【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 箭發(fā)動(dòng)機(jī)、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和固液組合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。其中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但比推力較低，工作可控性差，工作時(shí)間短；液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作可控性強(qiáng)，能多次啟動(dòng)，推力可調(diào)，比推力較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；固液組合發(fā)動(dòng)機(jī)則兼顧了固、液二者的優(yōu)點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了它們的缺點(diǎn)，但技術(shù)并不是很成熟，目前，仍在研究發(fā)展之中。由目標(biāo)特性分析可知，目標(biāo)機(jī)動(dòng)性很小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果導(dǎo)彈攻擊速度提高一倍，目標(biāo)防護(hù)的能力則就減少一倍。因而應(yīng)采用助推器，這樣可以在很大程度上提高發(fā)射瞬時(shí)導(dǎo)彈的飛行速度。助推段采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，巡航段采用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。兩級(jí)彈體之間串聯(lián)聯(lián)接，當(dāng)助推器工作完畢瞬時(shí)用分離機(jī)構(gòu)將其拋掉，以減少不必要的廢重。導(dǎo)彈巡航段的飛行高度定為 100～300m。巡航速度為 。當(dāng)導(dǎo)彈捕捉到目標(biāo)后，鎖定目標(biāo)，降低巡航高度，以 6～ 超低空掠海飛行，這樣導(dǎo)彈進(jìn)入了敵艦雷達(dá)的“ 盲區(qū) ”，以最大的航速?zèng)_向敵艦。 制導(dǎo)系統(tǒng)及戰(zhàn)斗部的選擇1. 制導(dǎo)系統(tǒng)的選擇制導(dǎo)系統(tǒng)是引導(dǎo)導(dǎo)彈飛行中樞組織。它由導(dǎo)引系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩部分組成。一方面對(duì)導(dǎo)彈實(shí)施導(dǎo)引，另一方面對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行控制，使其按預(yù)定彈道飛哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文13行。因而它有以下三點(diǎn)基本功能：1) 導(dǎo)彈在向目標(biāo)飛行過(guò)程中，要不斷的測(cè)量導(dǎo)彈實(shí)際運(yùn)動(dòng)與理想運(yùn)動(dòng)之間的偏差。2) 據(jù)此偏差的大小和方向形成控制指令，在此指令的作用下，通過(guò)控制系統(tǒng)控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，消除偏差；3) 克服各種干擾因素的影響，使導(dǎo)彈始終保持所需運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和軌跡。海防導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)為活動(dòng)目標(biāo)，但相對(duì)空中目標(biāo)其尺寸大、動(dòng)機(jī)性差、干擾能力強(qiáng)。因而采用“ 自主制導(dǎo) +自動(dòng)尋的”復(fù)合式制導(dǎo)方式。當(dāng)導(dǎo)彈處在100300m 巡航段時(shí)，采用“程序制導(dǎo)” 方案，此時(shí)導(dǎo)彈按預(yù)先給定的彈道程序向目標(biāo)飛行，這樣就可以有效消除目標(biāo)電子干擾能力強(qiáng)這一弱點(diǎn)；當(dāng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并鎖住目標(biāo)后，導(dǎo)彈則啟用“自動(dòng)尋的 ”制導(dǎo)方式，巡航段結(jié)束，導(dǎo)彈降低飛行高度，以 6～ 超低空掠海飛行，此時(shí)由于導(dǎo)彈飛行超低空，進(jìn)入敵艦雷達(dá)盲區(qū)，可以有效對(duì)敵艦實(shí)施攻擊。2. 戰(zhàn)斗部的選擇引信、安全引爆裝置和戰(zhàn)斗部三部分組成了導(dǎo)彈引戰(zhàn)系統(tǒng)。其中引信是為了適時(shí)引爆戰(zhàn)斗部；安全引爆裝置是為了保證導(dǎo)彈使用維護(hù)時(shí)戰(zhàn)斗部的安全，同時(shí)又能保證引信可可靠地引爆戰(zhàn)斗部；戰(zhàn)斗部則是引戰(zhàn)系統(tǒng)的核心，是用來(lái)摧毀目標(biāo)的裝置。