【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如創(chuàng)建直線、構(gòu)造實(shí)體、檢查曲面表面參數(shù)等幾乎所有的 SolidWorks 軟件的功能。 論文要研究解決的問(wèn)題 本論文是關(guān)于導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，用三維圖像設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)導(dǎo)彈的總體結(jié)構(gòu)，可以直觀的看見(jiàn)導(dǎo)彈的三維總體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)是一門系統(tǒng)工程科學(xué)。它是應(yīng)用物理、數(shù)學(xué)、噴氣推進(jìn)技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)、飛行力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、控制理論、電子學(xué)、優(yōu)化理論以及其它應(yīng)用學(xué)科和基礎(chǔ)學(xué)科處理和解決導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)問(wèn)題的一門綜合性科學(xué)?？傮w設(shè)計(jì)是一個(gè)從已知條件出發(fā)創(chuàng)造新產(chǎn)品的過(guò)程，是將 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為武器的最重要的步驟?？傮w設(shè)計(jì)在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)所有設(shè)計(jì)、研制工作中占最重要的地位并起決定性作用。但是本論文的重點(diǎn)在于 基于 SolidWorks二次開(kāi)發(fā)的飛行器快速設(shè)計(jì)，不需要解決具體的參數(shù)問(wèn)題，在滿足導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)和氣動(dòng)特性的條件下怎么利用 SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)功能快速設(shè)計(jì)導(dǎo)彈的外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 只用 SolidWorks軟件無(wú)法精確的設(shè)計(jì)導(dǎo)彈，即使能設(shè)計(jì)，但很麻煩，費(fèi)時(shí)間，設(shè)計(jì)以后也很難對(duì)其進(jìn)行修改。所以我們要通過(guò)二次開(kāi)發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)導(dǎo)彈，也就是參數(shù)化設(shè)計(jì)導(dǎo)彈。通過(guò)編程，只需要輸入設(shè)計(jì)參 數(shù)，在 SolidWorks的界面上可以輸出相應(yīng)的導(dǎo)彈的效果圖，從而提高了工作效率和工作質(zhì)量，這才是最關(guān)鍵的。 論文研究主要內(nèi)容 導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)概述 導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)是一門系統(tǒng)工程科學(xué)，其在導(dǎo)彈設(shè)計(jì)中的作用可概述為：根據(jù)軍方擬定的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求，確定導(dǎo)彈系統(tǒng)總體方案及各主要分系統(tǒng)方案，完成總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及驗(yàn)收辦法，組織協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)按設(shè)計(jì)流程完成導(dǎo)彈系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)，建立參數(shù)設(shè)計(jì)體系，設(shè)計(jì)和組織系統(tǒng)級(jí)的地面及飛行試驗(yàn)，解決導(dǎo)彈研制過(guò)程中遇到的跨學(xué)科技術(shù)問(wèn)題。 導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì) 除對(duì)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求分析、總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)部位安排設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行研究外，還必須對(duì)與導(dǎo)彈閉環(huán)系統(tǒng)特性密切相關(guān) Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB() 的動(dòng)力學(xué)建模、分析與設(shè)計(jì)技術(shù)、控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，以及它們與導(dǎo)彈總體性能的關(guān)系進(jìn)行深入研究。 （ 1）了解各類導(dǎo)彈的外形和總體結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，比如，空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、地地導(dǎo)彈等。 （ 2）導(dǎo)彈總體方案選擇：導(dǎo)彈布局與外形，導(dǎo)彈各部分參數(shù)，戰(zhàn)斗部，動(dòng)力系統(tǒng)，彈體結(jié)構(gòu)等。 （ 3）質(zhì)量分析：全彈質(zhì)量分析，質(zhì)量、質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、全彈質(zhì)量分布特性。 （ 4）飛行穩(wěn)定行分析：氣動(dòng) 力分析 基于 Visual C++的 SolidWorks二次開(kāi)發(fā) 通過(guò)調(diào)用 SolidWorks API函數(shù)命令實(shí)現(xiàn) SolidWorks的大部分功能。使用VC++對(duì) SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 把上面兩個(gè)研究結(jié)果結(jié)合起來(lái)最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈總體的快速設(shè)計(jì) 以 VC++6． 0為開(kāi)發(fā)環(huán)境，充分利用 Solidworks基于骨架模型的參數(shù)化建模、變量化和單一數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，研究基于 Solidworks的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件與 SolidWorks之間的數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)共享，從而保證了飛行器的外形及其相關(guān)參數(shù)能夠快速、自動(dòng)地更新，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)各個(gè)學(xué)科自動(dòng)分析。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 第二章 飛行器 總體參數(shù) 設(shè)計(jì) 飛行器戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析的意義 確定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)是設(shè)計(jì)武器系統(tǒng)的第一步，也是研制武器系統(tǒng)的第一步，而武器系統(tǒng)的研制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有采用高新技術(shù)、耗資巨大和研制周期長(zhǎng)的工程特點(diǎn)。 因此整個(gè)研制工作過(guò)程中不可避免地伴隨著各種風(fēng)險(xiǎn)；或者達(dá)不到預(yù)定的目標(biāo)和性能要求（技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)）；或者研制費(fèi)用大大超過(guò)預(yù)算（費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)）；或者進(jìn)度大大拖后（進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)）。 武器系統(tǒng)的總體性能取決于其設(shè)計(jì)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn) 技術(shù)、指標(biāo)體系是否合理，為了研制工作順利地進(jìn)行，做好研制前的分析、論證工作就顯得尤為重要，因此戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析論證是第一步也是最重要的一步。 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析論證的復(fù)雜性 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析論證是一項(xiàng)非常復(fù)雜細(xì)致的工作，其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在： （ 1） 指標(biāo)體系龐大， 根據(jù)軍標(biāo)可分為十九大類指標(biāo)，并且各指標(biāo)之間不可替代； （ 2） 單項(xiàng)指標(biāo)分析有的不能建立在完全定量的基礎(chǔ)上，或本質(zhì)上不可量化，即使可以量化分析指標(biāo)，其模型亦可能相當(dāng)復(fù)雜； （ 3） 指標(biāo)與指標(biāo)之間，一組指標(biāo)與另一組指標(biāo)之間的相互關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律，以及 整個(gè)指標(biāo)體系的內(nèi)在規(guī)律都難以準(zhǔn)確把握； （ 4） 指標(biāo)體系對(duì)作戰(zhàn)效能、全壽命費(fèi)用和研制風(fēng)險(xiǎn)的影響規(guī)律需要開(kāi)拓性的研究； （ 5） 從全壽命的角度來(lái)看，還需要考慮一旦系統(tǒng)研制成功，由于戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的限定將給裝備與使用維護(hù)過(guò)程帶來(lái)的一系列要求； （ 6） 大量的歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)資料、專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)體系等，將在整個(gè)指標(biāo)論證分析中起著重要的作用，如何將各種知識(shí)有機(jī)地融合到整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行分析也是一個(gè)復(fù)雜的課題。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()10 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析方法 由于缺乏專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)等研制條件，且作者個(gè)人能力和時(shí)間有限，在這里無(wú)法建立一 個(gè)完整的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)決策支持系統(tǒng)。但是考慮到這里設(shè)計(jì)任務(wù)的特點(diǎn)，完全可以簡(jiǎn)化戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)分析決策方法，并將整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行下去。 