CN1523318A - 末敏弹药和飞行器用的气动十字旋翼和环形尾翼 - Google Patents

Abstract

一种用于现代武器系统的末敏弹药、炸弹、炮弹和飞行器的气动十字旋翼和环形尾翼是在弹体或机体上设有环形可滚转的安装架，增距小型火箭发动机和尾锥部加尾锥装整流尾锥罩，内置自动控制装置。是一种结构简单空气动力特性良好的增距末敏弹药和飞行器的有效升力装置。

Description

末敏弹药和飞行器用的气动十字旋翼和环形尾翼

所属领域：

一种用于末敏弹药的增距火箭和气动十字旋翼的发明是航空炸弹或饱弹的飞行滑翔增距装置。属于现代弹道式武器领域。

背景技术：

现代武器系统的弹道式制导武器已经从各种形式的导弹发展到将普通炸弹、炮弹等弹药改造成可控的制导炸弹或炮弹，通常称作末敏弹药系列。以其制造成本低、结构简单、容易制造和方便使用而在现代战争中有很高的战略战术上的价值，其地位十分重要。然而众所周知，在老式的航空炸弹或火炮炮弹上加装诸如制导系统、助推系统和为增距加装弹翼等方面的困难是显而易见的，除了将上述附加装置以捆绑方式之外势必无法进行机械加工或焊接加工，既或可以加装弹翼、该弹翼也必须在发射前呈折叠状态，而且弹体本身可提供的空间和位置有许多限制条件，一句话现有技术几乎无法在弹体上加装合适的弹翼，结构布局的困难限制了末敏弹药的改造进程，迄今为止未见世界各强大军事力量的国家有众多巧妙的末敏弹药问世。

发明内容：

本发明的主要内容在于提出一种不同种类的末敏弹药实用的技术方案，对于增加末敏弹药原有弹道的距离有突出的明显的作用。

本发明采取的技术方案是在航空炸弹或火炮炮弹的弹体上加装用气动力展开的十字旋翼和尾部的环翼，通过加装的这种事先叠放在体积很小的长方型弹翼盒内的多片锥型节翼，而在需要时起动盒内固体燃料引燃释放出大量的高压气体从而展开获得大面积的弹翼的方法是本发明气动十字旋翼的主要措施之一，它可在瞬间使附在弹体下方或四周小盒内的叠放弹翼迅速展开，使弹体在获得大面积的弹翼之后可以以滑翔或加助推火箭飞行的方式增加弹体的弹道距离，充分利用弹体投放时的高度、速度能量对远方的敌后目标实施打击。从而简单有效的提高了现有武器的性能，是一项实用的新式武器。

本发明的具体措施之一是在弹体纵向长度质心附近的中间部位设置一个安装弹翼的可转动圆环，圆环的内环套在弹体的外圆上，在环外有滚动的钢珠与镶有装置叠放气动翼的长方型小盒状的容器的外环构成可在弹体外围转动的圆环，当气动翼展开时可在环上形成四个互相垂直按十字型设置的弹翼，装弹翼锥节的容器内置有固体叠氮化钠等燃料，点燃后可释放大量的高压无害的氮气，可在五十毫秒内迅速而平顺的充满与弹翼平面形状相似的高强度胶囊，胶囊的外部附以多节按锥度大小的顺序制造的节锥形中空翼的一段组成伸展成一面完整的弹翼。而现有的航空器的可变翼却远远的没有这样容易的装在弹体上，也无法在很小的空间中安置，而弹翼即飞行器翼面的展开需要齿轮机构、液压机构、昂贵复杂、重量大，难以装置在弹体上。而本发明的呈十字形向弹体四个方向伸展的气动弹翼却可以给弹体提供相当大的升力。同时可旋转的无控的十字翼的布局对于确保垂直平面内的机动能力有明显的优点。在环形尾翼内设置的垂直和水平尾翼及相应的舵面可控制俯仰和横侧安定性，操纵系统结构简单，弹体上加装的惯性导航等自动控制装置响应速度快而敏捷。十字形弹翼的布局也可以设置成可在翼面做横向转动的弹翼，即全动式弹翼，弹翼的位置靠近弹体的质心，弹翼的水平转动可起操纵面的作用，尾翼的环翼起稳定水平尾翼安定面的作用。这样布置的十字翼即可绕弹体在弹体外环上旋转消除侧向力干扰，避免偏航，又可应用弹翼横轴水平转动调整飞行仰角、纠正偏航、保持直线飞行的特点。总之当弹翼需要调整动作时均不影响弹体的轴向姿态和空间位置，是使飞行姿态平顺稳定的有效措施。

