CN117360764B - 一种凸台侧面平窗导引头结构及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸台侧面平窗导引头结构及飞行器，涉及飞行器技术领域。凸台侧面平窗导引头结构，包括共轴的、依次连接的球头、第一锥结构和第二锥结构，还包括凸台结构和窗口结构。其中，凸台结构位于第一锥结构的周面和第二锥结构的周面，且凸台结构的顶面凸出于第一锥结构的周面和第二锥结构的周面，经过第一锥结构轴线的平面中，凸台结构的顶线与第一锥结构的母线夹角、凸台结构的顶线与第二锥结构的母线夹角均为非零夹角；窗口结构包括窗框结构和用于供光学信号穿过的窗板，窗框结构位于凸台结构的中部，且窗框结构的中部具有通孔，窗板嵌合于通孔中。使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能较强。

Description

一种凸台侧面平窗导引头结构及飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体地说，涉及一种凸台侧面平窗导引头结构及飞行器。

背景技术

气动光学效应指飞行器高速飞行时，空气由于受到压缩，流场非均匀性导致密度非均匀，光学窗口由于受到气动加热导致温度非均匀，流场与窗口玻璃从而形成折射率非均匀光学介质，光学信号穿过流场和窗口时由于介质的不均匀发生复杂的折射，导致信号衰减。

大气层内反导系统的导引头最高速度可超过10倍音速，其与空气的高速摩擦产生的热量严重影响光学头罩的机械性能和光学性能，因此，高速导引头为避开头部强激波大密度梯度和高热流环境，通常会在导引头的侧面开窗，安装平面光学玻璃，称为侧平窗导引头。但是，如此设置，由于导引头高速飞行，空气与光学窗口的强烈摩擦，使得窗口玻璃温度升高，窗口产生的热辐射形成辐射噪声，降低导引头的信噪比，影响探测器对飞行器的识别跟踪。

综上所述，如何提高飞行器的识别跟踪性能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种凸台侧面平窗导引头结构，使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能较强。

本发明的另一目的是提供一种包括上述凸台侧面平窗导引头结构的飞行器。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种凸台侧面平窗导引头结构，包括共轴的、依次连接的球头、第一锥结构和第二锥结构，还包括：

凸台结构，位于所述第一锥结构的周面和所述第二锥结构的周面，且所述凸台结构的顶面凸出于所述第一锥结构的周面和所述第二锥结构的周面，经过所述第一锥结构轴线的平面中，所述凸台结构的顶线与所述第一锥结构的母线夹角、所述凸台结构的顶线与所述第二锥结构的母线夹角均为非零夹角；

窗口结构，包括窗框结构和用于供光学信号穿过的窗板，所述窗框结构位于所述凸台结构的中部，且所述窗框结构的中部具有通孔，所述窗板嵌合于所述通孔中。

优选的，所述凸台结构靠近所述球头的端部为箭头型结构。

优选的，所述凸台结构远离所述第二锥结构的端部还具有切削面结构，所述切削面结构与所述窗框结构的端部周面相交；

和/或，所述窗框结构的顶面、所述切削面结构的顶面均为平面。

优选的，所述切削面结构的一端位于所述球头与所述第一锥结构的交线位置。

优选的，所述通孔为长条型孔，且所述通孔的两端均具有圆角。

优选的，所述通孔中部的宽度与所述第二锥结构的最大直径之比为2:7；

和/或，所述通孔的长度与所述第二锥结构的长度之比为41:38。

优选的，所述窗框结构的形状与所述通孔的形状相同，且所述窗框结构长边各处的壁厚相等；

和/或，所述窗框结构长边的壁厚与所述通孔的宽度之比为2:15。

优选的，所述第一锥结构母线与水平方向的夹角为18度，所述第二锥结构母线与水平方向的夹角为12度，所述窗板的顶面与水平方向的夹角为15度。

优选的，所述窗板为蓝宝石板。

一种飞行器，包括上述任一项所提供的凸台侧面平窗导引头结构。

本发明提供的凸台侧面平窗导引头结构，第一锥结构和第二锥结构共轴设置即形成双锥结构，且在第一锥远离第二锥的一端设置共轴的球头；而在第一锥结构和第二锥结构的周面具有凸台结构，且凸台结构的顶面高出第一锥结构的周面和第二锥结构的周面，则凸台结构与第一锥结构、第二锥结构之间形成台阶；在经过第一锥结构、第二锥结构轴线平面中，凸台结构顶线及其延长线与第一锥结构母线及其延长线、第二锥结构母线及其延长线均相交。

在凸台结构的中部设置窗口结构，窗口结构中窗框结构用于支撑窗板，窗口结构可以是嵌合在凸台结构的分体结构或与凸台结构为一体的结构，在窗框结构中部的通孔中嵌合窗板，从而使得该导引头结构可以通过光信号传输信息。

