制导火箭自由直尾翼设计与分析

论文摘要

本文介绍了国内外中小口径制导火箭的发展现状,对目前各国制导火箭的方案进行了简单介绍和分析,根据目前制导火箭发展方向和需求,提出了制导火箭研究需要解决的几项关键技术和降低成本的几种办法。针对需要解决的问题,提出制导火箭在降低科研成本和制造成本中,可对火箭发动机尾部的稳定装置进行改造,在不增加成本的情况下,通过简单改造降低制导部件的设计指标和制造成本。本设计方案,可有效解决在火箭制导部件发射初期由于角加速度带来定位偏差及精度误差,在飞行过程中,由于弹体不旋转,其制导部件可成倍的提高工作效率,更容易引导火箭飞向目标。同时由于减少了对角加速度的测试和过载要求,可有效降低制导部件的设计和制造精度要求,尤其是惯导系统中稳定系统的成本可降低到原有方案的三分之一以上。同时采用自由滚转直尾翼,可避免了弧形尾翼在低速旋转情况下由于自诱导性可能引起的翻转,为制导火箭的制导精度的提高作出一定贡献。本文所进行的设计研究属于实用技术开发研究,所设计的自由滚转直尾翼方案,是根据实际使用需要所进行的设计,其采用某产品做原型,但可通用于同类火箭弹,其对中小口径火箭,尤其是带有导向槽旋转的制导火箭,对降低成本、提高制导效率等具有一定可行性,但针对某一型号或制式产品的相关分析未经试验验证,虽具有一定的应用前景,如需应用尚需进一步试验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 自由翼设计的主要工作
• 1.4 本文主要内容和组织机构
• 1.4.1 论文的主要研究内容
• 1.4.2 论文的组织机构
• 2 自由滚转尾翼设计
• 2.1 设计要求
• 2.2 尾翼平面形状的选择
• 2.3 直翼结构设计
• 2.4 自由翼结构设计
• 2.5 定向钮位置的确定
• 2.6 护筒设计
• 3 尾翼设计强度计算
• 3.1 几点假设
• 3.2 尾翼受力情况分析
• 3.3 各种情况下强度计算
• 3.3.1 翼片所受升力
• 3.3.2 翼片根部最薄弱处截面几何量计算
• 3.3.3 翼片根部最薄弱处截面上的应力计算
• 3.3.4 气动力加热时翼片强度校核
• 3.3.5 翼片动强度校核
• 3.3.6 支架强度
• 4 直尾翼在超高速下的空气动力学分析
• 4.1 气动力系数计算
• 4.1.1 气动力计算方法
• 4.1.2 制导火箭弹气动外形
• 4.1.3 气动参数计算结果
• 4.2 弹道计算
• 4.2.1 弹道计算模型
• 4.2.2 制导火箭弹参数
• 4.2.3 射程计算
• 4.3 飞行稳定性计算与分析
• 4.3.1 计算方法
• 4.3.2 计算条件
• 4.3.3 参考量
• 4.3.4 计算公式
• 4.3.5 仿真计算结果与分析
• 5 自由滚转直尾翼计算比较分析
• 5.1 直尾翼结构模型建立与分析
• 5.2 自由滚转尾翼模型分析
• 5.2.1 自由滚转模型的建立
• 5.2.2 仿真动力加载计算
• 5.3 比较分析
• 5.3.1 固定式卷弧翼
• 5.3.2 固定式直尾翼
• 5.3.3 自由滚转直尾翼火箭弹
• 5.4 方案优选
• 6 自由滚转尾翼的应用分析
• 6.1 制导火箭上的应用
• 6.2 自由滚转尾翼对火箭装药的影响
• 6.3 自由滚转尾翼对成本控制的意义
• 6.4 产品应用可能存在的问题
• 7 结束语
• 致谢
• 参考文献