【正文】 制導(dǎo)炸彈、紅外制導(dǎo)炸彈和雷達(dá)波制導(dǎo)炸彈等。 d) 引信投彈的安全性 引信在載機(jī)作應(yīng)急不爆炸投彈時不應(yīng)解除保險和爆炸。 使用性要求 航空炸彈引信使用性要求，一般應(yīng)包括： a) 環(huán)境適應(yīng)性 引信在規(guī)定的環(huán)境條件下（如溫度、濕度、鹽度、霉菌及電場、磁場等）應(yīng)能正常作用。但因該彈發(fā)射初速低、非旋轉(zhuǎn)，冗余保險不易實現(xiàn)。 保險距離 的實現(xiàn)： 航彈從飛機(jī)上釋放時，下落一段距離，旋翼轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速再解除保險，這段距離為保險安全距離， 由于引信受體 積和重量的考慮，本設(shè)計中的引信應(yīng)采用機(jī)械引信，相對于機(jī)械引信，該引信所要求的 保險距離精度較高 [22]。常規(guī) 的 引信一般分為機(jī)械引信、機(jī)電引信和電子引信三大類，采用技術(shù)成熟的機(jī)械引信，是現(xiàn)實可行的，并可有效縮短研制時間，其具有較高的性價比 [22]。 根據(jù)以上分析，所設(shè)計的引信總體結(jié)構(gòu)框圖見圖 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 38 頁 圖 引信總體結(jié)構(gòu)框圖 4 主要機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計 空氣動力保險機(jī)構(gòu)選擇與簡單計算 氣體動力保險機(jī)構(gòu)可分為空氣動力保險機(jī)構(gòu)和燃?xì)鈩恿ΡｋU機(jī)構(gòu)。 旋翼式空氣動力保險機(jī)構(gòu)，可分為旋翼螺桿式與旋翼離銷式兩種結(jié)構(gòu)形式， 下圖是其結(jié)構(gòu)圖： 換離心銷為離心板時，可構(gòu)成另一種結(jié)構(gòu)形式，見圖 43： 該 種保險結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要是旋翼的設(shè)計，使其滿足可靠啟動與可靠解除保險條件。 可靠解除保險條件（僅對離心銷式）的表達(dá)式為 保護(hù)帽部件 延期解除保險機(jī)構(gòu) 傳 爆 序列 空氣動 力保險機(jī)構(gòu) 隔爆機(jī)構(gòu) 瞬發(fā)觸發(fā)機(jī)構(gòu) 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 38 頁 wmax(4/3 – 3/2)wb 式中 wmax 旋翼的最大角速度 (rad/s)。 國內(nèi)外非旋轉(zhuǎn)彈引信的常用后坐保險機(jī)構(gòu)的形式按關(guān)鍵零件的種類可分為鋼珠式后坐保險機(jī)構(gòu)（如 圖）和卡板式后坐保險機(jī)構(gòu)（如圖 ）等，按運(yùn)動形式的不同，可分為制動式后坐保險機(jī)構(gòu)（如圖 ）以及單、雙自由度后坐保險機(jī)構(gòu)（如 圖 ）等 [24]。 因為 k1值足夠大，采用單自由度后坐保險機(jī)構(gòu)足將跌落沖擊與發(fā)射后坐沖擊區(qū)分，因此在本設(shè)計中選用了如圖 所示的單自由度后坐保險機(jī)構(gòu) [25]。 目前機(jī)械著發(fā)引信上常用的延期保險機(jī)構(gòu)有； I. 火藥式； 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 38 頁 II. 保險帶式； III. 氣（流）體阻尼式、準(zhǔn)流體式； IV. 易熔合金式； V. 無返回力矩調(diào)速器式； VI. 差動或多付傳動減速輪系式等。因此本方案采用減速輪系作為延期保險機(jī)構(gòu)。