matlab航空火箭弹头机电触发引信设计与相关技术研究(2)
4.6 弹丸发射时箭-5引信上升运动过程分析 28
4.7 勤务处理时箭-5引信下降运动过程分析 31
5 对改进曲折槽机构性能的研究 34
5.1 研究惯性筒簧预压量 34
5.2 研究惯性筒簧刚度 36
5.3 研究导向销与曲折槽壁间的摩擦系数 39
5.4 研究曲折槽倾角 41
5.5 研究惯性筒与惯性筒簧系统质量 44
6 计算尺寸链 47
结论 48
致谢 49
参考文献 50
附录 70mm航空火箭弹头机电触发引信设计总图 52
1 绪论
1.1 选题背景和意义
火箭弹具有射程覆盖范围大、使用方便等优点，第二次世界大战以来备受诸多军事强国重视。火箭弹利用火箭发动机的喷射推进原理来获得飞行速度，其发射过载系数小，而低过载环境下弹体结构的强度要求更容易得到保证。其最大优点在于可以多管发射，因而火力密集、作战时间短。航空火箭弹是从航空器上发射的以固体火箭发动机为动力的非制导武器，其目前广泛装备歼击轰炸机和武装直升机，用于杀伤空中或地面目标及有生力量。
引信的功能是通过感知所经受的环境信息、目标信息或者指令信息，在相对目标最佳位置或者最佳时刻起爆或引爆战斗部。传统的引信大多为机械引信，机械引信主要特征体现在引信的机械式安全和解除保险机构上，安全和解除保险机构中的保险元件同时又作为敏感元件，其作用利用的是发射过程中的惯性力。在惯性力的作用下，保险元件克服约束件的作用产生位移，释放隔爆件或解除对发火机构的约束，从而解除引信的保险。机电式引信被广泛地应用于多种场合，同样，机电引信的主要特征体现在机电式安全和解除保险机构上。机电式安全和解除保险机构具有对环境更好的识别能力，也具有更完善的解除保险控制逻辑与功能。机电式安全系统的“机”主要体现在机械隔离和利用环境能源，而“电”主要表现为传感器对环境敏感、识别并输出控制信号。
引信设计中，常常利用的环境信息有弹丸发射时的后坐力、离心力与弹丸碰目标时的前冲力等。利用后坐力作为环境信息的保险装置中，具有鲜明特色的要数曲折槽后坐保险机构。曲折槽机构的设计主要是用来解决类似于火箭弹、无后坐炮弹和迫击炮弹引信的后坐保险问题，这类弹丸在发射时给引信提供的后坐过载较小，甚至小于勤务处理时引信所受的后坐过载。如果采用直线运动式保险机构，则会使得勤务处理安全性与发射时可靠解除保险难以同时满足，曲折槽机构能解决这种情况下的矛盾。
曲折槽后坐保险机构对应于惯性筒与惯性筒簧，惯性筒壁上开有曲折槽，工作时依靠导向销插入其中。由于曲折槽每一槽段都与轴线成一定倾角，惯性筒的运动状态为在导向销的约束下、惯性筒作轴向上下运动的同时还要绕着轴线转动。这种机构的设计能够解决引信勤务处理安全性与弹丸发射时可靠解除保险之间的矛盾。这是因为，弹丸发射时的后坐过载，虽然数值较小，但相对引信勤务处理时的后坐过载，其持续时间较长。这能够使得惯性筒在导向销的约束下，运动至引信解除保险的位置处。而对于引信勤务处理时，其后坐过载虽然数值较大，然而持续时间较短。惯性筒在该力作用下，沿着轴线平动同时绕着轴线转动，当导向销的运动由一个槽段过度到下一槽段时，由于碰撞带来的速度改变，惯性筒在受力时间较短的情况下不会一直向下运动。当速度减小为零后，会反向沿轴线运动至初始位置，保证了勤务处理的安全。