导弹总体结构设计-导弹气动外形.ppt

导弹总体结构设计导弹总体结构设计 第四章第四章 导弹外形设计导弹外形设计 第四章第四章 导弹外形设计导弹外形设计4.1 导弹外形设计的基本要求导弹外形设计的基本要求 4.2 气动布局气动布局 4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择一、外形设计任务一、外形设计任务n 对于有翼导弹：对于有翼导弹：（1）选选择择导导弹弹的的气气动动布布局局，即即正正确确选选择择弹弹体体各各部部件件（弹弹翼翼、尾尾翼翼、舵舵面、发动机或进气道等）的相互位置；面、发动机或进气道等）的相互位置；（2）从从导导弹弹具具有有良良好好的的气气气气动动动动力力力力特特特特性性性性以以及及机机机机动动动动性性性性、稳稳稳稳定定定定性性性性和和操操操操纵纵纵纵性性性性能能能能出出发发，并并考考虑虑导导弹弹制制制制导导导导系系系系统统统统特特特特性性性性及及弹弹弹弹体体体体结结结结构构构构等等因因素素，确确定定弹弹体体各各部部件件的的外形参数和几何尺寸。外形参数和几何尺寸。n 对于弹道导弹：对于弹道导弹：最最重重要要的的是是进进行行头头部部外外形形设设计计，使使导导弹弹具具有有适适当当的的静静稳稳定定度度并并减减小气动载荷。小气动载荷。4.1 导弹外形设计的基本要求导弹外形设计的基本要求二、外形设计过程二、外形设计过程 对对导导弹弹外外形形设设计计有有重重要要影影响响的的战战术术技技术术指指标标有有动动力力航航程程、巡巡航速度、飞行空域以及战斗部威力等。航速度、飞行空域以及战斗部威力等。（1）在在选选定定了了推推进进系系统统、战战斗斗部部等等弹弹上上主主要要设设备备，初初步步确确定定导导弹总体主要参数之后；弹总体主要参数之后；（2）外外形形设设计计是是与与导导弹弹主主要要参参数数的的选选择择、部部位位安安排排及及导导弹弹质质心心定位等工作紧密联系交错进行的。定位等工作紧密联系交错进行的。4.1 导弹外形设计的基本要求导弹外形设计的基本要求三、外形设计基本要求三、外形设计基本要求 （1）满足导弹战术技术指标和弹上各分系统的工作要求；）满足导弹战术技术指标和弹上各分系统的工作要求；（2）充分利用最佳翼身干扰、翼面间干扰以及外挂物与翼身的干扰；）充分利用最佳翼身干扰、翼面间干扰以及外挂物与翼身的干扰；（3）应使总体结构布局合理，减小弹体上的脉动压力及横滚力矩；）应使总体结构布局合理，减小弹体上的脉动压力及横滚力矩；（4）满足导弹机动性、稳定性与操作性的要求；）满足导弹机动性、稳定性与操作性的要求；（5）保保证证在在最最大大使使用用攻攻角角范范围围内内，空空气气动动力力特特性性特特别别是是力力矩矩特特性性尽尽可可能能 处于线性范围，减小非线性对系统带来的不利影响；处于线性范围，减小非线性对系统带来的不利影响；（6）外形设计应满足隐身要求，使雷达散射面积最小；）外形设计应满足隐身要求，使雷达散射面积最小；（7）便于发射、运输、贮存与实战使用。）便于发射、运输、贮存与实战使用。（8）对于高超声速导弹，外形设计要保证气动加热最低。）对于高超声速导弹，外形设计要保证气动加热最低。4.1 导弹外形设计的基本要求导弹外形设计的基本要求 气气动布局：布局：导弹的气动外形及各部件相对位置的布置。导弹的气动外形及各部件相对位置的布置。具体来说就是研究两个问题：具体来说就是研究两个问题：翼面（包括弹翼、舵面等）数目及其在翼面（包括弹翼、舵面等）数目及其在弹身周向弹身周向弹身周向弹身周向的布置方案；的布置方案；翼面之间（如弹翼与舵面之间）沿翼面之间（如弹翼与舵面之间）沿弹身纵向弹身纵向弹身纵向弹身纵向的布置方案。的布置方案。4.2 气动布局气动布局 衡量气衡量气动布局布局优劣的劣的标准：准：对于不同类型的导弹是不同的。对于不同类型的导弹是不同的。地对空导弹和空对空导弹：首先是导弹应具有良好的机动性、地对空导弹和空对空导弹：首先是导弹应具有良好的机动性、操纵性和稳定性，这是由于这类导弹是攻击机动性较大的飞操纵性和稳定性，这是由于这类导弹是攻击机动性较大的飞机；其次是使导弹具有良好的空气动力特性和部位安排的方机；其次是使导弹具有良好的空气动力特性和部位安排的方便性等。便性等。中远程导弹：要求导弹具有良好的空气动力特性，升阻比大，中远程导弹：要求导弹具有良好的空气动力特性，升阻比大，横向稳定性好，发动机要有良好的进气与工作条件等。横向稳定性好，发动机要有良好的进气与工作条件等。