并且采用加工參數(shù)和裝配參數(shù)來控制延期解除保險的實際距離，既可以通過調(diào)整 齒輪 輪系的齒數(shù)改變速比，從而改變延期解除保險距離，又可以改變擊針插入滑塊的深度，通過改變解除保險所需的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)來改變保險距離 [26]，使得對引信實際延期解除保險距離的調(diào)整清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 38 頁 非常簡單。它有兩種結(jié)構(gòu)，一種擊針桿外露， 一般都設(shè)計有中間保險彈簧，在 擊針碰擊目標(biāo)后，會損耗一部分戳擊能量，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的瞬發(fā)靈敏度和引信瞬發(fā)度降低，且因擊針為活動件，不易密封；另一種引信又蓋箔包住，擊針不外露，可以不設(shè)置中間保險彈簧，且蓋箔很薄，能量損耗少，不僅提高了機(jī)構(gòu)的瞬發(fā)靈敏度而且還有利于引信密封。 圖 常用觸發(fā)機(jī)構(gòu) 圖 DRS87 觸發(fā)機(jī)構(gòu) 圖 瞬發(fā)機(jī)構(gòu) 基于以上認(rèn) 識，本方案所設(shè)計的瞬發(fā)機(jī)構(gòu)如圖 所示。所以，隔爆機(jī)構(gòu)的基本功能是在引信處于保險狀態(tài)時能可靠隔爆，在預(yù)定條件 下又能可靠解除隔爆，并能滿足起爆完全要求。由彈簧或離心力推動滑塊平衣移動運(yùn)動的隔爆機(jī)構(gòu)，稱為滑塊隔爆機(jī)構(gòu)，如圖 。 傳爆序列 引信爆炸序列是指爆炸元件按敏感度遞減、度遞增的順序排列的序列。它可使引信具有高的瞬發(fā)度和有利的炸高，又不占用彈的裝藥空間。） 引信結(jié)構(gòu)圖 5 構(gòu)造與作用原理 構(gòu)造與作用 該引信結(jié)構(gòu)如圖 所示。 該引信以發(fā)射時的直線慣性力和飛行時的迎面氣流壓力作為解除保險的能源，滿足冗 余 保險的要求；利用 旋翼 — 二級 減速輪系機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)延期解除保險，延期保險與第二環(huán)境力保險相結(jié)合，能可靠滿足保險距離大于 50m 的要求。 保險叉把清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 共 38 頁 旋翼與慣性體連接，使旋翼固定起來， 防止旋翼旋轉(zhuǎn)造成不必要的事故。 碰目標(biāo)時，整流罩在目標(biāo)反力的作用下，克服彈道簧抗力，壓觸發(fā)機(jī)構(gòu)下行，同時，隔離機(jī)構(gòu)在慣性力的作用下前沖，使擊針刺雷管發(fā)火，通過傳爆序列引爆彈丸。 安全性高 由于第二環(huán)境力保險與延期解除保險相結(jié)合，隔爆機(jī)構(gòu)具有“銳啟動”特性，確保了在安全距離內(nèi)維持有較高的隔爆度水平 [27]。 6 主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20 頁 共 38 頁 旋翼的相關(guān)設(shè)計和驗算 空氣動力保險機(jī)構(gòu)活塞式空氣動力保險機(jī)構(gòu)、旋翼式和渦輪式空氣動力保險機(jī)構(gòu)。 45。 翼片結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 根據(jù)空氣動力學(xué)原理推導(dǎo)出投彈瞬間風(fēng)翼啟動力矩公式 : 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 38 頁 Mt=nrsρ v2CL/2 風(fēng)翼啟動時靜摩擦力矩公式 : Mf=(nsρ v2CD/2+ v2/2)rρ f 式中 n— 旋 翼葉片數(shù) 。 SO— 風(fēng)翼中央部份面積 。 rρ — 摩 擦半徑 。查 :航引 4 甲、乙引信風(fēng)翼資料后計算得 : r=2 .7cm ， rρ =0 .88cm， v=100m/s， So l=， 附加限制圈面積 So2 = So=So+So2=,翼片面積 : S=2. 