CN118004419A - 一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，包括内埋弹舱本体，在装载小型弹类飞行器时，通过可拆卸的隔板将内埋弹舱本体横向隔断为前舱和后舱用于分别装载小型弹类飞行器；在装载大型弹类飞行器时，将隔板拆除。本发明提出一种新的基于嵌入式可装卸隔断的内埋弹舱，投放小弹时在弹舱中部安装隔板，通过流动控制实现小弹的安全分离；需投放大弹时无需安装隔板，保持原弹舱构型，不影响大弹的安全分离。本发明可以实现内埋弹舱大弹和小弹的安全分离兼容性。
Description
技术领域
本发明属于航空飞行器多体分离技术领域，尤其涉及一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱。
背景技术
为满足隐身和减阻的需求，先进战机通常采用内埋弹舱系统，将弹类飞行器装载于飞机内部的内置弹舱中。然而，当内埋弹舱打开、准备投放弹类飞行器时，弹舱会受到激波、漩涡等复杂流动的影响，弹的分离轨迹与姿态容易受到弹舱复杂流动的影响。弹类飞行器从战机分离（简称机弹分离）时通常要求弹在分离过程中不能呈现较大抬头姿态，一旦抬头姿态较大，弹在升力和抬头力矩的作用下分离姿态失稳可能会与飞机发生碰撞。
内埋弹舱在设计时优先保证大型弹类飞行器（简称大弹）的分离安全性，然而战机需兼备投放多种尺寸弹类飞行器的能力，当内埋弹舱投放小型弹类飞行器（简称小弹）时，通常分为前站位、后站位两组装载。然而，由于弹舱剪切层扰动影响，弹舱后站位的小弹在投放分离过程中通常呈现严重的抬头姿态，轻则导致姿态失控，重则与飞机碰撞造成机毁人亡的惨痛事故。因此，目前机弹分离过程中内埋弹舱虽然可以实现大弹的安全分离，但是很难兼容小弹的分离安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，实现大弹和小弹的安全分离兼容性。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，包括内埋弹舱本体，在装载小型弹类飞行器时，通过可拆卸的隔板将内埋弹舱本体横向隔断为前舱和后舱用于分别装载小型弹类飞行器；在装载大型弹类飞行器时，将隔板拆除。
作为一种改进，所述隔板垂直设置在内埋弹舱本体中部，使得前舱和后舱长度相等。
作为一种进一步的改进，所述内埋弹舱本体侧壁和顶壁上开有安装槽，所述隔板卡接于安装槽内并利用插销固定。
作为另一种更进一步的改进，所述隔板的高度为内埋弹舱本体深度的0.8~0.9倍。
作为一种改进，所述隔板的厚度为其最小可承受厚度的1.3~2倍。
作为一种改进，所述最小可承受厚度的获取方法包括：
基于飞行器投放的典型来流条件，根据来流马赫数与投放高度计算来流动压，获取最大来流动压对应的马赫数和高度；
根据最大来流动压对应的马赫数和高度解算流场，获得最大动压下的载荷；
根据载荷以及隔板的材质计算隔板的最小可承载厚度。
作为一种改进，利用公式：
Pd=1/2ρV2
计算来流动压；其中，Pd为来流动压，V为来流速度，ρ为空气密度；所述空气密度根据高度获取。
作为一种改进，利用公式：
V=M*a
计算来流速度；其中，M为马赫数，a为当地声速。
作为一种改进，所述隔板由铝合金或者碳纤维板制作。
本发明还提供一种飞行器，所述飞行器上设置有上述适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱。
本发明的有益之处在于：
1、本发明通过在弹舱中部安装一块嵌入式的、可装卸的隔板，将一个大的内埋弹舱隔断为两个小的、独立的内埋弹舱，改变原弹舱中旋涡和剪切层等流场结构，使小弹在投放过程中呈现小幅低头姿态，解决后站位小弹由于抬头姿态过大引起的投放安全性问题。
2、本发明提出的内埋弹舱嵌入式隔板安装方式，仅在弹舱侧壁设计嵌入式凹槽，采用插销和凹槽实现各个方向的固定，不占用弹舱内部空间，具有结构简单、装卸方便、工程实用的优点。