4.2 气动布局气动布局一、翼面在弹身周侧的布置型式一、翼面在弹身周侧的布置型式一、翼面在弹身周侧的布置型式一、翼面在弹身周侧的布置型式 1 1、面对称布置方案、面对称布置方案、面对称布置方案、面对称布置方案 特点：特点：（1）迎面阻力小、质量小）迎面阻力小、质量小 （2）倾斜稳定性好。）倾斜稳定性好。（3）载机上悬挂方便。）载机上悬挂方便。（4）侧向机动性差。）侧向机动性差。转弯方式：转弯方式：（1）平面转弯）平面转弯 （2）倾斜转弯）倾斜转弯 4.2 气动布局气动布局4.2 气动布局气动布局平面平面转弯弯：导弹不作滚转动作，转弯所需的向心力，由侧滑角导弹不作滚转动作，转弯所需的向心力，由侧滑角 产生，同时推力在产生，同时推力在Z方向也有一分量。此种翼面提供方向也有一分量。此种翼面提供的侧向过载较小。的侧向过载较小。此时，同时存在此时，同时存在 及及 ，这两个角度可由方向舵，这两个角度可由方向舵及升降舵的偏角来保证。及升降舵的偏角来保证。4.2 气动布局气动布局倾斜斜转弯：弯：导弹转弯前先作滚转动作，即通过副翼，导弹转弯前先作滚转动作，即通过副翼，产生一个滚转力矩，导弹滚转一个产生一个滚转力矩，导弹滚转一个 角之角之后，使升力后，使升力Y偏转的同时产生侧向力偏转的同时产生侧向力Z，至，至于升力的大小，则可以由攻角于升力的大小，则可以由攻角 来调整。来调整。这种转弯是通过副翼和升降舵同时协调动这种转弯是通过副翼和升降舵同时协调动作来实现的，故称之为协调转弯。作来实现的，故称之为协调转弯。4.2 气动布局气动布局面对称布置方案面对称布置方案增大导弹侧向力的方法。增大导弹侧向力的方法。4.2 气动布局气动布局有翼导弹外形的发展有翼导弹外形的发展 气动、推进系统一体化外形气动、推进系统一体化外形 4.2 气动布局气动布局2、轴对称布置方案、轴对称布置方案 布置布置型式型式-型型型型-型型型型 4.2 气动布局气动布局2、轴对称布置方案、轴对称布置方案 特点：特点：（1）各个方向均能产生最大的机动过载。）各个方向均能产生最大的机动过载。（2）升力的大小和作用点与导弹绕纵轴的旋转无关。）升力的大小和作用点与导弹绕纵轴的旋转无关。（3）在在任任何何方方向向产产生生升升力力都都具具有有快快速速响响应应的的特特性性，大大大大简简化化了了控控制制与制导系统的设计。与制导系统的设计。（4）在在大大攻攻角角情情况况下下，将将引引起起大大的的滚滚动动干干扰扰，这这就就要要求求滚滚动动通通道道控控制系统快速性好。制系统快速性好。（5）由由于于翼翼面面数数目目多多，必必然然质质量量大大，阻阻力力大大，升升阻阻比比小小，雷雷达达反反射射面积大。面积大。4.2 气动布局气动布局3 3尾翼或舵面的布置方案尾翼或舵面的布置方案尾翼或舵面的布置方案尾翼或舵面的布置方案（a a）和（）和（b b）是轴对称形式，与）是轴对称形式，与字形及字形弹翼具有完全相同字形及字形弹翼具有完全相同的特性，多用于地对空和空对空导弹上。的特性，多用于地对空和空对空导弹上。（c）是人字形尾翼，三个尾翼互成）是人字形尾翼，三个尾翼互成120120布置，这种布局可以提供足布置，这种布局可以提供足够的航向稳定性。另外，当有侧滑角时，尾翼所产生的滚转力矩导数够的航向稳定性。另外，当有侧滑角时，尾翼所产生的滚转力矩导数近似等于零。这样可以减轻弹翼上副翼的负担。近似等于零。这样可以减轻弹翼上副翼的负担。（d d）和（）和（e e），将水平尾翼固定在弹身两侧或垂直尾翼上，这是为），将水平尾翼固定在弹身两侧或垂直尾翼上，这是为了保证水平尾翼在任何飞行状态下具有足够的效率。由于它们的布置了保证水平尾翼在任何飞行状态下具有足够的效率。由于它们的布置是非对称的，当攻角和测滑角存在时，会造成较显著的滚转力矩。是非对称的，当攻角和测滑角存在时，会造成较显著的滚转力矩。4.2 气动布局气动布局二、翼面沿弹身纵轴的布置型式二、翼面沿弹身纵轴的布置型式舵面在后舵面在后正常式：苏联的萨姆正常式：苏联的萨姆2（地对空），（地对空），法国的玛特拉法国的玛特拉530（空对空）；（空对空）；无尾式：美国的奈克无尾式：美国的奈克II（地对空）。（地对空）。4.2 气动布局气动布局二、翼面沿弹身纵轴的布置型式二、翼面沿弹身纵轴的布置型式舵面在前舵面在前鸭式：如美国的奈克鸭式：如美国的奈克1（地对空）、响尾蛇（空对空）（地对空）、响尾蛇（空对空）旋转弹翼式：如苏联的萨姆旋转弹翼式：如苏联的萨姆6（地对空），美国的麻雀（地对空），美国的麻雀III（空对空）。（空对空）。