目標(biāo)具有裝甲防護(hù)設(shè)施，因而常規(guī)戰(zhàn)斗部并不能對(duì)目標(biāo)造成致命性破壞，故而采用聚能穿甲戰(zhàn)斗部，當(dāng)導(dǎo)彈攻擊到目標(biāo)后，利用戰(zhàn)斗部藥型凹面產(chǎn)生的高速高溫聚能流來(lái)穿透厚厚的裝甲，使導(dǎo)彈進(jìn)入目標(biāo)內(nèi)部，戰(zhàn)斗部在目標(biāo)內(nèi)部全面引爆，從而在內(nèi)部對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生致命性破壞。如圖 所示：哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文14圖 聚能穿甲戰(zhàn)斗部示意圖故而要求導(dǎo)彈直接命中目標(biāo)，聚能穿甲戰(zhàn)斗部的裝填系數(shù)為：～，長(zhǎng)徑比 =2～ 3，密度 =1000kg/m （包括空穴所占空間） ，采wh?wh?3用觸發(fā)式引信。 維修性及經(jīng)濟(jì)性要求海防導(dǎo)彈所用環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)比較惡劣，因而要求有較高的防水、防鹽霧、防腐蝕能力等；另外對(duì)雷達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)等需常常檢修的艙段應(yīng)開(kāi)設(shè)有檢修艙口，以便適時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行檢修。 總體方案的確定導(dǎo)彈總體方案的確定是一個(gè)迭代的過(guò)程，評(píng)定總體設(shè)計(jì)方案或從若干總體方案中選定一方案的準(zhǔn)則，就是武器系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，總體方案必須全面確定導(dǎo)彈系統(tǒng)研制的主要目地和任務(wù)。戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求一經(jīng)確定，對(duì)導(dǎo)彈飛行性能的要求也隨之確定，總體設(shè)計(jì)也有了依據(jù)。對(duì)飛航導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，主要總體參數(shù)是指與導(dǎo)彈飛行性能關(guān)系密切的參數(shù)。如導(dǎo)彈的起飛質(zhì)量、外廓尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)的推陳出新力、彈翼面積、導(dǎo)彈助推段速度 和導(dǎo)彈穩(wěn)定性與機(jī)動(dòng)性等。導(dǎo)彈的射程、飛行高度和飛0V行速度由戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求規(guī)定。進(jìn)而由導(dǎo)彈縱向運(yùn)動(dòng)方程式確定主要參數(shù)間的關(guān)系。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文15圖 飛行時(shí)作用在導(dǎo)彈上的力設(shè) D 為導(dǎo)彈的阻力；F 為發(fā)動(dòng)機(jī)推力；θ 為彈道角；g 為重力加速度；mg 為作用在導(dǎo)彈上的重力；α 為飛行攻角。其運(yùn)動(dòng)圖如圖 所示，則導(dǎo)彈縱向運(yùn)動(dòng)方程式為： ??sincosGDFdtvgG??（）通常 值不大，故上式可以簡(jiǎn)化為：??sinFdtvg??經(jīng)過(guò)整理積分 （GDtvsi ()???2121nVt dtFgd?式中 ——分別為導(dǎo)彈助推器的末速度和時(shí)間；1vt ——分別為導(dǎo)彈擊中目標(biāo)時(shí)的飛行速度和時(shí)間。2從式()可以看出 ,導(dǎo)彈的速度變化取決于導(dǎo)彈的推力、阻力與導(dǎo)彈重力之比和助推器的末速度 ，又因速度與時(shí)間的乘積為射程 d，故上式也間0v接的決定了導(dǎo)彈的射程，導(dǎo)彈的可用過(guò)載是導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性的重要標(biāo)志，從可用過(guò)載的計(jì)算公式哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文16 GaFSvCnya????（）可以計(jì)算的出可用過(guò)載。顯然，當(dāng)導(dǎo)彈的重力和推力確定下來(lái)后，可用過(guò)載 與彈翼面積 S、導(dǎo)彈飛行高度 及飛行速度 有關(guān)。yan???Hv綜上所述，當(dāng)作用在導(dǎo)彈上的重力 G、推力 P 及彈翼面積 S 和助推器末段的速度 定下來(lái)時(shí)，在很大的程度上決定了導(dǎo)彈的性能。因而，當(dāng)戰(zhàn)0v術(shù)技術(shù)要求確定后，就應(yīng)確定以上幾個(gè)參數(shù)。 導(dǎo)彈主要參數(shù)的確定導(dǎo)彈總體參數(shù)不僅與戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求有關(guān)，而且彼此之間也存在著相互影響。因此，主要參數(shù)的確定要反復(fù)進(jìn)行，才可以獲得初步的結(jié)果。 