本发明的弹体尾翼设置的方向舵面、升降舵面呈十字状装置在尾部圆环尾翼的内部空间里，分别固定在弹体加装的尾锥整流罩体上，尾锥内安装有电源、中央计算机处理器及GPS卫星定位、惯性导航等自动控制装置、末制导用的圆环形降落伞等相关设施。

本发明的主翼十字形的气动弹翼的安装方式也可以完全照样以几何相似原理做小些的十字翼装在弹体尾部。这时弹体有两个大小不等但结构却完全相同，性能也相似的十字旋翼，而弹体的飞行滑翔性能仍能得到保证。此外由于战争格斗的需要，上述仅靠增加翼面积加大升力滑翔增距的效果仍是有局限性的，欲加大投掷距离，本发明便在弹体的外环上装有固体火箭发动机，利用火箭的推力大幅增加弹体的飞行速度。适当推重比的火箭发动机明显提高了末敏弹药的综合性能。本发明采取的技术方案是在弹体的圆周长度和十字旋翼的中间位置安装与弹体长度相当的小直径的固体火箭以捆绑方式安装，同时占有很少的宝贵空间。通过上述助推火箭和加装弹翼的布置方式的本发明的技术方案成功的改造了陈旧的老式弹药成为新式威力大增的武器。与昂贵的现代导弹相比其制造成本低、维护简单，发射使用都有明显的优点。

综上所述的本发明是一项有突出特点和实质进步的完整的技术方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明十字旋翼和环形尾翼结构俯视示意图

图2是本发明技术方案十字旋翼展开前结构的前视示意图

图3是本发明的技术方案十字旋翼展开后的前视示意图

图4是本发明展开前分别安装的十字旋翼的前视示意图

图5本发明第二个实施例的俯视示意图

图6是本发明第三个实施例火炮十字弹翼升力套筒的侧视结构示意图

图中1.弹体，2.气动十字旋翼，3.火箭发动机，4.环状安装架，5.弹翼叠放盒，6.弹翼盒锁扣，7.弹翼形胶囊，8.尾锥整流罩，9.垂直尾翼，10.水平尾翼，11.方向舵，12.升降舵，13.尾部导向环，14.环状尾翼安装架，15.梯形水平尾翼，16.梯形立尾翼，17.水平升降舵，18.尾部气动翼叠放盒，19.尾翼转动轴，20.火炮炮口，21.火炮炮弹；22.弹翼升力套筒，23.十字炮弹翼，24.升力套筒后半部分，25.惯性导航系统，26.小型火箭发动机，27.整体控制舵面。

具体实施方式

本发明的第一个实施例是在空军500公斤级的常规炸弹上制作的。该弹全长1500毫米，炸弹的外径500毫米，飞机投放设定高度为10000米。该弹装置本发明的结构之后通过惯性和动力滑翔可增距25至公里。大幅加大投弹距离的同时，自动控制系统的末敏装置也提高了命中目标的准确度。

如图1本发明十字旋翼和环形尾翼结构俯视示意图所示的在500公斤级炸弹的弹体(1)上装有四个气动十字旋翼(2)、火箭发动机(3)、环状安装架(4)由内外环和内外环中间的钢珠组成一个类似轴承的可自由转动的安装四个弹翼呈相互垂直的十字状，这时弹体(1)实质上已成为机身，十字弹翼是这个飞行器的主翼。安装架(4)的内环面上依次沿轴向分段涂有强力金属胶若干段，易熔合金若干段，铜合金内径段对弹体(1)的外径设置过盈量若干毫米，装配时从轴向压入弹体(1)的径向定位位置，使安装环通过胶合、低温  焊和过盈配合等三种连接方式捆绑成一个整体。或者用九十度的四段弧长和轴向长度与环状安装架相等的弹翼钢板箍沿径向以螺栓连接。采取这种技术方案主要是为保证弹翼(2)与弹体(1)的垂直安装精确度和滚动的整体内外环的圆度。当弹翼(2)在弹体(1)上通过环状安装架(4)受到侧风或外力干扰时会产生自由旋转，而弹体(1)不受弹翼旋转力矩的影响，使弹体(1)稳定保持航迹的直线性，可有效防止水平蛇行飞行和蛇行抖震。同时由于十字旋翼的垂直翼面积相对较大，弹道的直线性好，特别有利自动巡航装置提高命中精度。而现在技术方案中如果采用大面积的垂直方向的面积在横侧安定性好的同时受侧风影响时的力矩也大，遇有侧风反而不易改出偏航状态。本发明的旋转十字翼的技术方案可在飞行滑翔中自动消除外力干扰保持大垂直翼面积直线性好的优点。十字翼旋转消除了外力而弹体却未受外力偏离航线。在图2中给出了本发明十字旋翼展开前结构的前视示意图，图中圆环安装架(4)上装有四个气动翼的叠放盒(5)，依顺序集中安装在弹体(1)的正下方，而不超过弹体(1)500毫米直径的宽度，以避免弹翼盒与弹体在飞机弹仓内碰撞和互相妨碍。而在投放后接收到指令时在靠弹翼叠放盒(5)侧安装的弹性装置沿弹翼安装环外的导向槽滑向相互垂直的九十度的四个指定位置上同时有锁扣(6)固定适时待命展开。