3、现有的技术方案虽然可以实现大弹的投放分离安全性，但是针对后站位小弹缺乏安全分离流动控制方法，不能实现大弹和小弹的投放兼容性。本发明提出一种新的基于嵌入式可装卸隔断的内埋弹舱，投放小弹时在弹舱中部安装隔板，通过流动控制实现小弹的分离安全性；需投放大弹时无需安装隔板，保持原弹舱构型，不影响大弹的安全分离。本发明可以实现内埋弹舱大弹和小弹的投放兼容性。
附图说明
图1是现有内埋弹舱后站位小弹投放分离技术方案图。
图2是现有内埋弹舱投放分离方案后站位小弹受旋涡干扰图。
图3是现有内埋弹舱投放分离方案后站位小弹分离轨迹示意图。
图4是现有内埋弹舱投放分离方案后站位小弹分离姿态图。
图5是本发明的结构示意图。
图6是本发明的局部放大图。
图7是本发明一种基于嵌入式可装卸隔断的后站位小弹装载图。
图8是本发明一种基于隔断的内埋弹舱后站位小弹受旋涡/剪切层干扰示意图。
图9是本发明一种基于嵌入式可装卸隔断的后站位小弹分离轨迹示意图。
图10是本发明一种基于嵌入式可装卸隔断的后站位小弹分离姿态图。
图中标记：1飞行器、2内埋弹舱本体、3隔板、4插销。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，现有的内埋弹舱在装载小型弹类飞行器时，分为前后两排。前排小弹由于前方有内埋弹舱前壁的阻挡，在分离时受到的漩涡干扰较小。而后排的小弹由于距离内埋弹舱前壁较远，小弹与前壁之间的空腔会形成漩涡使得小弹在投放的时候“抬头”从而造成危险，如图2所示。
如图3、图4展示了现有技术中内埋弹舱投放分离方案后站位小弹分离轨迹以及分离姿态。可见，内埋弹舱的剪切层冲击到弹舱尾部，在弹舱底部形成局部高压，在逆压梯度的作用下在弹舱内部形成大型旋涡，容易促使小弹形成抬头力矩。分离0.30时弹类飞行器已经有30°的抬头姿态。分离0.37s时小弹抬头姿态为84°，接近竖直状态，严重威胁飞机安全。
为了解决上述技术问题，如图5、图6所示，本发明提供一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，包括内埋弹舱本体2，在装载小型弹类飞行器时，通过可拆卸的隔板3将内埋弹舱本体2横向隔断为前舱和后舱用于分别装载小型弹类飞行器；在装载大型弹类飞行器时，将隔板3拆除。
本发明的原理在于：当投放小弹时，在弹舱中部安装可装卸的隔板3，将原先大的内埋弹舱隔断为两个小的、独立的内埋弹舱即前舱和后舱，改变原弹舱中旋涡和剪切层等流场结构，使小弹在投放过程中呈现小幅低头姿态，提高小弹投放分离的安全性。当投放大弹时，将隔板3拆除即可，保持原弹舱构型，不影响大弹的安全分离，从而实现大弹和小弹的安全分离兼容性。
本实施例中，所述隔板3垂直设置在内埋弹舱本体2中部，使得前舱和后舱长度相等，便于在前舱和后舱中各放置一排小弹。
另外，为了方便拆卸和安装，本实施例中所述内埋弹舱本体2侧壁和顶壁上开有安装槽，所述隔板3卡接于安装槽内并利用插销4固定。安装槽为嵌入式，在拆除隔板3后也不会阻碍大弹的装载。安装槽宽度与隔板3厚度相等，使得安装槽与隔板3紧配合，实现隔板3在飞行器1轴向和侧向的定位，嵌入式安装槽与隔板垂直于弹舱底部与来流方向。插销4位于隔板3的下方，用于隔板3纵向的固定。通过安装槽与插销4配合，使得隔板3在纵向、横向以及轴向上均被固定。并且安装槽与插销4的方式便于拆装，在切换大小弹时可以快速的拆除或者安装隔板3。
在本实施例中，所述隔板3的高度为内埋弹舱本体2深度的0.8~0.9倍。隔板下沿与内埋弹舱开口平面之间具有一定的距离，避免隔板阻碍内埋弹舱舱门关闭。同时，在避免形成漩涡的前提下，尽量的减重。
另外，在保持结构强度的基础上，本实施中对隔板3的厚度也有一定的限制，即所述隔板3的厚度为其最小可承受厚度的1.3~2倍。一方面可以少占用弹舱体积，另一方面减少飞行器上天的重量。
本实施中，获取所述隔板3最小可承受厚度的方法包括：
S1基于飞行器投放的典型来流条件，根据来流马赫数与投放高度计算来流动压，获取最大来流动压对应的马赫数和高度。