该导引头结构在高速穿行时，相向该导引头结构流动的气流在球头处会形成激波向后流动，在在凸台结构的边缘位置，气流会沿凸台结构的高度方向产生膨胀分离，且剩余气流会沿凸台结构周面的边缘导向两侧，使得窗板上方形成局部压力、密度、温度相对低的区域，该导引头结构的信噪比较低，有效提高使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供具体实施例的正视图；

图3为本发明所提供具体实施例的俯视图；

图4为本发明所提供具体实施例的气体纵向流动示意图；

图5为本发明所提供具体实施例的气体横向流动示意图。

图1-图5中，附图标记包括：

10为球头、11为第一锥结构、12为第二锥结构；

20为凸台结构、21为切削面结构；

30为窗口结构、31为窗框结构、32为窗板、33为圆角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

本发明的核心是提供一种凸台侧面平窗导引头结构，使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能较强。本发明的另一核心是提供一种包括上述凸台侧面平窗导引头结构的飞行器。

请参考图1至图5，本发明提供了一种凸台侧面平窗导引头结构，包括共轴的、依次连接的球头10、第一锥结构11和第二锥结构12，还包括凸台结构20和窗口结构30。

其中，凸台结构20位于第一锥结构11的周面和第二锥结构12的周面，且凸台结构20的顶面凸出于第一锥结构11的周面和第二锥结构12的周面，经过第一锥结构11轴线的平面中，凸台结构20的顶线与第一锥结构11的母线夹角、凸台结构20的顶线与第二锥结构12的母线夹角均为非零夹角；窗口结构30包括窗框结构31和用于供光学信号穿过的窗板32，窗框结构31位于凸台结构20的中部，且窗框结构31的中部具有通孔，窗板32嵌合于通孔中。

如图1所示，第一锥结构11和第二锥结构12共轴设置即形成双锥结构，且在第一锥结构11远离第二锥结构12的一端设置共轴的球头10；而在第一锥结构11和第二锥结构12的周面具有凸台结构20，凸台结构20的顶面可以为平面或弧形曲面等，且凸台结构20的顶面高出第一锥结构11的周面和第二锥结构12的周面，则凸台结构20与第一锥结构11、第二锥结构12之间形成台阶；在经过第一锥结构11、第二锥结构12轴线平面中，凸台结构20顶线及其延长线与第一锥结构11母线及其延长线、第二锥结构12母线及其延长线均相交。

在凸台结构20的中部设置窗口结构30，窗口结构30中窗框结构31用于支撑窗板32，窗口结构30可以是嵌合在凸台结构20的分体结构或与凸台结构20为一体的结构，在窗框结构31中部的通孔中嵌合窗板32，从而使得该导引头结构可以通过光信号传输信息，值得说明的是，窗框结构31的顶面可以为平面或弧形顶面等，窗板32可以为平板或弧形板等。

该导引头结构在高速穿行时，相向该导引头结构流动的气流在球头10处会形成激波向后流动，纵向方面，如图4所示，气流会在凸台结构20的边缘位置产生膨胀分离，横向方面，如图5所示，气流会在凸台结构20的边缘位置导向两侧，使得窗板32上方形成局部压力、密度、温度相对低的区域，该导引头结构的信噪比较低，有效提高使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能；再者，经实践检验，在气流与窗口共同作用下，该导引头结构收发图像的偏移量较小，且图像强度衰减较弱，既有利接收高质量的图像，又有利于精确观察并定位目标。

在上述实施例的基础之上，凸台结构20靠近球头10的端部为箭头型结构，凸台结构20的左端为如图3所示的箭头型，如此设置，有利于引导气流向两侧流动，以保证窗板32上方为低温、低压力、低密度区域。

在上述实施例的基础之上，凸台结构20远离第二锥结构12的端部还具有切削面结构21，切削面结构21与窗框结构31的端部周面相交。

如图2所示，切削面结构21在凸台结构20的左端，窗口结构30在凸台结构20的右端，切削面结构21的顶面高度低于窗框结构31的顶面高度，如图2所示，使得切削面结构21的右端与窗框结构31左端的周面相交，从而窗框结构31的左端与切削面结构21之间形成阶梯。

该导引头结构在高速穿行时，相向该导引头结构流动的气流在球头10处会形成激波向后流动，纵向方面，如图4所示，气流会在切削面结构21靠近球头10的端部发生第一次膨胀分离，然后会在窗框结构31的边缘位置产生第二次膨胀分离，横向方面，如图5所示，气流会在切削面结构21靠近球头10的端部开始，将气流第一次导向两侧，然后会在的窗框结构31的边缘位置开始，将气流第二次导向两侧，进一步降低窗板32上方局部压力、密度、温度，进一步提高使用该导引头结构的飞行器的识别跟踪性能，且进一步减小该导引头结构收发图像的偏移量、图像强度衰减程度。