這里設(shè)計(jì)任務(wù)的特點(diǎn)就在于有參考模型，即所有的設(shè)計(jì)是在已有的 “XX”輕型反坦克導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上結(jié)合新的要求進(jìn)行改進(jìn)。由于 “XX”是已經(jīng)定型、生產(chǎn)并投入使用的先進(jìn)的輕型反坦克導(dǎo)彈，它的必要性、先進(jìn)性、可行性 、費(fèi)用、效能及風(fēng)險(xiǎn)等都不是問(wèn)題。 飛行器總體方案初步設(shè)計(jì) 總體方案初步設(shè)計(jì)的任務(wù) 導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是依據(jù)批準(zhǔn)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，確定導(dǎo)彈技術(shù)方案、技術(shù)途徑，提出各系統(tǒng) 研制任務(wù)，最有效地滿足給定的研制目標(biāo)的要求。為了實(shí)現(xiàn)新設(shè)想的飛躍 ，總體設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，往往從分析已知條件入手，參照已知的性能相近的導(dǎo)彈，廣泛搜集信息，經(jīng)過(guò)逐步深入，信息量增多，所有影響因素、條件也趨于成熟，最終設(shè)計(jì)的武器系統(tǒng)將會(huì)符合或逼近實(shí)際使用的要求。 導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)貫穿于整個(gè)研制過(guò)程，總體方案分析的重要任務(wù)之一，就在于妥善地處理在技術(shù)途徑和實(shí)施方案上都會(huì)碰到的眾多矛盾，使各子系統(tǒng)能協(xié)調(diào)一致工作，形成一個(gè)最佳的總體方案，主要包括下列內(nèi)容： （ 1） 戰(zhàn)斗部的類型選擇與主要技術(shù)指標(biāo)的確定； （ 2） 制導(dǎo)系統(tǒng)體制與實(shí)施方案的分析與選 擇，制導(dǎo)系統(tǒng)基本特性的確定； （ 3） 發(fā)射方案及其裝置的選擇 ； （ 4） 動(dòng)力裝置類型及推力方案的選擇； （ 5） 總體部位安排。 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)和過(guò)程，可以分解為相對(duì)獨(dú)立的部分。這就從本質(zhì)上簡(jiǎn)化了復(fù)雜系統(tǒng)的分析和綜合。經(jīng)過(guò)研究戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，分析組成總體的各個(gè)個(gè)體，發(fā)現(xiàn)：有的項(xiàng)目于其他專業(yè)相互牽連和交叉較少， 可以相對(duì)獨(dú)立地制定方案；有的雖然設(shè)計(jì)的專業(yè)較多，但是最初不要求精確計(jì)算，也可以單獨(dú)起步。在初步方案設(shè)計(jì)階段，相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目有： 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()11 （ 1） 戰(zhàn)斗部：經(jīng)過(guò)對(duì)目標(biāo)特性的分析，可以確定其類型、裝藥量、外形尺寸及與其匹配的引信裝置。戰(zhàn)斗部外形尺寸往往 是確定導(dǎo)彈最大直徑的依據(jù)之一。 （ 2） 導(dǎo)彈幾何尺寸：最大直徑確定后，參考其他同類型導(dǎo)彈，粗估彈上設(shè)備質(zhì)量及體積，確定彈的長(zhǎng)度。從氣動(dòng)力觀點(diǎn)選擇氣動(dòng)布局形式，初步計(jì)算導(dǎo)彈的升力、阻力。后者是暫定發(fā)動(dòng)機(jī)推力的依據(jù)。 （ 3） 推進(jìn)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)推力初步確定之后，可 著手單獨(dú)制定推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)方案，包括推進(jìn)系統(tǒng)組成、各組成部分的功能、質(zhì)量、尺寸等。 （ 4） 精度分配：根據(jù)命中概率的要求，參考其他同類導(dǎo)彈，初步分配導(dǎo)彈及火控 系統(tǒng)精度指標(biāo)。 （ 5） 控制方式：根據(jù)射程及制導(dǎo)系統(tǒng)可能達(dá)到的水平，選擇制導(dǎo)體制。 （ 6） 火控系統(tǒng)及技術(shù)保障設(shè)備也可以單獨(dú)開(kāi)展技術(shù)方案的 制定工作：一旦條件成熟，再與導(dǎo)彈進(jìn)行綜合，對(duì)機(jī)械、電氣進(jìn)行協(xié)調(diào)，使導(dǎo)彈、火控系統(tǒng)、技術(shù)保障設(shè)備三大部分聯(lián)成有機(jī)的整體。 在初步完成這些相對(duì)獨(dú)立項(xiàng)目的設(shè)計(jì)后，應(yīng)該綜合考慮，將那些在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)粗估的參數(shù)和最終設(shè)計(jì)出的結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)行整體調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 戰(zhàn)斗部系統(tǒng)設(shè)計(jì) 戰(zhàn)斗部選擇 本文所設(shè)計(jì)的導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部類型選定為串聯(lián)聚能破甲戰(zhàn)斗部。聚能破甲戰(zhàn)斗部是利用聚能裝藥爆炸后的聚能效應(yīng)所產(chǎn)生的金屬射流殺傷目標(biāo)的。串聯(lián)戰(zhàn)斗部的功能，在于能排除反應(yīng)裝甲對(duì)射流的干擾，可用于擊穿披掛反應(yīng)裝甲的坦克主裝 甲，串聯(lián)戰(zhàn)斗部的工作過(guò)程是：破擊目標(biāo)后，一級(jí)戰(zhàn)斗部射流先將反應(yīng)裝甲引爆，待反應(yīng)裝甲爆炸產(chǎn)生的干擾（金屬板、沖擊波等）飛離射流通道后，主戰(zhàn)斗部射流將對(duì)坦克主裝甲進(jìn)行破甲。 選擇戰(zhàn)斗部藥型罩的材料為紫銅，形狀為錐形。 