在图3中给出了本发明的十字旋翼展开之后飞行中的弹体和弹翼布置的前视示意图。该展开的十字弹翼是靠气体做动力实现的。采取的具体技术方案是在弹翼叠放盒(5)内置有固体燃料的气体发生装置，用30克至50克固体燃料可产生30升高达每平方公分2000kpa的压力，在50毫秒内迅速将与气体发生器密封连在一起的弹翼平面以及翼型断面完全相同形状的高强度合成纤维布内外有丁氰橡胶和尼龙66复合涂层的叠放的柔性胶囊(7)充满，而在胶囊(7)外则套有顺序叠放的六节锥型平面的面是翼型中空的薄壁1.5毫米优质钢板碾压成型的各个单独的锥型翼节(8)瞬时被充满气体的柔性胶囊(7)逐个连续推出而成为与胶囊(7)形状相同大小的整面弹翼。本发明巧妙的利用高压气体和胶囊将弹翼迅速展开。而弹翼内不必设置翼肋和构架，这是既减轻结构重量又简单的弹(机)翼的成型方法，而结构强度却因高压气体的存在而大幅增加，这种新型充气的弹(机)翼有相当高刚性的同时还有很大的弹性，当受到外力干扰时，可适时衰减外来冲击和震颤，有着现有技术刚性弹(机)翼不可比拟的结构强度和空气动力特性。这种防震颤的弹翼更适合大马赫数高速飞行。

本发明的说明书附图4中给出了一种简化的十字旋翼的安装方式的前视示意图。在弹体(1)上圆环安装架(4)上按九十度分别以固定方式安装互相垂直的四个锥节翼叠放盒(5)，专供歼击机在机翼下外挂式使用。旋转与展开单独弹翼的方式与第一个实施例相同。

本发明的两个实施例的两种尾翼采取的技术方案是将尾翼弹翼作成固定在弹体(1)后加的尾锥整流罩(8)十字型的，即有垂直尾翼(9)和水平尾翼(10)，同时也有方向舵(11)和升降舵(12)的作用，然后将十字型尾翼套在一个环型的有升力翼型断面的环型的尾翼上形成整体式环状尾翼。

本发明的第二个实施例的尾翼俯视示意图如图5所视。在弹体尾部导向环(13)上设置十字旋翼的环状尾翼安装架(14)，在安装架(14)上分别固定安装九十度相互垂直的梯形水平尾翼(15)及梯形主尾翼(16)，这四面十字尾翼在展开前也是分别装在尾部气动翼叠放盒(18)内的，展开方式与第一个实施例的技术方案相同，仅在尾翼安装环内不设轴承环，因起安定面作用的尾翼不需要滚转。在翼根处设有一转动轴(19)，使单独的整个尾翼翼面(27)可绕轴(19)转动，改变仰角分别起操纵方向和升降作用，即全动式尾翼。

本发明技术方案两个航空炸弹实施例的尾部均设置了附加的整流罩，一为减少阻力；二为在其中装置自动控制装备、电源和末制导用的GPS接收机、惯性导航和降落伞等必须的设备。

本发明的第三个实施例是在大型火炮末敏弹药的炮弹上装置的技术方案。在图6中给出了火炮炮口(20)和火炮炮弹(21)及环型十字弹翼的升力套筒(22)、小型火箭发动机(26)、整体控制舵面(27)的结构侧视示意图。

