1.2  典型定向器以及连接机构

苏БМ-21火箭炮［3］采用等齐缠角螺旋导槽定向器，卷后筒壁有一条纵向螺旋通槽，筒外壁沿着通槽有2º30ˊ缠角的螺旋导槽，导槽后端焊有导向弧盘，在装弹时便于火箭弹定向钮卡入与导槽对准的闭锁挡弹装置内，在定向器中间焊有前后支撑框，通过前后支撑框与邻近定向器支撑框相配合以控制各定向器轴线平行度。支撑框则通过纵横拉紧带、键和螺帽等将定向器集束。

储运发射箱式定向器是一个密封的容器，从结构特点来看可分为方形箱式定向器和圆筒形箱式定向器；根据密封方式可分为单管密封箱式定向器和整箱密封箱式定向器。MLRS［4］［5］储运发射箱有6根单管密封圆筒形定向器。储运发射箱框架［6］由前支板、中间两个支板和后支板组成，并以角钢和扁钢连接成整体。在各支板上有六个圆孔，以安装定向器，同时将定向器固定在发射箱框架上，防止前后移动和转动。在安装定向器时，要保证互相平行，以提高发射精度。MLRS也是同时离轨式定向器，能保证弹体前后支撑同时滑离，并能使弹体在滑行时沿螺旋导轨低速转动，提高射击精度和飞行稳定性。

63式107mm火箭炮［7］是我国自行设计、生产的轻型牵引式多管火箭炮，如图1.1，图1.2，图1.3所示：

图1.1  63式107mm火箭炮

107mm火箭炮实体模型发射图

107mm火箭炮发射系统简化模型

该火箭炮是光筒型筒式定向器，为了加强筒端部的刚度及防止意外受损，通常将两端的壁厚设计的比中间厚，筒的中间设有用作定位的凸起部，用螺套固定在起落架上。为了便于装填，定向器后端往往有一段锥形部，也可以防止雨天短路。目前与集束框架体的连接为向后台阶、向前螺母紧固方式。130mm火箭炮［8］同样是光筒型筒式定向器，采用两螺栓固定定向器，中后部螺栓有一个偏心套筒，如此可对定向器左右方向进行微调整。

要想保证定向器可靠的固定而且操作要方便快捷，就要详细研究限制定向器自由度的方案，要想拆卸方便，装填快速，单单的固定是不够的，还要操作简单，结构可靠。

1.3  有关火箭炮的国内外研究

基于现代作战［9］的要求，在发射系统的设计上，尤其是定向器的设计上应使装弹退弹操作方便快捷，缩短装填时间，提高作战能力。

对于多管火箭炮的装填速度与可靠性的问题，提出采用箱式发射技术［10］［11］和整箱装填的方案，全面研究了面临的技术难点，采用基于PLC控制的电液比例技术解决了液压缸快速运行和高精度定位的矛盾，通过气动系统实现装填过程中发射箱的可靠换接与固定。

对于起始扰动［12］的影响，定向器与定向器跟框架体连接机构都要严格设计，以达到方便快捷又安全可靠的目的。需要运用结构动力学和结构优化理论，对发射装置的发射动力学研究和各部件的动态特性匹配分析，优化［13］［14］结构，减小初始扰动。有研究表明，储运箱重心位置靠近耳轴、发射装置远离后千斤顶支撑部有利于减小初始扰动。

火箭炮轻量化［15］同样是设计过程中需要考虑的问题，采用拓扑优化设计理论对火箭炮底座进行设计，可以减轻重量，节省材料，比较之后得出结论，优化后的结构承载性能基本不会下降。由此可见，拓扑优化理论对火箭炮底座的设计行之有效，对火箭炮，包括定向器，框架体的设计都有很大帮助。

1.4  本课题研究内容