一種用于減小壓心變化量的帶柵格舵導彈的設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于減小壓心變化量的帶柵格舵導彈的設計方法。
【背景技術】
[0002]導彈中的柵格舵舵面是由眾多薄的柵格壁鑲嵌在邊框內形成的多升力面系統(tǒng)，它在給定空間內具有更佳的升力性能，且方便折疊，同時還具有鉸鏈力矩小的優(yōu)點，因此國內外在柵格舵應用方面開展了大量研宄。在現(xiàn)有技術中，如圖1、2、3所示，圖1為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)的示意圖，圖2為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時柵格舵與導彈彈體的外包絡幾何限制的位置關系示意圖，圖3為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈展開狀態(tài)的示意圖；其中，柵格舵舵面為10'，彈體為20'，外包絡幾何限制為30' ο
[0003]對于內埋空空彈或者子母彈中的子彈設計，應用柵格舵需要解決一大難題:即柵格舵舵面由于弦長較小，折疊后突出彈體高度不高，這樣在折疊狀態(tài)下柵格舵舵面提供的升力貢獻較小，柵格舵舵面由折疊狀態(tài)到展開狀態(tài)，會帶來全彈壓心較大后移，導彈的壓心后移量在導彈超音速飛行時可能達到全彈彈體長的20%以上，這樣同時滿足分離初始以及末端機動操穩(wěn)特性要求，會變得比較困難?，F(xiàn)有技術中一般解決方法有兩種:一是通過彈道設計，使得導彈的分離和末端機動在不同馬赫數(shù)以及高度下進行，這種方法雖然能夠避免壓心變化過大帶來的問題，但是極大的限制了導彈的彈道設計，影響了導彈的作戰(zhàn)能力；二是采用姿控等其它輔助控制措施，這種方法會大大增加導彈總體質量、控制難度以及結構設計的復雜性。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于減小壓心變化量的帶柵格舵導彈的設計方法；即在柵格舵前增加邊條翼，同時通過邊條翼的幾何參數(shù)、邊條翼在導彈彈體上的位置以及邊條翼的最大展長設計，使得帶柵格舵導彈在實際使用中得到良好的減小壓心變化量的效果，解決了帶柵格舵導彈中柵格舵舵面由折疊狀態(tài)到展開狀態(tài)，導彈全彈壓心變化過大而帶來的操穩(wěn)特性難以協(xié)調的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0006]一種用于減小壓心變化量的帶柵格舵導彈的設計方法，包括下述步驟:
[0007]步驟1，確定導彈的總體參數(shù)、總體指標和設計約束；
[0008]步驟2，確定導彈中的柵格舵舵面外形；
[0009]步驟3，在柵格舵前側的導彈彈體上增加邊條翼，并確定邊條翼的幾何參數(shù)；
[0010]步驟4，在邊條翼的幾何參數(shù)不變的前提下，確定邊條翼與呈折疊狀態(tài)的柵格舵舵面之間的距離d。
[0011]進一步的，所述方法還包括:
[0012]步驟5，增加邊條翼后，確定導彈外形的氣動特性數(shù)值，用于確定增加邊條翼后的導彈外形的氣動特性數(shù)值是否同時滿足導彈的總體指標。
[0013]步驟6，調整邊條翼外形和柵格舵舵面外形，直到滿足步驟I中所確定的導彈的總體指標，同時并滿足當柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時，導彈彈體的壓心最靠后。
[0014]進一步的，導彈的總體參數(shù)包括彈體質量、彈體質心、設計馬赫數(shù)和設計空域。
[0015]進一步的，導彈的總體指標包括當導彈上柵格舵舵面在呈展開狀態(tài)下的可用過載、壓心設計要求和操穩(wěn)特性要求，以及當導彈上柵格舵舵面在呈折疊狀態(tài)下的靜穩(wěn)定度要求。
[0016]進一步的，導彈的設計約束包括不帶柵格舵時導彈彈體的幾何約束和當導彈上柵格舵舵面在呈折疊狀態(tài)下的彈體外包絡幾何限制。
[0017]進一步的，柵格舵舵面外形的幾何參數(shù)包括柵格舵舵面的升力面積、柵格舵舵面的弦長、柵格舵舵面的間距、柵格舵舵面中柵格的格子數(shù)，以及柵格舵舵面的舵壁剖面形狀。
[0018]進一步的，所述步驟2中確定導彈中的柵格舵舵面外形，具體為:根據(jù)步驟I中所確定的導彈的總體參數(shù)和設計約束，確定滿足導彈上柵格舵舵面在呈展開狀態(tài)下的總體指標的柵格舵舵面外形。
[0019]進一步的，邊條翼的幾何參數(shù)包邊條翼的弦長、邊條翼的展長以及邊條翼的的剖面形狀，其中邊條翼的展長采用當導彈上柵格舵舵面在呈折疊狀態(tài)下的彈體外包絡幾何限制內的最大展長。
[0020]進一步的，所述步驟4中在邊條翼的幾何參數(shù)不變的前提下，確定邊條翼與呈折疊狀態(tài)的柵格舵舵面之間的距離d，具體為:改變邊條翼與柵格舵舵面之間的距離d，確定在導彈彈體上無設計邊條翼以及在導彈彈體上設計有邊條翼的兩種情況下導彈彈體的壓心，得出兩者之間的差值，從而進一步得出增加邊條翼后導彈彈體的壓心的后移量；比較不同距離所對應的壓心后移量，當壓心后移量最大時，對應的邊條翼與呈折疊狀態(tài)的柵格舵舵面之間距離為最佳距離d，此時邊條翼位置最靠后，且邊條翼對柵格舵舵面氣動干擾影響小。