首先在火炮的炮口(20)上安装以一定力矩可开启的弹翼安装用的可转动十字固定尾翼的升力套筒(22)，与第一、第二两个实施例的结构大体相似，不同的是弹翼升力套筒(22)由两部分组成，前半部是安装固定十字升力翼面的部分，是有内外环和中间滚珠轴承的，这种技术方案可以使十字炮弹翼(23)保持直线方向的稳定性，而从膛内射出时旋转的炮弹体(21)互不妨碍。十字弹翼可以大幅靠增加升力、增加炮弹弹道的纵向长度，加大射程和直线方向上的命中精度。而在炮弹升力套筒的尾翼的后半部分(24)上装有末制导需要的自动控制、GPS、惯性导航系统(25)和小型火箭发动机(26)降落伞等，以便在到达目标上空开伞，实施末制导时再次用小火箭发动机(26)的动力和控制舵面(27)改变弹道使炮弹(21)准确命中目标。本发明的这种设在火炮炮口(20)上的环状尾翼升力套筒(22)和十字炮弹翼(23)及全套自动导航定位的末制导系统即简单又具有实用性，大大改变了传统火炮的性能，巧妙的增进了武器的作战功能，十分方便的将传统火炮炮弹变成了可装备先进制导系统的智能武器。

Claims (10)

1.一种用于末敏弹药武器系统的气动十字旋翼和环形尾翼其特征是以弹(机)体为载荷并在该弹(机)体中部设置相互垂直的气动展开的十字形弹(机)翼同时在弹(机)上设置可转动的圆形安装架。将弹(机)翼固定在弹(机)体上，在弹(机)体的尾部设置环形带升力翼型的尾翼、环形翼内有垂直和水平尾翼及舵面。使之成为飞行器。

2.如取利要求1所述的末敏弹药的弹(机)体上沿纵向以捆绑方式装有火箭发动机。

3.如权利要求1所述的末敏弹药或航空器的四个气动主翼和尾翼的十字旋翼可分别垂直安装弹(机)体前后上的环状安装架上，其特征是环状安装架内内外环和中间滚动轴承构成的可使弹(机)翼旋层时不影响弹体弹道和航姿不受影响。同样方式也用于尾翼的设置。

4.如权利要求1所述的末敏弹药或航空器的四个气动十字旋翼的气动展开是设置了气源固体燃料发生装置以及与弹(机)翼形主体形状相同的高强度合成纤维胶囊用于在充满高压气体时展开弹(机)翼。其特征是该弹(机)翼展开前是叠放在弹翼盒内。弹翼的外形由多节锥形翼型状空心薄壁套筒式的锥节组成，在展开前依次叠放在弹翼盒内与胶囊的外壁紧密相连。构成由空心的薄壁弹翼蒙皮内有胶囊密封的高压气体组成承受外力并缓冲扭振的弹(机)翼。

5.如权利要求1所述的末敏弹药或飞行器的尾翼是由环形升力剖面的环翼和内置的十字形垂直和水平尾翼及舵面组成。其特征是垂直尾翼和水平尾翼是可以完全转动的翼面。通过转动操纵控制飞行姿态。

6.如权利要求1所述的末敏弹药或飞行器的尾部外加流线形整流尾锥罩一个，其特征是将全部需要用的自动控制装置和电源、末敏弹降落伞等均装入其中，不影响末敏弹药本身的完整性。

7.如权利要求1所述的末敏弹药在火炮炮弹上发射瞵时在炮口上套上十字旋翼的升力套筒环，不影响旋转的炮弹飞行状态下可支持炮弹增加弹道长度。其特征是将装有十字可旋转的弹翼升力环用一定力矩在发射前装在炮口上端，在炮弹离开炮口的同时自动套牢，飞向远方目标。升力环的后部装有全部末敏自动控制装置。

8.如权利要求1所述的末敏弹药火炮炮弹的升力套筒后半部的特征是在其中装有小型火箭发射机，在目标上空打开降落伞对扫描后由小型火箭舵面提供的能量改变弹道使炮弹命中予定目标。

9.环状安装架用胶接、过盈、机械等方法与弹(机)体捆绑成为一个整体的飞行器。

10.环状安装架可将全部气动翼叠放盒装在弹体下方或分别在四个垂直方向直接安装气动翼叠放盒和火箭发动机。

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