在一些实施例中，窗框结构31的顶面、切削面结构21的顶面均为平面，如图1所示，如此设置，有利于第一锥结构11、第二锥结构12内腔中仪器的布置。

在上述实施例的基础之上，切削面结构21的一端位于球头10与第一锥结构11的交线位置，如图1至图3所示，使用时，有利于引导气流顺畅流动，以降低该导引头结构的飞行阻力。

在上述任一项实施例的基础之上，通孔为长条型孔，且通孔的两端均具有圆角33，通孔的形状如图1和图3所示，则光信号可通过长条型窗口射入或射出该导引头结构的内腔，如此设置，有利于将光信号可穿过区域扩大化。

在上述实施例的基础之上，通孔中部的宽度与第二锥结构12的最大直径之比为2:7，以上述比例设置通孔时，如图3所示，如此设置，既有效将光信号可穿过区域扩大化，又不会对该导引头结构产生较大的飞行阻力。

在一些实施例中，通孔的长度与第二锥结构12的长度之比为41:38如此设置，进一步将将光信号可穿过区域扩大化。

在上述实施例的基础之上，窗框结构31的形状与通孔的形状相同，且窗框结构31长边各处的壁厚相等；和/或，窗框结构31长边的壁厚与通孔的宽度之比为2:15。

如图3所示，窗框结构31的周面形状也为长条型，如此设置，有利于引导相向气流的流动方向，以有效保证窗板32上方区域的信噪比较低，且不会对该导引头结构产生较大的飞行阻力。

在上述任一项实施例的基础之上，第一锥结构11母线与水平方向的夹角为18度，第二锥结构12母线与水平方向的夹角为12度，窗板32的顶面与水平方向的夹角为15度。如此设置，该导引头结构的飞行阻力较低，且在传输图像质量合格的前提下，入射角度有效范围为30-60度，有效范围较大，有利于保证信号的传输。值得说明的是，入射角度为入射线与窗板32法线方向之间的角度。

在上述任一项实施例的基础之上，窗板32为蓝宝石板，蓝宝石材质的窗板32，有利于保证窗板32的功能。

除了上述凸台侧面平窗导引头结构，本发明还提供一种包括上述实施例公开的凸台侧面平窗导引头结构的飞行器，该飞行器的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，上文所述的诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序；上文所述的“上表面、下表面、顶部、底部”以及方位词“上、下、左、右”都是基于说明书附图所定义的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的凸台侧面平窗导引头结构及飞行器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种凸台侧面平窗导引头结构，包括共轴的、依次连接的球头（10）、第一锥结构（11）和第二锥结构（12），其特征在于，还包括：

凸台结构（20），位于所述第一锥结构（11）的周面和所述第二锥结构（12）的周面，且所述凸台结构（20）的顶面凸出于所述第一锥结构（11）的周面和所述第二锥结构（12）的周面，经过所述第一锥结构（11）轴线的平面中，所述凸台结构（20）的顶线与所述第一锥结构（11）的母线夹角、所述凸台结构（20）的顶线与所述第二锥结构（12）的母线夹角均为非零夹角；

窗口结构（30），包括窗框结构（31）和用于供光学信号穿过的窗板（32），所述窗框结构（31）位于所述凸台结构（20）的中部，且所述窗框结构（31）的中部具有通孔，所述窗板（32）嵌合于所述通孔中。

2.根据权利要求1所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述凸台结构（20）靠近所述球头（10）的端部为箭头型结构。

3.根据权利要求2所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述凸台结构（20）远离所述第二锥结构（12）的端部还具有切削面结构（21），所述切削面结构（21）与所述窗框结构（31）的端部周面相交；

和/或，所述窗框结构（31）的顶面、所述切削面结构（21）的顶面均为平面。

4.根据权利要求3所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述切削面结构（21）的一端位于所述球头（10）与所述第一锥结构（11）的交线位置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述通孔为长条型孔，且所述通孔的两端均具有圆角（33）。

6.根据权利要求5所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述通孔中部的宽度与所述第二锥结构（12）的最大直径之比为2:7；

和/或，所述通孔的长度与所述第二锥结构（12）的长度之比为41:38。

7.根据权利要求6所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述窗框结构（31）的形状与所述通孔的形状相同，且所述窗框结构（31）长边各处的壁厚相等；

和/或，所述窗框结构（31）长边的壁厚与所述通孔的宽度之比为2:15。

8.根据权利要求1至4任一项所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述第一锥结构（11）母线与水平方向的夹角为18度，所述第二锥结构（12）母线与水平方向的夹角为12度，所述窗板（32）的顶面与水平方向的夹角为15度。

9.根据权利要求1至4任一项所述的凸台侧面平窗导引头结构，其特征在于，所述窗板（32）为蓝宝石板。

10.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的凸台侧面平窗导引头结构。