含冗余平移运动的火箭炮高低机系统的平衡机设计(2)
图1 PHL-03火箭炮发射瞬间
1．2 火箭炮平衡机的作用及分类
火箭发射装置为了保证设计和行军的稳定性，须尽量降低火线高；同时又要避免定向器尾部在最大射角时碰到地面，要求定向器或火箭弹尾部与地面保持一定的距离。因此，在进行火箭发射装置总体设计时，通常将耳轴布置在俯仰部分质心的后方。这样俯仰部分对耳轴将产生重力矩。在打高射角时，要克服这个重力矩，手轮力会很大；而打低射角时，此重力矩又会使俯仰部分猛降。因此，在现代火箭发射系统上多配置有平衡机。
1.2.1 平衡机的作用
平衡机的作用是对俯仰部分提供一个力推力或拉力，用于产生一个抵消绕耳轴的重力矩的平衡力矩（如图2所示）。这样，在进行高低瞄准是，手轮力将大大减小；向低打射角时，避免了对高低机的碰撞，使瞄准轻便平稳，又延长了高低机的寿命。由于平衡机还可以间接地减小驱动系统的电机功率，提高控制的平顺性，动力传动部件的质量与体积也相应减小。因此，即使对采用动力传动的火箭发射系统来说，平衡机也是必不可少的。
图2 平衡机工作原理图
1.2.2 平衡机的分类
平衡机按平衡力作用的方向来分，可分为推式和拉式两种。对于推式平衡机，平衡机对俯仰部分的推力作用在耳轴的前方。对于拉式平衡机，当其拉力作用在耳轴前方时称为上拉式；当其拉力作用在耳轴的后方时则称为下拉式。推式平衡机结构简单，布置容易，但配置位置较暴露，易受战斗损伤，一般适用在最大射角小于60°的发射架装置上。下拉式平衡机配置较隐蔽，结构紧凑，对燃气流的防护性较好，但不易布置，一般用于射角大于60°的导弹发射装置上。
平衡机如按弹性元件的种类来分，则有弹簧式和气压式两种。弹簧式平衡机又可分为圆柱螺旋弹簧式平衡机和扭力式平衡机。螺旋弹簧按其几面不同则又有圆截面和矩形截面两种。扭力式则又扭筒—扭杆式和叠板扭杆式之分。
气压式平衡机是利用气体来作为弹性元件的。它与弹簧式平衡机相比，机构可以做的非常紧凑，体积小，重量轻，气压的调整也很简单。为了防止气体的泄漏，通常是利用液体来密封，而液体又靠紧塞装置来密封。所以紧塞装置的米摩擦力的大小对平衡力影响较大，手轮力不易得到保证。气压式平衡机对加工精度要求较高，密封也较困难，更主要的是气体对外界温度变化非常敏感，需要经常调整气压，而火箭发射装置发射时燃气流温度对其影响极为严重，因此，在野战火箭发射装置上还是多采用弹簧式平衡机。
1．3 本课题研究的目的和意义
平衡机系统是未来无控火箭发射系统的核心部分和技术核心。平衡机在本质上是一个蓄能器，他能通过弹性件变形（压缩或扭转等）来提供平衡机力。平衡机良好的平衡性能可以保证火箭炮在打高射角时轻便，打低射角时平稳，保证了射击的稳定性。随着火箭炮的发展，传统的火箭炮平衡机已不能满足现代战争中火箭炮保证射击和行军的稳定性提出的要求。
在未来战争中，火箭炮必然杀伤力更大，杀伤面更广，在军队中的作用和地位也必将大大提高。为了满足未来火箭炮更多的功能需求，对平衡机也提出了相应的要求。比如平衡机的平衡性能需要提高，平衡机的阻尼功能，平衡机的调节性能等等。