CN1585887A - 武器平台结构 - Google Patents

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Abstract

一种运载工具武器平台(30)包括多个炮筒组件(10)，其中，各炮筒组件包括：炮筒(11)；多个炮弹(14)，这些炮弹轴向布置在炮筒中，用于与炮筒(11)的内腔进行操作性密封啮合；以及离散的推进火药(15)，用于推动各炮弹顺序通过炮筒的炮口。且所述多个炮筒组件(10)中的至少一个包括也形成武器平台的结构部件的炮筒。在一个优选形式中，武器平台为小型机载运载工具(SCAV)(30)的形式，其中，炮筒组件(10)形成机身构架。本发明还公开了一种用于由炮筒组件构成武器平台的方法。

Description

武器平台结构
技术领域
本发明涉及一种运载工具武器平台以及它的构成方法。本发明特别涉及(但不局限于)机载运载工具的结构。
发明背景
武器系统通常作为单独和离散部件装配在现有的运载工具平台上，虽然在很多情况下它在功能上与运载工具的其它机构和电子系统成一整体。武器系统的质量与允许的开火动态效应一起，通常是活动平台设计的关键考虑因素，该开火动态效应例如反冲作用以及当弹药消耗时质量分布的变化。武器质量、质量分布以及动态开火效应直接影响运载工具的性能特征。
在小型运载工具中，可用武器系统的选择实际上可能很有限，甚至可能排它。不过，在很多情况下，优选是在不会对运载工具的性能产生较大影响的情况下有效武装该运载工具。很多现有运载工具(特别是小型监视飞机或探测机器人)通常移动相对缓慢，在低空中工作，且通常无武装，因此易受到轻武器的攻击。
在几个单独实例中，已经提出导弹发射筒可以集成到较大飞机例如宽体重型喷气飞机的结构中(如美国专利No.4040334(Smethers，Jr.)中所述)，或者集成在地面或两栖运载工具中(如英国专利No.2120991(Kjoiseth & Movill)中所述)。不过，还没有提出能够用于小型运载工具(特别适于本发明)的导弹发射器。
发明内容
因此，希望提供一种运载工具武器平台和武器平台的构成方法，它解决了设计新运载工具的缺点和/或使现有运载工具(特别是用于敌方环境中的小型遥控运载工具)装备普通武器系统的问题。
在广义方面，本发明涉及一种小型武器平台，该武器平台包括多个炮筒组件，其中，该炮筒组件形成武器以及武器平台的结构部件。优选是，所述炮筒组件的炮筒分别由重量相对较轻的管形成，该管优选是由复合材料例如工程塑料或碳纤维复合材料构成。需要时，该管可以结合在公共壁蜂窝结构中。优选是，炮筒组件布置成同时从炮筒的相对端发射炮弹，以使不希望的反冲作用最小。
在一个优选应用中，武器平台包括运载工具，其中，炮筒组件形成运载工具的结构框架，或者该结构框架的至少一部分。在机载运载工具例如固定或旋转翼飞机的情况下，炮筒组件可以形成飞机的机身和/或机翼的机身构架和/或翼梁。
在另一方面，本发明涉及武器平台的构成方法，所述方法包括由武器的多个炮筒组件形成武器平台的一个或多个结构部件的步骤。优选是，炮筒组件布置有沿相反方向的炮筒，以便在开火时将不希望的反冲作用减到最小。
本发明特别应用于由本申请人在国际专利申请No.PCT/AU94/00124和PCT/AU96/00459中所述类型的炮筒组件。该炮筒组件包括：炮筒；多个炮弹，这些炮弹轴向布置在炮筒中，用于与炮筒的内腔进行操作性密封啮合；以及离散推进火药，用于推动各炮弹顺序通过炮筒的炮口。
包括炮弹芯和可膨胀套筒的炮弹的总体形状通常可以形成为镖状，基本为球形或其它任意合适形状。炮弹还可以包括翼片，优选是，该翼片可以偏移，以便当该镖状炮弹从炮筒(该炮筒可以为光孔炮筒)中发射时产生稳定旋转。
炮弹火药位于推进剂空间内，并且可以形成为固体块，以便有助于装入炮筒组件。也可选择，推进火药可以为嵌入式，并可以包括埋入引线，该引线有外部接触装置，用于与炮筒的预定位置的电触点接触。例如，引线可以具有弹簧触点，该弹簧触点可以缩回，以便能够将装入壳内的火药插入炮筒内，并当与炮筒孔对齐时弹出到该炮筒孔内，以便与它的匹配炮筒触点操作性接触。如果需要，该外壳可以消耗掉，或者可以化学地帮助推进剂燃烧。而且，可以提供有堆叠和粘接的或者分开的壳装火药和炮弹，以便于炮筒的重新装载。
炮筒可以为非金属，且炮筒的内腔可以包括凹口，该凹口可以完全或部分地容纳点火装置。在该结构中，炮筒可以装有导电体，该导电体有利于在控制装置和点火装置之间的电连通。该结构可以用于具有有限开火寿命的一次性炮筒组件，且点火装置和控制线可以与炮筒成一体制造。
可选择地，炮筒组件可以包括在炮筒中的点火孔，点火装置布置在炮筒的外部并靠近该孔。炮筒可以由非金属外筒包围，该非金属外筒可以包括用于容纳点火装置的凹口。外筒还可以装有导电体，该导电体有利于在控制装置和点火装置之间的电连通。外筒可以形成为层压塑料筒，该层压塑料筒可以包括用于点火装置的印刷电路板层。
优选是，用于使炮筒组件的推进火药顺序点火的电点火包括以下步骤：通过经过堆叠炮弹发送点火信号来使前面的推进火药点火；以及使得前面的推进火药点火能够打开下一个推进火药的保险，以便通过下一个点火信号来起动。优选是，从装载炮筒的端部向内的所有推进火药都通过插入布置在正常闭合电触点之间的相应绝缘保险而解除引信。
推进剂的点火可以通过电力完成，或者点火可以利用普通点火销式方法，例如通过使用中心点火引线来点火最外侧的炮弹，并控制随后的点火，引起随后一发的推进火药的顺序点火。这可以通过控制燃烧气体的向后泄漏或者控制延伸穿过炮弹或炮筒的保险柱的燃烧而实现。