4.2 气动布局气动布局二、翼面沿弹身纵轴的布置型式二、翼面沿弹身纵轴的布置型式衡量气动布局标准：衡量气动布局标准：衡量气动布局标准：衡量气动布局标准：导弹的稳定性、机动性和操纵性；导弹的稳定性、机动性和操纵性；气动特性；气动特性；导弹部位安排的方便性；导弹部位安排的方便性；对对制制导导系系统统和和发发动动机机等等工工作作条条件件适适合合程程度度等等方方面面加加以衡量。以衡量。4.2 气动布局气动布局三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析斜斜斜斜吹吹吹吹力力力力矩矩矩矩：是是一一种种滚滚转转力力矩矩（横横滚滚力力矩矩），它它是是当当攻攻角角、侧侧滑滑角角不等于零时而产生的。不等于零时而产生的。4.2 气动布局气动布局三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析斜吹产生原因：斜吹产生原因：斜吹产生原因：斜吹产生原因：1 1翼翼翼翼尖尖尖尖影影影影响响响响 当当侧侧滑滑角角不不等等于于零零时时，翼翼尖尖的的马马赫赫锥锥也也将将随随之之倾倾斜斜，使使得导弹受到一个正的横滚力矩得导弹受到一个正的横滚力矩。2 2翼根影响翼根影响翼根影响翼根影响 其原因同上，它使导弹受到一个负的横滚力矩其原因同上，它使导弹受到一个负的横滚力矩。3 3左左左左右右右右两两两两翼翼翼翼后后后后掠掠掠掠效效效效应应应应不不不不对对对对称称称称 当当M数数由由小小变变大大时时（如如M3），横横滚滚力力矩矩的符号由负值变为正值。的符号由负值变为正值。4 4弹弹弹弹翼翼翼翼被被被被弹弹弹弹身身身身挡挡挡挡住住住住的的的的阴阴阴阴影影影影区区区区内内内内 升升力力要要相相应应地地减减少少，则则产产生生负负的的横横滚滚力矩力矩。4.2 气动布局气动布局5 5因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性 正常式：正常式：正常式：正常式：当侧滑角不大时的下洗分布当侧滑角不大时的下洗分布当侧滑角不大时的下洗分布当侧滑角不大时的下洗分布 当侧滑角较大时的下洗分布当侧滑角较大时的下洗分布当侧滑角较大时的下洗分布当侧滑角较大时的下洗分布4.2 气动布局气动布局5 5因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性 正常式：正常式：正常式：正常式：随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线4.2 气动布局气动布局5 5因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性 鸭式：鸭式：鸭式：鸭式：当侧滑角不等于零时的下洗分布当侧滑角不等于零时的下洗分布当侧滑角不等于零时的下洗分布当侧滑角不等于零时的下洗分布 随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线随侧滑角的滚转力矩变化曲线4.2 气动布局气动布局5 5因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性 鸭式：鸭式：鸭式：鸭式：当当有有迎迎角角、侧侧滑滑角角，升升降降舵舵和和方方向向舵舵都都偏偏转转时时，产产生生的的斜斜吹吹力力矩系数可表示为下式：矩系数可表示为下式：对对于于鸭鸭式式“”型型弹弹翼翼，因因为为导导弹弹是是轴轴对对称称的的，在在平平衡衡状状态态下下则有：则有：所以斜吹力矩系数所以斜吹力矩系数 正正因因为为“-”型型或或“X-X”型型鸭鸭式式布布局局在在定定态态飞飞行行中中的的横横滚滚力矩等于零，故这种气动布局还经常被采用。力矩等于零，故这种气动布局还经常被采用。4.2 气动布局气动布局5 5因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性因前翼存在而引起的洗流影响的不对称性 鸭式：鸭式：鸭式：鸭式：当当 ，不在平衡状态时，则仍会产生横滚力矩，故这种型式的不在平衡状态时，则仍会产生横滚力矩，故这种型式的导弹通常有绕纵轴的振荡运动，从而增大了导弹通常有绕纵轴的振荡运动，从而增大了 控制误差。从横滚稳定性来说，在所有气动控制误差。从横滚稳定性来说，在所有气动 布局中，鸭式是最不利的。由于横滚稳定性布局中，鸭式是最不利的。由于横滚稳定性 不佳，滚动力矩较大，而鸭式的舵面面积较不佳，滚动力矩较大，而鸭式的舵面面积较 小，因此，小，因此，鸭式导弹不能用舵面差动来起鸭式导弹不能用舵面差动来起 副翼作用。