導(dǎo)彈總體質(zhì)量的確定導(dǎo)彈的質(zhì)量是由各部分質(zhì)量組成的，每一部分質(zhì)量都與導(dǎo)彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能要求及某些主要參數(shù)有密切的關(guān)系。導(dǎo)彈的技術(shù)要求一經(jīng)確定，利用這些關(guān)系，就可以預(yù)測(cè)導(dǎo)彈各部分的質(zhì)量。然后，將這些各部分預(yù)測(cè)值綜合在一起則可以求得導(dǎo)彈質(zhì)量的預(yù)測(cè)值。本導(dǎo)彈為兩級(jí)導(dǎo)彈，則導(dǎo)彈的總質(zhì)量（起飛質(zhì)量） 可以表示為下式：0m （）210m??其中 、 為導(dǎo)彈第一級(jí)和第二級(jí)的質(zhì)量。1m2導(dǎo)彈第二級(jí)質(zhì)量通常由有效載荷（包括戰(zhàn)斗部、引信及保險(xiǎn)裝置和導(dǎo)彈上制導(dǎo)裝置）的質(zhì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)（包括發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)劑等）的質(zhì)量和彈體結(jié)構(gòu)（包括彈身、彈翼、舵面和操縱機(jī)構(gòu)等）的質(zhì)量等幾部分，其表達(dá)式為： ()rwbenprguwh mm???2其中 為戰(zhàn)斗部 (含引信和保險(xiǎn)裝置) 質(zhì)量, 為彈上制導(dǎo)設(shè)備( 含能源)的whmgu質(zhì)量, 為推進(jìn)劑的質(zhì)量, 為發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量, 為彈身結(jié)構(gòu)質(zhì)量, 為pr en bw哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文17彈翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量， 為舵面及操縱機(jī)構(gòu)的質(zhì)量。rm將式（）兩邊分別除以 ，得：2 22221 mrwbenprguwh ???（）令: ； ； 。2mKprr 2en 22Krwbrwbs??將以上三式代入（）式,整理后可得: ][12senprguwhm??或: ()22Kguh?其中 senprK??2第一級(jí)導(dǎo)彈采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),其質(zhì)量為 可以表示為:1m ()11senprm??其中 為助推器推進(jìn)劑質(zhì)量, 為助推器發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(燃料室殼體)1pr的質(zhì)量, 為助推器上其它附助結(jié)構(gòu)(如安定面、操縱機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)等)的sm質(zhì)量。將（）式兩邊均除以全彈總質(zhì)量 ,則可以得:0 ()1101Kmsenpr???由式()可知全彈的質(zhì)量方程為: 210將上式兩邊同時(shí)除以全彈質(zhì)量 ,可得: ()021m??哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文18將()式代入 ()式,可得 : mK21??即可得: ()120?將式()代入式 ()后可得 : ()??210Kmguwh??式() 即為全彈的總質(zhì)量方程, 為主級(jí) (第二級(jí))導(dǎo)彈的有效guh載荷,導(dǎo)彈第二級(jí)的質(zhì)量 m,可以看作為第一級(jí)的有效載荷 .由《設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》可以知: =2400Kg,故可以由()式計(jì)算出導(dǎo)彈的總2質(zhì)量。查閱相關(guān)資料, 取為 ；1K；????。g571即：助推器總重取為 570Kg。 翼載 的確定0P導(dǎo)彈的翼載可以由下式計(jì)算 wSGP0?（）其中: 為導(dǎo)彈主級(jí)質(zhì)量(即助推器剛脫落時(shí)導(dǎo)彈的質(zhì)量)；0G為彈翼面積。wS顯然增大 ，就意味著在其它條件一定時(shí)，使 減小，這樣則會(huì)導(dǎo)致0PwS導(dǎo)彈飛行中阻力減小，即達(dá)到同樣戰(zhàn)術(shù)飛行性能所需的 值減小。因此，fK在確定 值時(shí)，在可能條件下盡量取大一點(diǎn)，但 常受下列條件限制。0 0P哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文191． 導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性對(duì) 限制0P導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性由可能提供的法向過(guò)載表示，由法向可用過(guò)載的定義式 GFYmgyniya?sin???（）若推力分量忽略不計(jì),則: ()????????1202maxPvCYnyya式中: 導(dǎo)彈在 t 瞬時(shí)之前所消耗的燃料質(zhì)量比；????00tGtpp 導(dǎo)彈的法向可用過(guò)載；yanF 為導(dǎo)彈的推力；為導(dǎo)彈的飛行極限攻角。max?