59cm2 因風(fēng)翼保險筒螺紋規(guī)格是 M18 x ，故 f=tan(δ +Φ )=tan (1。 由 Mf=(nsρ v2CD/2+ v2/2)rρ f 式得 Mf1=（ 4**+*） ****108*1002*104/2 = Mf2=Ff`rρ 式中 rρ — 摩擦半徑， rρ =。 發(fā)火可靠性計算 彈簧針刺發(fā)火機(jī)構(gòu)的擊針重 gPj ? ；彈簧重 gPt ? ；彈簧預(yù)壓抗力為gR 40000 ? ，彈簧預(yù)壓量 mm70 ?? ；擊針到雷管間的距離 mmlH ? ，忽略摩擦?xí)r擊針戳擊雷管的動能 yE 9 8 08 0 )(9 8 0131 ?????? tj mmm 69 60 00 080 98 040 000 02 ?? ??? mRk ? 4 8 7 0 0 0 08 0 9 8 04 0 0 000 ???? mRk 2220 ??????? HHH lklkv 11520xx? ? mmgmvE Hy ?????? 2 彈簧推動擊針戳擊雷管時，其勢能除克服摩擦力而消耗一部分之外，其余全部變?yōu)閾翎樝到y(tǒng)的動能，即 HfHHHy lFlRRmvE ????? )(2121 02 該機(jī)構(gòu)有 3780轉(zhuǎn) /分的旋轉(zhuǎn)速度時，應(yīng)用上述彈簧計算發(fā)火機(jī)構(gòu)，可得以下結(jié)果： mmgEy 4725? 求得 yE 后，即可和 minfE 相比較，判斷發(fā)火可靠性。 在引信中，切斷銷主要作為瞬發(fā) 擊發(fā)體 或慣性激發(fā)體的保險零件，保證平時、發(fā)射時及彈道上 擊發(fā)體 的安全。所謂彈道保險，就是包括抗章動保險及防雨保險。 設(shè)計圖形如下 : 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 38 頁 圖 切斷銷固定拔銷與滑塊中 航彈在空中飛行時，受到空氣動力的影響，且后坐 系數(shù)很小，設(shè)計相關(guān)尺寸：取配用彈丸的最大后坐系數(shù) k1=20,固定銷的重量為 P= 克，用紫銅線作切斷銷σb=37 公斤 /毫米2，航彈墜落時產(chǎn)生的慣性力一般取 20xx 倍的慣性零件重量，故取k1=20xx，慣性力 F=20xx*P= 20xx*= 公斤，紫銅線的直徑 D=*√ (F/σb)=*√（ ） =,取 D=（標(biāo)準(zhǔn)值）。計算公式是 H=gt2/2, g為重力加速度，取 g=10 m/s2,則 t0 =√（ 2H/g） =√（ 2*100/10） = s。 = *sin50。 二級減速輪系 的設(shè)計如下圖所示： 旋翼的轉(zhuǎn)速與 1 軸的轉(zhuǎn)速相同，即 n1=n s=, 設(shè)計該結(jié)構(gòu)總的傳動比i=80，在安全距離時間內(nèi)，擊針上升距離的計算是： 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 38 頁 i14= n1/n4=80, n4= n1/80=那 擊針 轉(zhuǎn)的圈數(shù)是 Q1=n4*t0=*=, 上升距離S1=P*Q1=*=,在安全距離之后，旋翼繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，擊針繼續(xù)上移，直至脫離滑塊，便可解除第二道保險， 設(shè)定 t2=2s 后，便可解除保險。設(shè)計符合設(shè)計要求。 雷管直徑 1d? 5mm；導(dǎo)爆藥直徑 2d? 6mm。于是，滑塊的運(yùn)動方程為 21 2 RX C S Rdxm F F fF Fdt ? ? ? ? 將RXF、CF和 SF 相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型帶入，得 2 21 0 02 ( ) ( )R RFd x dvm x r x mw f Fdt dt??? ? ? ? ? ? （ ） 式中： m 滑塊彈簧系統(tǒng)的換 算質(zhì)量， kg。 