副翼作用。4.2 气动布局气动布局三、横滚稳定性分析三、横滚稳定性分析v鸭式布局：鸭式布局：横滚稳定性差横滚稳定性差v正常式：正常式：横滚稳定性优于鸭式横滚稳定性优于鸭式v无无尾尾式式：滚滚动动力力矩矩与与正正常常式式相相近近似似，但但由由于于其其舵舵面面紧紧靠靠近弹翼后缘，故下洗影响更为微弱。近弹翼后缘，故下洗影响更为微弱。v旋旋转转弹弹翼翼式式与与鸭鸭式式横横滚滚特特性性类类似似，但但由由于于旋旋转转弹弹翼翼面面积积大大，而而尾尾翼翼面面积积小小，且且其其攻攻角角较较小小，故故其其洗洗流流不不对对称称的的影影响响远远远远没没有有鸭鸭式式严严重重，所所以以通通常常旋旋转转弹弹翼翼也也可可作作为为差差动舵来起副翼作用。动舵来起副翼作用。4.2 气动布局气动布局四、机动性分析四、机动性分析提高机动性的措施：提高机动性的措施：提高机动性的措施：提高机动性的措施：提高导弹的飞行速度提高导弹的飞行速度增大弹翼面积增大弹翼面积采用良好的弹翼形状采用良好的弹翼形状增大导弹可用攻角增大导弹可用攻角 增加导弹增加导弹可用攻角可用攻角可用攻角可用攻角是提高机动性的比较简便方法。是提高机动性的比较简便方法。，4.2 气动布局气动布局四、机动性分析四、机动性分析 增大攻角受到下列因素的限制：增大攻角受到下列因素的限制：俯仰力矩性能的非线性。俯仰力矩性能的非线性。，在攻角在攻角 后，曲线的斜率逐渐增大，线性关系遭到破坏。所后，曲线的斜率逐渐增大，线性关系遭到破坏。所以导弹不能在以导弹不能在 的条件下飞行。攻角的条件下飞行。攻角 称为导弹的极限攻角。称为导弹的极限攻角。4.2 气动布局气动布局四、机动性分析四、机动性分析，线性关系和线性关系和 与以下参数有关：与以下参数有关：4.2 气动布局气动布局四、机动性分析四、机动性分析，v 无尾式：无尾式：及及 均最小，故最有利于提高均最小，故最有利于提高 ；v 鸭式布局：鸭式布局：最大，故最不利；最大，故最不利；v 正常式：介于两者之间。正常式：介于两者之间。4.2 气动布局气动布局五、升阻比特性分析五、升阻比特性分析 升阻比升阻比升阻比升阻比，当攻角不大时，当攻角不大时，可得：，可得：4.2 气动布局气动布局五、升阻比特性分析五、升阻比特性分析 鸭式和正常式：鸭式和正常式：鸭式和正常式：鸭式和正常式：从这两种气动布局来看，在导弹平衡状态，由于鸭式舵面从这两种气动布局来看，在导弹平衡状态，由于鸭式舵面偏转角与弹翼攻角同向，而正常式则相反，所以鸭式的总升偏转角与弹翼攻角同向，而正常式则相反，所以鸭式的总升力较正常式的大。而总的阻力则与舵面偏转角的方向关系不力较正常式的大。而总的阻力则与舵面偏转角的方向关系不大，大，所以鸭式的升阻比比正常式的大所以鸭式的升阻比比正常式的大所以鸭式的升阻比比正常式的大所以鸭式的升阻比比正常式的大。，4.2 气动布局气动布局五、升阻比特性分析五、升阻比特性分析 ，进行导弹气动外形设计时除考虑稳定性和操纵性外，还应把提进行导弹气动外形设计时除考虑稳定性和操纵性外，还应把提高升阻比作为一个重要因素予以考虑。在导弹总体设计时，除合理高升阻比作为一个重要因素予以考虑。在导弹总体设计时，除合理选取气动布局和弹翼参数之外，还可以采取如下增升措施：选取气动布局和弹翼参数之外，还可以采取如下增升措施：（）采用非旋成体剖面的弹身；（）采用非旋成体剖面的弹身；（）采用前缘弯曲的弹翼；（）采用前缘弯曲的弹翼；（）采用翼身融合体，改善横向流的绕流特性，提高翼身组合（）采用翼身融合体，改善横向流的绕流特性，提高翼身组合体的非线性升力。体的非线性升力。六、部位安排方便性分析六、部位安排方便性分析，1.1.发动机为液体火箭发动机发动机为液体火箭发动机发动机为液体火箭发动机发动机为液体火箭发动机 当发动机采用液体火箭发动机时，当发动机采用液体火箭发动机时，鸭式的部位安排无甚困难，如右图鸭式的部位安排无甚困难，如右图所示。当采用正常式时，舵机舱常所示。当采用正常式时，舵机舱常受发动机喷管的制约，对舵机的尺受发动机喷管的制约，对舵机的尺寸要求较严。随着舵机尺寸的小型寸要求较严。随着舵机尺寸的小型化，若弹身直径较大，舵机安排比化，若弹身直径较大，舵机安排比较容易；若弹身直径较小时，舵机较容易；若弹身直径较小时，舵机的安排就比较困难。的安排就比较困难。采用液体火箭发动机时舵机的布置方案 4.2 气动布局气动布局六、部位安排方便性分析六、部位安排方便性分析，2.2.