在另一形式中，通过对与引线相连的各推进火药进行电控而点火，该点火通过不同的点火信号来激发。例如，在堆叠推进火药中的引线可以排序，以便增加点火要求脉冲宽度，因此，电子控制装置可以选择发送增加脉冲宽度的点火脉冲，以便以选定时序来顺序点火推进火药。不过，优选是推进火药通过设定脉冲宽度信号来点火，且前面的推进火药的燃烧将解除下一个推进火药的保险，以便通过下一个发射脉冲来起动。
优选是，在这些实施例中，从装载炮筒的端部向内的所有推进火药都通过插入布置在正常闭合电触点之间的相应绝缘保险而解除引信。该保险设置成在传送合适激发信号时进行燃烧，以便使触点能够闭合，因此，各绝缘保险将打开，以便使相应的前面的推进火药能够点火。
比如，多个炮弹可以同时点火，或者以很快顺序，或者响应遥控电起动信号。在这种结构中，电信号可以在炮筒外部传送，或者它可以通过叠置的炮弹传送，这些炮弹可以一个夹在另一个上，以便使电信号连续通过炮筒，或者邻接成彼此电接触。炮弹可以载有控制电路，或者它们可以与炮筒一起形成电路。
附图的简要说明
为了更好地理解和实施本发明，下面将参考附图进行说明，附图表示了本发明的优选实施例，附图中：
图1是本发明实施例的炮筒组件的侧剖图；
图2是多个炮筒组件的透视图，这些炮筒组件布置形成用于运载工具武器平台的结构框架；
图3是表示采用图2的结构框架的飞机的透视图；
图4是表示图3的飞机中的炮筒组件的结构的侧视图；
图5是图4的飞机的正视图；
图6是图4的飞机的又一侧视图，表示使用纵向炮筒组件时的操作；
图7是图4的飞机的另一侧视图，表示了与较大的已知飞机的比例；以及
图8是图4的飞机的视图，表示了横向炮筒组件对着目标的使用操作。
优选实施例的详细描述
图1表示了炮筒组件10，该炮筒组件10包括炮筒11，该炮筒11具有相对的炮口端12、13，其中，炮筒中装有多个炮弹14以及相应的推进火药15。本实施例的炮筒由基于复合材料的轻重量碳纤维形成。炮筒11装载成这样，即炮弹14从公共炮尾壁16开始轴向堆叠在炮筒中，因此，需要时，炮弹可以从一个或两个炮口端发射。炮弹15布置成通过电子装置(未示出)来选择性地点火，这样，炮弹可以以合适的点火速度顺序地从炮筒11中点火发射。优选是，用于使炮弹点火的装置基本根据本发明人的较早专利申请所述。
武器平台的结构框架20显示在图2中，其由参考图1所述的多个炮筒组件10形成。框架20包括一组两个横向延伸的炮筒组件21和一组四个纵向延伸的炮筒组件22。各组炮筒组件21、22的各个炮筒11根据用途需要而永久性或可释放地固定在一起。在可选结构中，应当知道，用于武器平台的结构框架可以包括只有单个炮口端的炮筒组件。而且，炮筒组件可以为不同尺寸，以便适应不同类型的弹药和/或结构要求。
图2的结构框架20特别设置用于如图3所示的飞机30。特别地，飞机30是无人的遥控类型的小型战斗飞行器(SCAV)。在飞机30的结构中，横向延伸的炮筒组21包括用于飞机机翼31的翼梁，而纵向延伸的炮筒组22包括支承机身32的框架。飞机30还包括机尾33和一对水平稳定器34，它们都由机身框架支承。该结构将多炮筒火炮系统有效地结合到运载工具中，同时只是少量增加运载工具的重量。
在长度为大约9ft(2.75m)且翼展为大约10ft(3.0m)的一种形式中，飞机30的详细情况如图4和5所示。形成翼梁和机身框架的炮筒组件10承载有总共780×0.32(8mm)发子弹，它们都能单独发射。子弹的总重量估计为大约12.5lbs(5.675kg)，推进剂占1.1lbs(0.5kg)，炮筒只增加2lbs(0.9kg)。某些子弹向前41发射，某些向后42发射，如图4的侧视图所示，同时，其它子弹可以从炮口端靠近飞机的右侧和左侧翼尖43、44的炮筒横向发射，如图5所示。
在一种操作模式中，飞机30能够在零反冲作用的情况下以180,000发每分的速度向目标发射270发子弹。反冲通过同时从炮筒组件10的向前41和向后42炮口端发射炮弹65、64而被有效地抵消，如图6所示。该模式可以在0.01秒的很短时间内将4.3lbs(1.9kg)的炮弹射向目标。在本实施例中，安装在飞机30的机尾33上的监视照相机61也可以用于瞄准目标开火。当需要时，由向后炮口端42发射的子弹64可以是非杀伤性的，从而提供例如诱饵或暂时刺激物的可选的有效载荷。
在又一工作模式中，纵向的炮筒组件可以只从它们的向后炮口端62、63开火，从而使反冲作用提供正推力，以便进行加速。
在图7中显示了所述SCAV 30相对于已知商用客运机(即Boeing737客机70)的比例。
图8表示了又一工作模式，其中，飞机30以轨道飞行模式81在目标80上面徘徊。并定期和有利随机地从具有翼尖炮口67的横向炮筒组向目标80发射子弹。该模式可以通过引起不确定的损失而打击敌人的士气。也可选择，根据情况可以采用在60,000发每分的速率高速发射120发。该较高速率可以在0.1秒内将1.9lb(0.836kg)的炮弹发射到目标上。
本发明的上述实施例的优点包括通过以轻重量的武器系统武装飞机来解决低速低空飞机的弱点问题，这增加了在工作使用时的生存能力，还能够通过随机、多方向的开火而给敌人造成损失或降低敌人士气。
在工作时，SCAV可以从母飞机上起飞，以便进入任何需要的高度，包括非常高的高度。当在很高高度部署以便拦截敌人导弹时，例如在70,000ft(21350m)高度从飞船部署时，飞机30可以通过缓慢燃烧的固体燃料火箭66(见图6)来提供动力。飞机将首先由飞船上的目标获取和跟踪系统来引导，以便快速降低至低空，然后通过内部终端探测器而获取特定目标例如巡航导弹。
应当知道，本实施例的飞机能够释放相对于它的尺寸不成比例的高动力冲击，且能够以可变开火速率(较慢或极快)沿相反方向同时开火而平衡反冲力，否则该反冲力将损坏飞机，还将干扰飞机的飞行路线、高度或飞行速度。
当然，应当知道，上面只是给出了本发明的实例，本领域技术人员显然知道对上述实例的变化和改变，这些变化和改变都将落在本发明的范围内，本发明的范围将在下面的权利要求中提出。