[0021]進一步的，所述步驟6中調整邊條翼外形和柵格舵舵面外形的方法包括:
[0022]如果當柵格舵舵面呈展開狀態(tài)時，導彈彈體的壓心位置不合理，則通過柵格舵舵面外形的幾何參數(shù)調整來改變柵格舵舵面的升力貢獻；
[0023]如果當柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時，導彈彈體的壓心位置不合理，則調整邊條翼的弦長b，但邊條翼與呈折疊狀態(tài)的柵格舵舵面之間的距離仍然采用步驟4中所獲得的距離d，且邊條翼的展長仍然采用步驟3中所確定的邊條翼的展長。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下積極有益的效果:
[0025]1、本發(fā)明所提供的帶柵格舵導彈的設計方法，避免了帶柵格舵導彈的外形設計參數(shù)過多，設計過程復雜難以操作的問題，通過在柵格舵前增加邊條翼的設計方法，可以快速高效的實現(xiàn)減小壓心變化量的目的。
[0026]2、通過本發(fā)明所設計出的帶柵格舵導彈，對導彈總體及控制性能影響較??；具體為為了保證柵格舵舵面展開狀態(tài)壓心位置，柵格舵舵面升力面積需要減小，柵格舵舵效有所降低，但是由于邊條翼對于大攻角壓心后移貢獻較小，柵格舵舵面升力面積變化較小，大攻角下操穩(wěn)特性不會有大幅度降低，不會對總體及控制性能影響較大。
[0027]3、本發(fā)明中所增加的邊條翼結構尺寸小，對導彈質量增加小，具體為:由于采用了最大展長、最佳位置的邊條翼，最大限度的利用邊條翼可能達到的壓心貢獻能力，同時邊條翼面積較小，全彈質量不會大幅增加。
[0028]4、本發(fā)明不會增大導彈總體及控制設計復雜性，且基于本發(fā)明，可以減小柵格舵舵面由折疊狀態(tài)到展開狀態(tài)全彈壓心變化范圍，尤其是小攻角下效果明顯，壓心變化范圍的減小量可達全彈彈體長度的10%以上。
[0029]5、通過導彈本身的外形設計來達到彈體壓心變化量調節(jié)，減小操穩(wěn)特性設計的難度，不需要借助其它輔助控制措施，也不需要限制彈道設計，不會明顯增大導彈總體及控制設計復雜性。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)的示意圖。
[0031]圖2為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時柵格舵與導彈彈體的外包絡幾何限制的位置關系側視圖。
[0032]圖3為現(xiàn)有技術中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈展開狀態(tài)的示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明的方法流程示意圖。
[0034]圖5為本發(fā)明中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時柵格舵舵面與邊條翼之間的位置及結構示意圖。
[0035]圖6為本發(fā)明中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時柵格舵舵面、邊條翼與導彈彈體的外包絡限制的位置關系示意圖。
[0036]圖7為本發(fā)明中帶柵格舵導彈上柵格舵舵面呈折疊狀態(tài)時柵格舵舵面、邊條翼與導彈彈體的外包絡限制的位置關系側視圖。
[0037]圖8為不具有邊條翼的帶柵格舵導彈，其柵格舵舵面在呈折疊狀態(tài)時與在呈展開狀態(tài)時全彈壓心的比較曲線圖。
[0038]圖9為具有邊條翼的柵格舵導彈，其柵格舵舵面在呈折疊狀態(tài)時與在呈展開狀態(tài)時全彈壓心的比較曲線圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0040]如圖4至圖9所示，一種用于減小壓心變化量的帶柵格舵導彈的設計方法，導彈采用柵格舵尾控，且在導彈初始飛行階段，柵格舵舵面保持折疊狀態(tài)，而在初始飛行段結束后，柵格舵舵面展開。
[0041]所述的導彈的設計方法具體步驟如下:
[0042]步驟1，確定導彈的總體參數(shù)、總體指標和設計約束；
[0043]導彈的總體參數(shù)包括彈體I質量、彈體I質心、設計馬赫數(shù)和設計空域；導彈的總體指標包括當導彈上柵格舵舵面2在呈展開狀態(tài)下的可用過載、壓心設計要求和操穩(wěn)特性要求，以及當導彈上柵格舵舵面2在呈折疊狀態(tài)下的靜穩(wěn)定度要求；導彈的設計約束包括不帶柵格舵時導彈彈體I的幾何約束和當導彈上柵格舵舵面2在呈折疊狀態(tài)下的彈體I外包絡幾何限制3 ;如圖6、7所示，柵格舵舵面2呈折疊狀態(tài)時導彈彈體I外包絡空間限制3為最大直徑為D的圓。
[0044]步驟2，確定導彈中的柵格舵舵面2外形，具體為:根據(jù)步驟I中所確定的導彈的總體參數(shù)和設計約束，確定滿足導彈上柵格舵舵面2在呈展開狀態(tài)下的總體指標的柵格舵舵面外形。柵格