发动机为固体火箭发动机发动机为固体火箭发动机发动机为固体火箭发动机发动机为固体火箭发动机 固体火箭发动机鸭式导弹的（固体火箭发动机鸭式导弹的（a a）形式较）形式较简单，但质心位置移动较大；而（简单，但质心位置移动较大；而（b b）形式）形式将固体火箭发动机移至质心附近，但使推力将固体火箭发动机移至质心附近，但使推力的轴向分量降低了。的轴向分量降低了。正常式，（正常式，（a a）形式的操纵性及稳定性将）形式的操纵性及稳定性将受到影响，故很少用；（受到影响，故很少用；（b b）形式采用延长）形式采用延长尾喷管，舵面的操纵机构将做得较复杂，特尾喷管，舵面的操纵机构将做得较复杂，特别是当舵面需差动时；另一方面是弹身容积别是当舵面需差动时；另一方面是弹身容积利用很不好。利用很不好。鸭式导弹舵机的布置方案鸭式导弹舵机的布置方案 (a)正常式导弹舵机的布置方案正常式导弹舵机的布置方案4.2 气动布局气动布局(b)采用长喷管时，舵机的布置方案采用长喷管时，舵机的布置方案，3.3.发动机为吸气式发动机发动机为吸气式发动机发动机为吸气式发动机发动机为吸气式发动机 随着导弹技术的发展，对射程和速度不断提出更远更快的要求。为此随着导弹技术的发展，对射程和速度不断提出更远更快的要求。为此有翼导弹越来越多地采用各种吸气式发动机作为推进装置，因此在导弹外有翼导弹越来越多地采用各种吸气式发动机作为推进装置，因此在导弹外形布局中就出现了发动机或进气道的布置问题。形布局中就出现了发动机或进气道的布置问题。采用吸气式发动机的导弹，在外形布局上有两种情况，一是一个或二采用吸气式发动机的导弹，在外形布局上有两种情况，一是一个或二个发动机外挂在弹体上，发动机（带进气道）成为弹体外形的一部分；二个发动机外挂在弹体上，发动机（带进气道）成为弹体外形的一部分；二是发动机在弹体内，作为发动机重要部件的进气道外露在弹体表面，成为是发动机在弹体内，作为发动机重要部件的进气道外露在弹体表面，成为弹体外形的一部分。随着弹体外形的一部分。随着“整体式整体式”技术的发展，导弹与吸气式发动机更技术的发展，导弹与吸气式发动机更多的是采用一体化布局，有关发动机进气道布置方案将在后面讲述。多的是采用一体化布局，有关发动机进气道布置方案将在后面讲述。4.2 气动布局气动布局六、部位安排方便性分析六、部位安排方便性分析，4.4.起飞段的操纵问题起飞段的操纵问题起飞段的操纵问题起飞段的操纵问题 4.2 气动布局气动布局六、部位安排方便性分析六、部位安排方便性分析 鸭式：纵向操纵由前舵来担任，滚动操纵由弹翼上的副翼来担任。鸭式：纵向操纵由前舵来担任，滚动操纵由弹翼上的副翼来担任。正常式：因联合质心位置很靠近舵面，故舵面已不能用以纵向操纵。正常式：因联合质心位置很靠近舵面，故舵面已不能用以纵向操纵。一般在起飞段上导弹不操纵其俯仰运动，只操纵其滚动运动。一般在起飞段上导弹不操纵其俯仰运动，只操纵其滚动运动。正常式导弹正常式导弹正常式导弹正常式导弹 鸭式导弹鸭式导弹鸭式导弹鸭式导弹，5.5.横滚运动的操纵横滚运动的操纵横滚运动的操纵横滚运动的操纵 鸭式气动布局：鸭式气动布局：鸭式气动布局：鸭式气动布局：前舵的下洗作用影响很大，故此种型式中不能采用差动舵面来前舵的下洗作用影响很大，故此种型式中不能采用差动舵面来操纵横滚运动，而只能在弹翼上安装副翼，如导弹弹身尾部装有固体火箭发动机，操纵横滚运动，而只能在弹翼上安装副翼，如导弹弹身尾部装有固体火箭发动机，则副翼操纵机构的安装就较困难。则副翼操纵机构的安装就较困难。鸭式导弹的横滚操纵鸭式导弹的横滚操纵4.2 气动布局气动布局，5.5.横滚运动的操纵横滚运动的操纵横滚运动的操纵横滚运动的操纵正常式气动布局：正常式气动布局：正常式气动布局：正常式气动布局：无论利用差动舵面或副翼，问题的解决并无困难。无论利用差动舵面或副翼，问题的解决并无困难。正常式导弹的横滚操纵正常式导弹的横滚操纵4.2 气动布局气动布局，七、四种气动布局的综合分析七、四种气动布局的综合分析 1.1.鸭式的特点鸭式的特点鸭式的特点鸭式的特点（1）舵面安置在弹身头部，纵向操纵力臂长，舵的效率高，故舵面面积）舵面安置在弹身头部，纵向操纵力臂长，舵的效率高，故舵面面积可小些，所需的舵机功率也可小些。可小些，所需的舵机功率也可小些。（2）升阻比较正常式稍大。）升阻比较正常式稍大。（3）易于进行部位安排。）易于进行部位安排。（4）舵面偏转角与导弹攻角方向相同，可以使用的最大攻角受到限制。）舵面偏转角与导弹攻角方向相同，可以使用的最大攻角受到限制。（5）具有较大的斜吹力矩，横向稳定性不好。一般来讲，舵面不宜用来）具有较大的斜吹力矩，横向稳定性不好。