CN110307759A - 一种快速自翻转导弹布局 - Google Patents

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Abstract

一种快速自翻转导弹布局，涉及导弹设计技术领域；包括导弹头部、弹身、4个鸭舵和4个尾舵；其中，弹身为柱体结构；导弹头部同轴固定安装在弹身的头端；4个鸭舵固定安装在弹身头端的侧壁处；4个鸭舵沿弹身周向均匀分布；4个尾舵固定安装在弹身尾端的侧壁处；4个尾舵沿弹身周向均匀分布；4个尾舵与弹身侧壁的接触处设置有翻转机构；实现尾舵向弹身侧壁方向的偏折旋转；本发明翻转重新定向过程中的减小燃料消耗，降低导弹系统设计难度。

Description

一种快速自翻转导弹布局
技术领域
本发明涉及一种导弹设计技术领域，特别是一种快速自翻转导弹布局。
背景技术
从美国的AIM－9开始，战斗机开始了近战导弹化。战斗机近距空战武器从单纯依靠航炮转变为航炮+近距格斗弹组合形式。早期的近距空空导弹都属于进程空空导弹，而且只能攻击机动过载较小的目标，算不上真正的格斗弹。从上世纪七十年代开始，以美国和苏联为代表，近距空空导弹获得了迅速发展，近距导弹逐步具备了全向攻击能力，机动过载大幅提升到30G以上，逐渐在近距格斗空战中替代了航炮的地位。
目前空空导弹已经发展到了第四代，其中比较具有代表性的有美国的AIM-9X，英国的ASRAAM，德国的IRIS-T和我国的PL-10。新的空空导弹具有较高的机动能力，而且往往要求能够进行越肩发射，即在战机不调头的情况下对战机后方的目标进行攻击。在越肩发射的类型中前向发射和后向发射两种类型其中后向发射导弹需要预先将导弹的头部指向战机后部安装，这种做法使得发射架设计更为复杂，而且减少了可用于前向攻击的导弹数量。而前向发射导弹则需要导弹在发射后迅速进行180°快速翻转。前向越肩发射导弹由于需要掉头重新定向，对于翻转速度的要求更高。现有的空空导弹一般通过矢量发动机来进行快速翻转重新定向，消耗较多的发动机燃料；或通过发射架提供较大的角动量，增加了战机发射架的设计难度；或通过调节气动控制面进行翻转，需要对控制系统提出较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种快速自翻转导弹布局，翻转重新定向过程中的减小燃料消耗，降低导弹系统设计难度。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种快速自翻转导弹布局，包括导弹头部、弹身、4个鸭舵和4个尾舵；其中，弹身为柱体结构；导弹头部同轴固定安装在弹身的头端；4个鸭舵固定安装在弹身头端的侧壁处；4个鸭舵沿弹身周向均匀分布；4个尾舵固定安装在弹身尾端的侧壁处；4个尾舵沿弹身周向均匀分布。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述的导弹头部为球锥结构或钝锥结构。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述鸭舵为梯形板状结构；鸭舵的外边缘采用倒圆角结构。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述4个鸭舵采用+型布局或×型布局。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述尾舵为梯形板状结构；尾舵的外边缘采用倒圆角结构；4个尾舵布局对应与4个鸭舵的布局相同。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，4个尾舵与弹身侧壁的接触处设置有翻转机构；实现尾舵向弹身侧壁方向的偏折旋转。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述快速自翻转导弹的长度与直径比为16-22；导弹质心距导弹头部顶端的距离为55％弹长。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述快速自翻转导弹的运动过程为：
初始时刻，4个尾舵沿顺时针方向偏折90°，尾舵的侧壁贴附在弹身的侧壁；预置初始攻角a，通过弹身和4个鸭舵提供的不稳定气动力矩，导弹从静止开始加速沿俯仰方向旋转；经t时间后，导弹到达指定角度时，发动机点火，尾舵张开，进行攻击。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述预置初始攻角a为0.5°-1.5°；指定角度为导弹头部反转180°。
在上述的一种快速自翻转导弹布局，所述t为0.6-1.4s。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明不需要进行翻转动力设计，仅通过导弹头部、4个鸭舵和4个尾舵的配合就能实现自动翻转，减少了翻转重新定向过程中的发动机燃料消耗和控制系统的设计难度，降低研发费用，有效增加导弹射程；
(2)本发明导弹头部采用球锥或钝锥外形，避免在较小攻角下导弹头部发生流动分离；
(3)本发明鸭舵和尾舵采用倒圆角手段，使得气流方向能够较为平滑地过渡；同时尾舵与鸭舵位置对应，在翻转初始时刻折叠，以减小静稳定力矩，加快翻转速度；