戰(zhàn)斗部主要參數(shù)設(shè)計(jì) 戰(zhàn)斗部的直徑主要取決于兩個(gè)因素： （ 1） 保證導(dǎo)彈具有良好的氣動(dòng)外形； （ 2） 保證戰(zhàn)斗部有足夠大的威力。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()12 這里選取戰(zhàn)斗部直徑與彈體地直徑相同。即 WDD? ? ?21? 戰(zhàn)斗部質(zhì)量是聚能破甲戰(zhàn)斗部的一個(gè)重要參數(shù)，它是破甲威力特征之一。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)和理論分析，戰(zhàn)斗部質(zhì)量 WM 與靜破甲深度jL近似成線性關(guān)系，即： W C jM K L? ? ?22? 式中 CK 由實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)決定，對(duì)于輕型反坦克導(dǎo)彈破甲戰(zhàn)斗部來(lái)說(shuō) CK =3~5。但是在戰(zhàn)斗部方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)戰(zhàn)斗部各組成部分以及結(jié)構(gòu)因素來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其估算公式如下： W S C l f eM M M M M M? ? ? ? ? ? ?23? 其中 SM 是戰(zhàn)斗部殼體與風(fēng)帽組件的質(zhì)量； CM 為戰(zhàn)斗部裝藥的質(zhì)量； lM 為藥型罩結(jié)構(gòu)質(zhì)量； fM 為 引信的 總質(zhì)量； eM 為其他附件的總質(zhì)量。 戰(zhàn)斗部殼體與風(fēng)帽組件質(zhì)量 SM 的估算公式如下： ? ?1 8 ~ 1 20SWMM? ? ?24? 戰(zhàn)斗部裝藥質(zhì)量 CM 可近似的認(rèn)為和破甲深度成線性關(guān)系，即： C c jM K L?? ? ?25? 式中的 K? 和裝藥的爆速有關(guān)系。 藥型罩質(zhì)量 lM 與靜破甲深度成線性關(guān)系，其估算公式為： l l jM KL? ? ?26? 式中 lK 的值取決于藥型罩的材料。目前聚能破甲戰(zhàn)斗部藥型罩的材料多為紫銅，因此 ~ ? 。 引信質(zhì)量估算經(jīng)驗(yàn)公 式為： f f WM K M? ? ?27? 戰(zhàn)斗部中其他質(zhì)量一般不超過(guò)戰(zhàn)斗部總質(zhì)量的 1%~5% ，即： ? ?0 .0 1 ~ 0 .0 5eWMM? ? ?28? 通過(guò)上述經(jīng)驗(yàn)公式，在滿足戰(zhàn)斗部靜破甲深度要求的前提下，可通過(guò)? ?25? 及 ? ?26? 兩式確定戰(zhàn)斗 部裝藥質(zhì)量 CM 和藥型罩質(zhì)量 lM ，然后將 CM 和北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()13 lM 的值以及 ? ?24? 、 ? ?27? 和 ? ?28? 式中，就可以求出戰(zhàn)斗部的總質(zhì)量 WM ，最后再帶回其他質(zhì)量表 達(dá)式，求戰(zhàn)斗部的其他零部件的質(zhì)量。藥柱的直徑： 22W P W P P SDD ??? ? ? ? ? ? ?29? 式中， P? 表示藥型罩的厚度， PS? 表示裝藥殼體的厚度。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，藥型罩的錐角與靜破甲深度和藥柱直徑的比 LPK 相關(guān)，可按表 設(shè)計(jì)： 而射流頭部速度 nv 又與藥型 罩錐角基本上有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 在估算戰(zhàn)斗部靜止炸高時(shí)，近似認(rèn)為其與裝藥直徑成比例關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，聚能破甲戰(zhàn)斗部的最有利靜止炸高是藥型罩錐底直徑的 1~3 倍 ，即： W HD WPH k D?? ? ?2 10? 戰(zhàn)斗部的長(zhǎng)度按下式設(shè)計(jì)： 1 2 3WL H H H? ? ? ? ?2 11? 其中， 1H 為包含炸高的裝藥總高， 2H 為引信裝配后占導(dǎo)彈的長(zhǎng)度， 3H 為前端保護(hù)罩外形取的余量。 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)中的靜破甲深度要求是針對(duì)導(dǎo)彈主戰(zhàn)斗部而言的，因此上述確定的參數(shù)均為主戰(zhàn)斗部參數(shù)。前置戰(zhàn)斗部則可以認(rèn)為是主戰(zhàn)斗部按比例縮小的結(jié)果。 前后戰(zhàn)斗部起爆時(shí)間間隔設(shè)計(jì)是串聯(lián)戰(zhàn)斗部時(shí)必須考慮的。因?yàn)榍爸脩?zhàn)斗部在引爆反應(yīng)裝甲時(shí) ，若主戰(zhàn)斗部起爆過(guò)早，反應(yīng)裝甲爆炸產(chǎn)生的壓力以及碎片會(huì)干擾主戰(zhàn)斗部的穿甲射流；若起爆過(guò)晚，就不能保 證主戰(zhàn)斗部的最佳炸高。如果給出導(dǎo)彈擊中目標(biāo)時(shí)的速度，彈著角以及反應(yīng)裝甲的幾何尺寸，利用幾何關(guān)系就可以確定前置戰(zhàn)斗部與主戰(zhàn)斗部的起爆時(shí)間間隔。 以上便完成了戰(zhàn)斗部與總體設(shè)計(jì)相關(guān)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)。 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)方案選擇 動(dòng)力裝置采取與標(biāo)槍相同的方案，即采用兩級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛發(fā)動(dòng)機(jī)將導(dǎo)彈推出筒外，慣性飛行一段小的距離后續(xù)航發(fā)動(dòng)機(jī)使其加速。裝藥采用雙基藥形式。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:roEYB()14 發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)設(shè)計(jì) 初