一般来讲，舵面不宜用来作差动副翼，需要有单独副翼来进行滚动控制。作差动副翼，需要有单独副翼来进行滚动控制。4.2 气动布局气动布局，七、四种气动布局的综合分析七、四种气动布局的综合分析 2.2.正常式的特点正常式的特点正常式的特点正常式的特点（1）由于弹翼位于舵面之前，不存在因舵面偏转对弹翼引起的下洗，纵向和横向）由于弹翼位于舵面之前，不存在因舵面偏转对弹翼引起的下洗，纵向和横向稳定性较好。稳定性较好。（2）舵面差动可同时用作副翼，不必在弹翼上安置副翼，操纵机构和弹翼结构比）舵面差动可同时用作副翼，不必在弹翼上安置副翼，操纵机构和弹翼结构比较简单。较简单。（3）舵面偏转角与导弹攻角方向相反，可以增大可用攻角。）舵面偏转角与导弹攻角方向相反，可以增大可用攻角。（4）升阻比稍低于鸭式。）升阻比稍低于鸭式。（5）舵面位于弹翼洗流区，当采用全动舵时舵面升力被下洗掉很多，因此，舵的）舵面位于弹翼洗流区，当采用全动舵时舵面升力被下洗掉很多，因此，舵的操纵效率比鸭式低，舵面面积比鸭式大。操纵效率比鸭式低，舵面面积比鸭式大。（6）由于舵面产生控制力的方向始终与弹体攻角产生的升力方向相反，因此导弹）由于舵面产生控制力的方向始终与弹体攻角产生的升力方向相反，因此导弹的响应特性较慢。的响应特性较慢。（7）气动布局在某些情况下部位安排较困难。）气动布局在某些情况下部位安排较困难。4.2 气动布局气动布局，七、四种气动布局的综合分析七、四种气动布局的综合分析 3.3.无尾式的特点无尾式的特点无尾式的特点无尾式的特点（1）升阻比高。无尾式布局减少了翼面数量，从而减小了导弹的零升阻力。）升阻比高。无尾式布局减少了翼面数量，从而减小了导弹的零升阻力。当翼展受到限制时，增加弦长可以获得所需的升力，使升阻比提高，弹翼结构当翼展受到限制时，增加弦长可以获得所需的升力，使升阻比提高，弹翼结构性能也较好。性能也较好。（2）操纵效率高。由于翼弦加长，可使舵面至导弹质心的力臂长些，因而操）操纵效率高。由于翼弦加长，可使舵面至导弹质心的力臂长些，因而操纵力矩也可大些。纵力矩也可大些。（3）具有最大的极限攻角。）具有最大的极限攻角。（4）常采用反安定面，既保证了需要的静稳定性，又可增大舵面至导弹质心）常采用反安定面，既保证了需要的静稳定性，又可增大舵面至导弹质心之间的距离和便于弹翼与弹身承力构件的布置。之间的距离和便于弹翼与弹身承力构件的布置。（5）舵面常与弹翼后缘有一定间距，这样做的目的是使铰链力矩随攻角和舵）舵面常与弹翼后缘有一定间距，这样做的目的是使铰链力矩随攻角和舵偏角的变化更趋近于线性变化，便于自动驾驶仪的工作。偏角的变化更趋近于线性变化，便于自动驾驶仪的工作。4.2 气动布局气动布局，七、四种气动布局的综合分析七、四种气动布局的综合分析 4.4.旋转弹翼式的特点旋转弹翼式的特点旋转弹翼式的特点旋转弹翼式的特点（1）动态特性好，系统响应快。）动态特性好，系统响应快。（2）便于部位安排。）便于部位安排。（3）弹身的攻角可保持较小的值，有利于吸气式发动机进气道设计和采用自动寻的）弹身的攻角可保持较小的值，有利于吸气式发动机进气道设计和采用自动寻的制导导弹的布局设计。制导导弹的布局设计。（4）因为弹身攻角小，横滚力矩也要小些，可利用弹翼的差动作副翼。）因为弹身攻角小，横滚力矩也要小些，可利用弹翼的差动作副翼。（5）过载波动可以减小）过载波动可以减小（6）弹翼面积大，故铰链力矩很大，通常可以达到其他型式的）弹翼面积大，故铰链力矩很大，通常可以达到其他型式的10倍以上。倍以上。（7）迎风阻力大，且空气动力存在明显的非线性，给控制系统设计带来高的要求。）迎风阻力大，且空气动力存在明显的非线性，给控制系统设计带来高的要求。（8）当弹翼偏转时，弹身与弹翼间有间隙，这会使升力稍为降低。）当弹翼偏转时，弹身与弹翼间有间隙，这会使升力稍为降低。4.2 气动布局气动布局4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定1 1展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择（1）展弦比对升力特性的影响）展弦比对升力特性的影响 增大增大 展弦比，会使翼面升力线斜率增加。在低速时（如展弦比，会使翼面升力线斜率增加。