(4)本发明在初始时刻尾舵偏折，依靠鸭舵3和弹身2提供静不稳定气动力矩，使导弹从静止开始加速旋转；不需要多余的动力辅助。
附图说明
图1为本发明快速自翻转导弹示意图；
图2为本发明尾舵偏折示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种快速自翻转导弹布局，依靠自身静不稳定气动力实现自身的快速翻转；翻转重新定向过程中的减小燃料消耗，降低导弹系统设计难度。
如图1所示为快速自翻转导弹示意图，由图可知，一种快速自翻转导弹布局，包括导弹头部1、弹身2、4个鸭舵3和4个尾舵4；其中，弹身2为柱体结构；导弹头部1同轴固定安装在弹身2的头端；4个鸭舵3固定安装在弹身2头端的侧壁处；4个鸭舵3沿弹身2周向均匀分布；4个尾舵4固定安装在弹身2尾端的侧壁处；4个尾舵4沿弹身2周向均匀分布。快速自翻转导弹的长度与直径比为16-22；导弹质心距导弹头部1顶端的距离为55％弹长。
其中，所述的导弹头部1为球锥结构或钝锥结构。避免在较小攻角下导弹头1部发生流动分离。所述鸭舵3为梯形板状结构；鸭舵3的外边缘采用倒圆角结构，使得气流方向能够较为平滑地过渡。4个鸭舵3采用+型布局或×型布局。尾舵4为梯形板状结构；尾舵4的外边缘采用倒圆角结构；4个尾舵4布局对应与4个鸭舵3的布局相同。在翻转初始时刻折叠，以减小静稳定力矩，加快翻转速度。
如图2所示为尾舵偏折示意图，由图可知，4个尾舵4与弹身2侧壁的接触处设置有翻转机构；实现尾舵4向弹身侧壁方向的偏折旋转。
导弹翻转原理：
鸭舵3提供静不稳定气动力矩，尾舵4提供静稳定力矩，对于质心比较靠后的导弹，在小攻角下，弹身2也能提供一定的静不稳定气动力距。在初始时刻，由于尾舵4处于折叠状态，此时鸭舵3起主要作用，为导弹加速旋转提供气动力矩。
快速自翻转导弹的运动过程为：
初始时刻，4个尾舵4沿顺时针方向偏折90°，尾舵4的侧壁贴附在弹身2的侧壁；预置初始攻角a，通过弹身2和4个鸭舵3提供的不稳定气动力矩，导弹从静止开始加速沿俯仰方向旋转；经t时间后，导弹到达指定角度时，发动机点火，尾舵4张开，进行攻击。
预置初始攻角a为0.5°-1.5°；指定角度为导弹头部1反转180°。t为0.6-1.4s。实现了导弹在“1秒量级”时间内调头攻击的机动动作。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：包括导弹头部(1)、弹身(2)、4个鸭舵(3)和4个尾舵(4)；其中，弹身(2)为柱体结构；导弹头部(1)同轴固定安装在弹身(2)的头端；4个鸭舵(3)固定安装在弹身(2)头端的侧壁处；4个鸭舵(3)沿弹身(2)周向均匀分布；4个尾舵(4)固定安装在弹身(2)尾端的侧壁处；4个尾舵(4)沿弹身(2)周向均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述的导弹头部(1)为球锥结构或钝锥结构。
3.根据权利要求2所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述鸭舵(3)为梯形板状结构；鸭舵(3)的外边缘采用倒圆角结构。
4.根据权利要求3所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述4个鸭舵(3)采用+型布局或×型布局。
5.根据权利要求4所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述尾舵(4)为梯形板状结构；尾舵(4)的外边缘采用倒圆角结构；4个尾舵(4)布局对应与4个鸭舵(3)的布局相同。
6.根据权利要求5所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：4个尾舵(4)与弹身(2)侧壁的接触处设置有翻转机构；实现尾舵(4)向弹身侧壁方向的偏折旋转。
7.根据权利要求6所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述快速自翻转导弹的长度与直径比为16-22；导弹质心距导弹头部(1)顶端的距离为55％弹长。
8.根据权利要求7所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述快速自翻转导弹的运动过程为：
初始时刻，4个尾舵(4)沿顺时针方向偏折90°，尾舵(4)的侧壁贴附在弹身(2)的侧壁；预置初始攻角a，通过弹身(2)和4个鸭舵(3)提供的不稳定气动力矩，导弹从静止开始加速沿俯仰方向旋转；经t时间后，导弹到达指定角度时，发动机点火，尾舵(4)张开，进行攻击。
9.根据权利要求8所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述预置初始攻角a为0.5°-1.5°；指定角度为导弹头部(1)反转180°。
10.根据权利要求9所述的一种快速自翻转导弹布局，其特征在于：所述t为0.6-1.4s。
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