Claims (12)

1.一种小型运载工具武器平台，包括多个炮筒组件，其中：
各炮筒组件包括：炮筒；多个炮弹，这些炮弹轴向布置在炮筒中，用于与炮筒的内腔进行操作密封啮合；以及离散的推进火药，用于推动各炮弹顺序通过炮筒的炮口；以及
所述多个炮筒组件中的至少一个包括也形成武器平台的结构部件的炮筒。
2.根据权利要求1所述的武器平台，其中：所述至少一个炮筒组件的炮筒由重量相对较轻的管形成。
3.根据权利要求2所述的武器平台，其中：所述炮筒由复合材料例如工程塑料或碳纤维复合材料构成。
4.根据权利要求2所述的武器平台，其中：炮筒簇的管可以组合在公共壁蜂窝结构中。
5.根据权利要求1所述的武器平台，其中：炮筒组件布置成从所述组件的相对端同时发射炮弹，以便减小不希望的反冲作用。
6.一种武器平台，其中，所述平台包括遥控运载工具，且炮筒组件形成该运载工具的结构框架的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的武器平台，其中：所述平台包括机载运载工具，且炮筒组件形成机身构架。
8.根据权利要求7所述的武器平台，其中：炮筒组件形成所述机载运载工具的翼梁。
9.根据权利要求7或8所述的武器平台，其中：炮筒组件支承所述机载运载工具的机身。
10.一种武器平台的构成方法，包括以下步骤：
提供包括至少一个炮筒组件的武器，所述炮筒组件包括：炮筒；多个炮弹，这些炮弹轴向布置在炮筒中，用于与炮筒的内腔进行操作密封啮合；以及离散的推进火药，用于推动各炮弹顺序通过炮筒的炮口；以及
由该武器的所述至少一个炮筒组件的所述炮筒形成武器平台的一个或多个结构部件。
11.根据权利要求10所述的构成方法，其中：所述至少一个炮筒组件布置成使炮筒指向相反方向，以便在开火时减小不希望的反冲作用。
12.根据权利要求10所述的构成方法，其中：结构部件由炮筒形成，该炮筒由重量轻的复合材料构成。
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