飞行器在投弹时候的典型来流条件是多种多样的，需要获取其中最大的来流动压。来流条件包括马赫数以及投放高度，根据马赫数可以计算来流速度，根据投放高度可以计算空气密度。通过空气密度和来流速度可以计算出来流动压，并从多个来流动压中选择最大的来流动压，并获取相应的马赫数和高度。
具体地，利用公式：
Pd=1/2ρV2
计算来流动压；其中，Pd为来流动压，V为来流速度，ρ为空气密度；所述空气密度根据高度获取。
利用公式：
V=M*a
计算来流速度；其中，M为马赫数，a为当地声速，已知高度后可由标准大气表查出。
S2根据最大来流动压对应的马赫数和高度解算流场，获得最大动压下的载荷。
在获得最大动压对应的马赫数和高度后，采用NNW-FlowStar流场计算软件解算流场，得到隔板在最大动压来流条件下的载荷。
S3根据载荷以及隔板的材质计算隔板的最小可承载厚度。
在相同的载荷下，不同材质的最小承载厚度是不同的。本实施例中，隔板的材质优选为铝合金或者碳纤维板，其强度高、重量轻。根据载荷和选用的材质，通过有限元法计算出隔板的最小可承载厚度。
如图7所示，需投放小弹时，将隔板嵌入到凹槽中，用凹槽和插销实现隔板在飞机轴向、侧向和纵向的定位。隔板将原先大的内埋弹舱隔断为两个小的、独立的内埋弹舱。如图8所示，本实施例中隔板阻碍了剪切层气流向舱内的运动，阻断了原先舱内大型旋涡，减缓了剪切层与旋涡流动对弹类飞行器和弹舱底部的影响。图9所示为本发明一种基于嵌入式可装卸隔断的后站位小弹分离轨迹示意图，图10所示为本发明一种基于嵌入式可装卸隔断的后站位小弹分离姿态图，小弹在分离过程中呈现轻微低头姿态，分离0.3s时弹类飞行器低头姿态仅为3.0°，对飞行器无安全威胁。
另外，本发明还提供一种飞行器1，所述飞行器1上设置有上述适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：包括内埋弹舱本体，在装载小型弹类飞行器时，通过可拆卸的隔板将内埋弹舱本体横向隔断为前舱和后舱用于分别装载小型弹类飞行器；在装载大型弹类飞行器时，将隔板拆除。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述隔板垂直设置在内埋弹舱本体中部，使得前舱和后舱长度相等。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述内埋弹舱本体侧壁和顶壁上开有安装槽，所述隔板卡接于安装槽内并利用插销固定。
4.根据权利要求1所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述隔板的高度为内埋弹舱本体深度的0.8~0.9倍。
5.根据权利要求1所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述隔板的厚度为其最小可承受厚度的1.3~2倍。
6.根据权利要求5所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述最小可承受厚度的获取方法包括：
基于飞行器投放的典型来流条件，根据来流马赫数与投放高度计算来流动压，获取最大来流动压对应的马赫数和高度；
根据最大来流动压对应的马赫数和高度解算流场，获得最大动压下的载荷；
根据载荷以及隔板的材质计算隔板的最小可承载厚度。
7.根据权利要求6所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：利用公式
Pd=1/2ρV2
计算来流动压；其中，Pd为来流动压，V为来流速度，ρ为空气密度；所述空气密度根据高度获取。
8.根据权利要求7所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于利用公式：
V=M*a
计算来流速度；其中，M为马赫数，a为当地声速。
9.根据权利要求1所述的一种适用于多弹种安全分离的隔断式内埋弹舱，其特征在于：所述隔板由铝合金或者碳纤维板制作。
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