在低速时（如 ）这）这种影响越明显，而在高速时，展弦比对升力的影响就比较小，且随数的增加，种影响越明显，而在高速时，展弦比对升力的影响就比较小，且随数的增加，越来越不明显越来越不明显.4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定1 1展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择（2）展弦比对阻力特性的影响）展弦比对阻力特性的影响 对一定根弦长度，展弦比增加会使翼展增加，这往往会受到使用上的限制。而对一定根弦长度，展弦比增加会使翼展增加，这往往会受到使用上的限制。而对于一定的翼展，展弦比增加会使平均几何弦长减小，从而使摩擦阻力有所增加；同对于一定的翼展，展弦比增加会使平均几何弦长减小，从而使摩擦阻力有所增加；同样增加样增加 ，也会使波阻增加，特别是低，也会使波阻增加，特别是低Ma数时更为明显。数时更为明显。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定1 1展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择展弦比的选择（3）综合影响）综合影响 u 正常式或鸭式正常式或鸭式1.2u 无尾式无尾式0.6u 旋转弹翼式旋转弹翼式24u 亚声速飞行器亚声速飞行器46u 亚声速反坦克弹亚声速反坦克弹2，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定2 2后掠角后掠角后掠角后掠角 的选择的选择的选择的选择 翼面后掠角主要对阻力特性有影响。采用后掠翼的主要作用有两个，翼面后掠角主要对阻力特性有影响。采用后掠翼的主要作用有两个，一是提高弹翼的临界数，以延缓激波的出现，使阻力系数随数提高而变化一是提高弹翼的临界数，以延缓激波的出现，使阻力系数随数提高而变化平缓；二是降低阻力系数的峰值，两者的综合影响见图所示。平缓；二是降低阻力系数的峰值，两者的综合影响见图所示。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定2 2后掠角后掠角后掠角后掠角 的选择的选择的选择的选择 弹翼的后缘的选择：弹翼的后缘的选择：4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定3 3尖削比（梢根比）尖削比（梢根比）尖削比（梢根比）尖削比（梢根比）的选择的选择的选择的选择 对气动特性影响较小，但三角翼（对气动特性影响较小，但三角翼（）的升阻比要较矩形翼（）的升阻比要较矩形翼（）稍高）稍高些。些。对弹翼质量的影响却较大，其减小可使弹翼质量减小。但为了保证弹翼翼尖有对弹翼质量的影响却较大，其减小可使弹翼质量减小。但为了保证弹翼翼尖有一定的结构刚度，并有利于部位安排，一般并不采用三角弹翼，而采用小尖削比一定的结构刚度，并有利于部位安排，一般并不采用三角弹翼，而采用小尖削比的梯形弹翼。的梯形弹翼。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，一、翼面几何参数的选择与确定一、翼面几何参数的选择与确定4 4相对厚度相对厚度相对厚度相对厚度 的选择的选择的选择的选择 弹翼阻力与弹翼阻力与 密切相关。随着密切相关。随着 的增加，阻力增大。相对厚度对阻力的影的增加，阻力增大。相对厚度对阻力的影响在高速时要比低速时严重，高速时，响在高速时要比低速时严重，高速时，的增加，使临界数降低，激波出现较早，的增加，使临界数降低，激波出现较早，波阻增加。因此，高速导弹的翼面在结构强度及刚度允许情况下，波阻增加。因此，高速导弹的翼面在结构强度及刚度允许情况下，值应尽量小，值应尽量小，而低速导弹翼面的相对厚度可大些。而低速导弹翼面的相对厚度可大些。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择 5 5翼型的选择翼型的选择翼型的选择翼型的选择常用的超声速翼型有：常用的超声速翼型有：（a）菱形）菱形（b）六边形）六边形（c）双弧形）双弧形（d）钝后缘形）钝后缘形常用的亚声速翼型有：常用的亚声速翼型有：（e）不对称双弧翼型）不对称双弧翼型（f）对称双弧翼型）对称双弧翼型 （g）层流翼型）层流翼型 4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择 6 6弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择 常见的弹翼平面形状有：常见的弹翼平面形状有：(a)平直翼平直翼；（b）梯形翼；）梯形翼；(c)后掠翼；后掠翼；（d）三角翼；）三角翼；(e)切尖三角翼；（切尖三角翼；（f）拱形翼；拱形翼；(g)S形翼。