转消旋稳定装置将前段1和后段2的滚转运动隔离，通过伺服控制使得前段1相对惯性空间滚转稳定。

具体地，所述鸭舵系统3包括：

第一舵面9、舵面11、舵面10、第四舵面12；

第一舵面9和舵面11联动，构成第1对舵面，舵面10和第四舵面12联动，构成第2对舵面；

通过两套伺服驱动系统控制第1对舵面和第2对舵面；

第一舵面9和第三舵面11的偏转方向及角度相同，第二舵面10和第四舵面12的偏转方向及角度相同；

根据指令分解获得的实际舵偏指令，第1对舵面和第2对舵面进行偏转实现对导弹俯仰和偏航运动的控制；

所述指令分解指按照弹体前段1滚转姿态角γ将俯仰和偏航舵偏指令δ_CZ、δ_CY转化为实际舵偏指令δ₁、δ₂，转化关系如下：

具体地，所述的陀螺组件8测量输出弹体前段1的姿态角速度，解算弹体前段1的惯性空间姿态角；

所述姿态角包括：滚转姿态角γ。

具体地，所述的斜置尾翼4安装在导弹的尾部，数量不小于3且不大于8，翼面沿导弹周向均匀分布；

所有翼面向同一方向斜置，即翼面整体或局部在弹体表面的投影与弹体纵轴成指定角度。

下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架将导弹分为前段1和后段2两部分，前段1和后段2通过滚转消旋稳定装置连接；所述前段1包含导弹的制导组件、陀螺组件8和鸭舵系统3；所述后段包含导弹的有效载荷、动力装置和斜置尾翼4等；导弹通过滚转消旋稳定装置和鸭舵系统3实现飞行控制，飞行中弹体尾端在斜置尾翼4的空气动力作用下连续周期滚转；弹体前段则在滚转消旋稳定控制作用下隔离后段滚转运动，相对惯性空间滚转稳定；鸭舵系统3通过指令分解和两对鸭舵偏转实现导弹俯仰和偏航运动控制。

所述的滚转消旋稳定装置包括消旋电机、导电滑环7和滚转陀螺；消旋电机转子5与弹体前段固连，消旋电机定子6与弹体后段固连，弹体前后段通过导电滑环7进行电信号传输；滚转陀螺为陀螺组件8的一部分，与弹体前段1固连，测量输出前段1的滚转角速度，用于消旋电机反馈控制。

所述的滚转消旋稳定装置，将弹体前段1和后段2的滚转运动隔离，通过伺服控制使得前段相对惯性空间滚转稳定。

所述的鸭舵系统3包含两对鸭式舵面，第一舵面9和第三舵面11联动，定义为第1对舵，第二舵面10和第四舵面12联动，定义为第2对舵，两对舵分别通过两套伺服驱动系统控制，第一舵面9和第三舵面11偏转方向和角度相同，第二舵面10和第四舵面12偏转方向和角度相同；俯仰和偏航运动控制通过两对鸭舵按照指令分解进行偏转实现；所述指令分解为按照弹体前段1滚转姿态角γ将俯仰和偏航舵偏指令δ_CZ、δ_CY转化为实际舵偏指令δ₁、δ₂，转化关系如下

所述的陀螺组件8测量输出弹体前段1姿态角速度，能够解算弹体前段1的惯性空间姿态角。

所述的斜置尾翼4安装在导弹的尾部，数量不小于3且不大于8，翼面沿导弹周向对称分布；所有翼面向同一方向斜置，即翼面整体或局部在弹体表面的投影与弹体纵轴成指定角度。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，其特征在于，包括：

前段(1)、后段(2)；

前段(1)和后段(2)通过滚转消旋稳定装置连接；所述前段(1)包括：

制导组件、陀螺组件(8)和鸭舵系统(3)；

所述后段(2)包括：导弹的有效载荷、动力装置及斜置尾翼(4)；

所述的斜置尾翼(4)安装在导弹的尾部，数量不小于3且不大于8，翼面沿导弹周向均匀分布；

所有翼面向同一方向斜置，即翼面整体或局部在弹体表面的投影与弹体纵轴成指定角度；

所述滚转消旋稳定装置包括：消旋电机、导电滑环(7)及滚转陀螺A；

消旋电机包括：消旋电机转子(5)、消旋电机定子(6)；

消旋电机转子(5)与前段(1)相连，消旋电机定子(6)与后段(2)相连，弹体的前段(1)和后段(2)之间通过导电滑环(7)进行电信号传输；

陀螺组件(8)包括：滚转陀螺B，滚转陀螺B与前段(1)相连，所述滚转陀螺测量前段(1)的滚转角速度，用于消旋电机反馈控制；

所述滚转陀螺A构成滚转陀螺B；

所述滚转消旋稳定装置将前段(1)和后段(2)的滚转运动隔离，通过伺服控制使得前段(1)相对惯性空间滚转稳定。

2.根据权利要求1所述的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，其特征在于，所述滚转消旋稳定装置和鸭舵系统(3)实现飞行控制；

飞行中后段(2)在斜置尾翼(4)的空气动力作用下连续周期滚转，前段(1)在滚转消旋稳定装置的滚转消旋稳定控制作用下隔离后段(2)滚转运动，相对惯性空间滚转稳定；

通过控制鸭舵系统(3)实现导弹俯仰和偏航运动控制。

3.根据权利要求1所述的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，其特征在于，所述鸭舵系统(3)包括：

第一舵面(9)、第三舵面(11)、第二舵面(10)、第四舵面(12)；

第一舵面(9)和第三舵面(11)联动，构成第1对舵面，第二舵面(10)和第四舵 面(12)联动，构成第2对舵面；

通过两套伺服驱动系统控制第1对舵面和第2对舵面；

第一舵面(9)和第三舵面(11)的偏转方向及角度相同，第二舵面(10)和第四舵面(12)的偏转方向及角度相同；

根据指令分解获得的实际舵偏指令，第1对舵面和第2对舵面进行偏转实现对导弹俯仰和偏航运动的控制；

所述指令分解指按照弹体前段(1)滚转姿态角γ将俯仰和偏航舵偏指令δ_CZ、δ_CY转化为实际舵偏指令δ₁、δ₂，转化关系如下：

。

4.根据权利要求1所述的滚转消旋稳定的鸭式布局导弹总体构架，其特征在于，

所述的陀螺组件(8)测量输出弹体前段(1)的姿态角速度，解算弹体前段(1)的惯性空间姿态角；

所述姿态角包括：滚转姿态角γ。

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