低成本单兵修正火箭弹总体设计与分析(5)
时间:2017-06-17 17:09 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2.3.1修正模块的种类 目前，各国推出的二文弹道修正弹主要采用两种控制机构：脉冲发动机和鸭舵控制。采用脉冲矢量发动机，是通过弹丸重心附近布置呈环状的横向喷流机构实现修正的目的，利用点火装置、药柱或燃气发生器生成的能源，经电磁阀等的控制，通过位于弹体质心附近的数个喷嘴不连续喷射所产生的脉冲推力矢量来修正弹丸的弹道运动，达到修正弹丸弹道的目的。（注：在弹道飞行过程中，脉冲发动机可以进行多次修正。）下图2.3为典型的脉冲矢量发动机控制的弹道修正弹。这种修正执行模块的主要优点有：体积小，质量小，启动时间段，机构简单，成本低；但是它的缺点也很明显，喷流会产生推力偏心的问题，排出燃气产生的气流扰动等对弹丸的飞行精度也有影响，脉冲发动机必须装在弹体质心附近，这样一来，弹体的有效载荷就会有所减少，弹体需要重新设计 。 图2.3 典型脉冲发动机控制的弹道修正弹 鸭舵，是利用鸭舵操纵力来修正弹道的一种修正方式，而鸭舵操纵力就是鸭舵产生的气动力。鸭舵受舵机控制，其大小和方向都是可以调整的，而舵机是需要接受外部指令的控制信号，对鸭舵进行调整和控制 。使用鸭舵的弹道修正弹一般来说都有两对鸭舵：水平位置一对，垂直位置一对，如图2.4所示。 图2.4 鸭舵修正示意图 图中的鸭舵有摆动的极限位置，鸭舵受舵机控制，在两个极限位置间来回摆动，从而产生修正力。这种执行机构驱动灵活，适应能力强，可以连续提供控制力，修正精度高，而且原理简单，但是按照目前的技术，微型化是一个过于巨大的难题，另外，鸭舵机构复杂，存在机械之后阻尼，导致响应时间较长，所以并不适用于弹体较小、飞行时间很短的单兵修正火箭弹。 2.3.2选择利用脉冲发动机提供修正力的修正机构 单兵火箭弹由其使用方式可以得知具有以下特点：弹道低伸，飞行时间很短，使用环境复杂且瞬息万变，另外已知，采用横向脉冲控制力技术的优点在于其工作环境完全不受飞行的高度及飞行速度的影响，而传统的改变空气动力(如采用径向活动翼面、阻力环或阻力板等)修正的工作效率随着飞行高度的增加而减小；且只需要对飞行中的火箭弹施加不连续的、有限次侧向控制力，以消除由大气及炮口起始扰动等使火箭弹偏离目标方向的干扰因素，达到提高射击精度的目的，因此，它的结构简单，控制逻辑简单，成本低廉，且响应时间短，主要是没有鸭舵等机械机构的滞后阻尼，响应几乎是瞬间的。所以只需对现有的常备火箭弹改造，就可以达到大幅度提高射击精度，节省大量的弹药，使用成本大幅度降低，对于提高武器系统的性能及作战效能具有重要的意义。综上所述，选择脉冲发动机提供修正力的修正模块是有理有据的。 2.3.3修正模块的模型 图2.5 脉冲发动机流场示意图 这种发动机的结构如图2.5所示，它的前部装有单向活门，之后是含有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室，最后是特殊设计的长长的尾喷管。脉动喷气发动机工作时，首先把压缩空气打入单向活门，或使发动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油嘴喷油，火花塞点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，虽然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等，仍会继续向外喷，所以在燃烧室内造成空气稀薄的现象，使压强显著降低到小于大气压，于是空气再次打开单向活门流入燃烧室，喷油点火燃烧，开始第二个循环。这样周而复始，发动机便可不断地工作了。这种发动机由进气到燃烧、排气的循环过程进行得很快，一秒钟大约可达40～50次。 (责任编辑：qin) |