滑塊運(yùn)動的時間一般很短，通常用保險機(jī)構(gòu)或延期解除保險機(jī)構(gòu)來保證滑塊在膛外開始運(yùn)動。 本設(shè)計中的引信彈道簧的設(shè)計受到雙向約束，一方面，其預(yù)壓抗力必須足夠 大，以保證克服迎面空氣壓力作用在受壓件上表面的氣動壓力和摩擦阻力，使得發(fā)射周期后延期解除保險機(jī)構(gòu)能夠復(fù)位，并且保證彈道安全。 為保證延期解除保險的可靠性，彈道簧的預(yù)壓抗力。 彈道彈簧剛度 39。 由式（ ），彈道簧預(yù)壓抗力應(yīng)為： 0 mF sF F??=? +=； 由引信結(jié)構(gòu)初步確定以下參數(shù)： 彈道簧預(yù)壓后高度 1h = 彈道簧全壓縮高度 dh ? 取彈道簧 自由高度 0H = 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 32 頁 共 38 頁 由此得彈道簧預(yù)壓量： 0 0 1Hh? ??== 彈道簧檢驗抗力 R=~ 彈道簧參數(shù)的計算 本條的計算公式取自《引信設(shè)計手冊》第 10章 條。 延期解除保險機(jī)構(gòu)的設(shè)計 該引信延期解除保險機(jī)構(gòu)的作用機(jī)理是利用彈丸飛行時產(chǎn)生的空氣氣流作用在 外露旋翼機(jī)構(gòu)上，驅(qū)動旋翼 轉(zhuǎn)動，帶動 二級 減速 輪系運(yùn)動實現(xiàn)而延期解除保險。以上措施的采取，有效地提高該機(jī)構(gòu)保險距離的散布精度，使其能夠滿足槍榴彈對保險距離和可靠解除保險距離的要求。根據(jù)以上分析，在保證引信的作用可靠度的前提下，可通過控制引信頭部 旋翼機(jī)構(gòu)的臨界起動風(fēng)速和可靠轉(zhuǎn)正到位風(fēng)速，而不增加防風(fēng)機(jī)構(gòu)，確保該引信 的頭部渦輪機(jī)構(gòu)滿足在 7 級風(fēng)的環(huán)境條件下能可靠使用，來滿足該彈的環(huán)境使用性能要求。根據(jù)引信頭部機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取 了以下措施： 1）對延期解除保險機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，以控制 旋翼 臨界起動和轉(zhuǎn)動到位的風(fēng)速； 2）在引信頭部增設(shè)防塵裝置，防止沙塵進(jìn)入引信內(nèi)部，影響引信機(jī)構(gòu)運(yùn)動的清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 34 頁 共 38 頁 靈活性。在采取上述措施后，改善了引信在風(fēng)沙環(huán)境下的適應(yīng)性，滿足了 航 彈的作戰(zhàn)使用和環(huán)境使用要求。為解決這個矛盾，采取了在 旋翼 前加裝整流罩的方案，其作用是在彈道中對氣流整流，并在 旋翼 轉(zhuǎn)動到位后，堵塞整流罩進(jìn)氣孔，以減小 旋翼 在彈道中旋轉(zhuǎn)時對射擊精度的影響。 在主要技術(shù)指標(biāo)分析后，對其幾個主要機(jī)構(gòu)的選擇和設(shè)計方案進(jìn)行了論證。 同時也希望研究這一課題的同學(xué)能夠認(rèn)認(rèn)真真的作這一課題，它對我們是一種考驗，他結(jié)合了我們在學(xué)習(xí)生活中學(xué)到的和沒有學(xué)到的，讓我對 我所學(xué)的專業(yè)了解的更加透徹。 首先，我要感謝的是我的導(dǎo)師安老師和顧老師，他們總是孜孜不倦的教導(dǎo)我，不管我有多少問題，他們都會給我一一解答，直到我聽懂為止。而 在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期 詳細(xì)設(shè)計 ，裝配 草圖 等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。