形翼。选择原则：选择原则：飞行速度大小是选择弹翼外形的主要依据飞行速度大小是选择弹翼外形的主要依据4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择 6 6弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择弹翼平面形状的选择 在在确确定定弹弹翼翼平平面面形形状状及及其其几几何何参参数数 时时，还还必必须须考考虑虑到到其他的因素。其他的因素。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择 切去弹翼根部前缘部分切去弹翼根部前缘部分切去弹翼根部前缘部分切去弹翼根部前缘部分 翼梢固定发动机时两种方案的比较翼梢固定发动机时两种方案的比较翼梢固定发动机时两种方案的比较翼梢固定发动机时两种方案的比较，二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择 弹弹身身由由头头部部、中中部部和和尾尾部部组组成成，故故弹弹身身外外形形设设计计，就就是是指指头头部部、中中部部和尾部的外形选择和几何参数确定。和尾部的外形选择和几何参数确定。1弹身外形的选择弹身外形的选择（1）头部外形）头部外形 有翼导弹的头部外形通常有：圆锥有翼导弹的头部外形通常有：圆锥形、抛物线形、尖拱形、半球形和球形、抛物线形、尖拱形、半球形和球头截锥形等数种，其外形如右图所示。头截锥形等数种，其外形如右图所示。有翼导弹的几种头部外形示意图有翼导弹的几种头部外形示意图有翼导弹的几种头部外形示意图有翼导弹的几种头部外形示意图4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择1 1弹身外形的选择弹身外形的选择弹身外形的选择弹身外形的选择（1）头部外形）头部外形 弹道导弹常用的头部外形有单锥弹道导弹常用的头部外形有单锥形、组合锥形、曲线母线形和锥形、组合锥形、曲线母线形和锥柱裙形等，如右图所示。柱裙形等，如右图所示。弹道导弹常用的头部外形弹道导弹常用的头部外形弹道导弹常用的头部外形弹道导弹常用的头部外形4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择，二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择二、弹身外形及其几何参数的选择头部外形选择的原则：头部外形选择的原则：头部外形选择的原则：头部外形选择的原则：综合考虑空气动力性能（主要是阻力）、容积、结构、有效载荷及制导系统综合考虑空气动力性能（主要是阻力）、容积、结构、有效载荷及制导系统要求。对弹道导弹来说，战斗部的类型和威力大小决定了头部形状，而对有翼要求。对弹道导弹来说，战斗部的类型和威力大小决定了头部形状，而对有翼导弹来说，制导系统往往成了决定因素。导弹来说，制导系统往往成了决定因素。从从空气动力性能看，当头部长度与弹身直径比一定时，在不同数时，锥形头空气动力性能看，当头部长度与弹身直径比一定时，在不同数时，锥形头部阻力最小，抛物线头部次之，而半球形头部阻力最大。部阻力最小，抛物线头部次之，而半球形头部阻力最大。从容积和结构要求看，半球形、球头截锥形和曲线母线头部较好，抛物线形从容积和结构要求看，半球形、球头截锥形和曲线母线头部较好，抛物线形和尖拱形头部一般，而锥形头部较差。和尖拱形头部一般，而锥形头部较差。从制导系统要求看，半球形与球头截锥形头部比较适合红外导引头或电视导从制导系统要求看，半球形与球头截锥形头部比较适合红外导引头或电视导引头工作要求，抛物线头部与尖拱形头部较适用于雷达导引头工作要求。引头工作要求，抛物线头部与尖拱形头部较适用于雷达导引头工作要求。4.3 导弹外形几何参数的选择导弹外形几何参数的选择 1 1弹身外形的选择弹身外形的选择弹身外形的选择弹身外形的选择（2）尾部外形）尾部外形 尾尾部部形形状状通通常常有有平平直直圆圆柱柱形形、锥锥台台形形和和抛抛物物线线形形三三种种，为为满满足特殊需要，也有倒锥形尾部等。足特殊需要，也有倒锥形尾部等。尾尾部部外外形形选选择择主主要要考考虑虑内内部部设设备备的的安安排排和和阻阻力力特特性性，在在满满足足设设备备安安排排的的前前提提下下，尽尽可可能能选选用用阻阻力力小小