將式（）可以改寫(xiě)成: ???????122max0ynvCP（）在確定 時(shí)必須滿(mǎn)足機(jī)動(dòng)性的要求的 ,故應(yīng)由 來(lái)確定 ,為了保證0Pyayan0P導(dǎo)彈正常飛行、攻擊目標(biāo),要求可用過(guò)載 應(yīng)大于需用過(guò)載 ，而 又取nynyn決于制導(dǎo)規(guī)律，并受多種因素影響，因此有： （ya??（）式中 在初步設(shè)計(jì)時(shí)取為 ~，故上式可以寫(xiě)成：yn? ???????122max0ynvCP（）其中 可用下列公式計(jì)算:yn哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文20 ?????????cosgdtvKny（）K 為安全系數(shù),取 ～； 與制導(dǎo)規(guī)律有關(guān)系。?（dt2．彈翼結(jié)構(gòu)承載特性和工藝水平對(duì) 的限制0P由式()知 ,對(duì)于第二級(jí)導(dǎo)彈有： 20wGS?值表示導(dǎo)彈翼單位面積上所負(fù)擔(dān)的導(dǎo)彈重量。 值越大,在彈翼面積0P 0P一定情況下,導(dǎo)彈質(zhì)量越大,在做機(jī)動(dòng)飛行時(shí)所承受的過(guò)載也就越大，這就對(duì)彈翼的強(qiáng)度和剛度提出更高的要求。而高速導(dǎo)彈一般均采用氣動(dòng)性能好的薄翼，這樣勢(shì)必給提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及在工藝上造成很大的困難，所以，彈翼承載特性和工藝水平也對(duì) 作出了限制。0P據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，在目前技術(shù)水平條件下，各類(lèi)型的導(dǎo)彈翼載取值使用范圍為：地對(duì)空導(dǎo)彈 5000～6000 ；0?2/mN空對(duì)空導(dǎo)彈 2500～6500 ；P反坦克導(dǎo)彈 2500～3000 。02/1) 由《設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》及前邊計(jì)算可知：2400Kg； =?0GwS2 =?8max??yC2) 由機(jī)動(dòng)性限制求 0P20 /???哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文21 由于海防型導(dǎo)彈所攻擊的目標(biāo)機(jī)動(dòng)性差,故過(guò)載相對(duì)較小,取 =??????? 2/?綜合考慮,取翼載為 3/mNP? 發(fā)動(dòng)機(jī)推力的計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)推力是由發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃?xì)饬饕愿咚賴(lài)姵龆a(chǎn)生的反作用力等組成。當(dāng)導(dǎo)在稠密的大氣層中飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力由兩部份組成：第一部份是燃?xì)飧咚賴(lài)姵霎a(chǎn)生的推力，稱(chēng)之為動(dòng)推力。由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程知，當(dāng)質(zhì)量以秒流量 （ 表示 m 對(duì) t 求導(dǎo)）以相對(duì)速度 離開(kāi)物體時(shí)，所? v產(chǎn)生的反作用力為： 1dPvt??（） 第二部份是由發(fā)動(dòng)機(jī)噴管出口處的燃?xì)饬黛o壓強(qiáng) 與導(dǎo)彈所處高度的aP大氣靜壓強(qiáng) 的壓差引起的推力，稱(chēng)之為靜推力。HP ??2aHPS??（）其中 為發(fā)動(dòng)機(jī)噴管口截面積。aS所以推力 為： ()12P??對(duì)任意高度飛行的導(dǎo)彈，其推力可以由地面發(fā)動(dòng)機(jī)推力 來(lái)表示，進(jìn)0P行地面發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)時(shí)，由于 ，故0H ??aHS?（）其中 為在地面發(fā)動(dòng)機(jī)噴管口處的大氣靜壓強(qiáng)，由于海防型導(dǎo)彈飛行0P高度都很低，因而可以取為海來(lái)面處大氣壓，即： ??以 257mm 無(wú)噴管固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)如下： ； 噴管口半徑為 R= 。06435。KN??哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文22 ??0aHPSp???????????故：發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為 。 導(dǎo)彈氣動(dòng)布局的選擇導(dǎo)彈在大氣中飛行，必然受涉及到空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，它是影響飛行特性的極其重要的一個(gè)方面。而導(dǎo)彈導(dǎo)彈氣動(dòng)外型設(shè)計(jì)就是在確定了導(dǎo)彈主要設(shè)計(jì)技術(shù)要求和選定彈上主要設(shè)備和推進(jìn)系統(tǒng)、戰(zhàn)