导弹结构总体设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,导弹结构总体设计,第五章 导弹结构总体设计,导弹结构设计必须从全弹总体设计的要求出发，先进行结构总体设计。,本章重点介绍导弹结构总体设计的,目的、内容、设计原则和基本的设计原理,。,5.1 概 述,5.1.1 结构总体设计的目的与内容,（1）目的:,1）主要仪器设备在弹上的合理布局与最佳组合，确定各类分离面的位置、数量和结构特性，舱段的主要外形尺寸。,2）各舱段和翼面的基本结构型式和全弹受力传力特性，确定结构方案和机构方案。,3）导弹结构内部、导弹结构与系统之间的技术协调。,4）弹体结构部件的技术要求。,5总体设计建立在可靠而且可行的基础上。,（2）结构总体设计的内容与任务,1）全弹结构与仪器设备的布局与设计、工艺分离面的选择、设计分离面的位置、数量和结构特性、各舱段外形尺寸。,2）结构协调设计；,3）完成结构方案的选择与设计。包括:,a.舱段或部件结构型式；舱段、部件间连接方案；,b.全弹受力传力方案、主要受力构件的布置；,c.重要或大型仪器设备的布局与固定方案选择；,d.机构方案选择或运动协调分析；,e.确定满足特殊要求的结构措施；,f.主要结构的材料选择；,g.弹体外形误差分析与确定。,4）起吊、支承、运输、发射的结构方案；,5）全弹质量特性分析；,6）全弹结构的动态分析；,7）工艺性与继承性分析；,8）经费与成本估算；,9）,制定各类相关的技术文件，安排工作进度。,5.1.2 结构总体设计的设计原则,（1）弹体结构必须满足总体设计提出的技术要求。,（2）导弹结构具有先进性。,（3）提高产品零件和组件的标准化程度。,（4）充分考虑导弹承制厂的现有工艺基础、技术能力和生产条件。,（5）尽量降低导弹结构的研制成本，保证导弹的研制周期。,（6）必须严格保证弹体结构与有效载荷（战斗部）、控制系统、动力系统、发射系统、运载系统等各系统的结构协调。,（7）保证导弹有良好的结构动力学特性。,5.2 结构总体方案选择与设计,5.2.1 总体结构部位安排与结构型式选择,(1)弹身舱段部位安排与结构型式选择,1)战斗部舱,2)发动机舱与动力系统,3)贮箱（燃料舱）,4)制导与控制系统,5）舵机舱,6)级间段,7)尾段,1)战斗部舱,战斗部舱的位置安排受引信特性、战斗部性质的影响。,多弹头远程弹道导弹将战斗部布置在导弹头部的弹头罩内，用此整流罩作为外壳。,2)发动机舱与动力系统,1 弹头 2 头部整流罩 3 仪器舱,4,6 固体火箭发动机 5 级间段 7 尾段 8 尾罩,图5.2.1 固体导弹结构示意图,泵压式输送系统,1 燃烧剂箱 2,4 增压口 3 取液器 5 氧化剂箱,6 取液器7 起动电器活门 8高压气瓶9 减压器,10“N”（过氧化氢）箱 11 燃气发生器 12 涡轮泵组 13 发动机燃烧室,图5.2.2泵压式输送系统,图5.2.3 外露亚声速进气道示意图,图5.2.4 嵌入式进气道,3)贮箱（燃料舱）,a.贮箱的布局：,贮箱的布局有串联、并联。,图5.2.5 贮箱的结构布局,b.贮箱的结构,图5.2.6 贮箱的受力型式,图5.2.7 网格形壁板,4)制导与控制系统,制导与控制系统可以形成,导引头舱、仪器（设备）舱、舵机舱,:,仪器舱和导引头的布局：,a.布置在导弹的头部，多采用,硬壳式结构；,b.大型弹道式导弹或运载火箭，仪器舱应布置在末级发动机周围，利用整流罩作为外壳，如图5.2.8所示,大型导弹仪器舱布置示意图,1 头部整流罩 2 弹头 3 末级发动机 4 仪器舱内壳体,5 仪器舱锥形底 6 仪器舱外壳体 7 过渡段 8 发动机,图5.2.8 大型导弹仪器舱布置示意图,仪器舱结构型式,有翼战术弹通常采用,整体式或硬壳式结构；,弹道式导弹多用,桁、梁薄壁半硬壳式或硬壳式结构。,仪器安装形式主要有：,直接安装在,舱壁结构,上；,通过专用,支架,，支架上可安装多台仪器。,3）舵机舱,当导弹采用,鸭式或旋转弹翼式,布局时，舵机舱一般在导弹发动机前,接近中部,的位置,当导弹采用,正常式或无翼式,时，舵机舱就处于,导弹尾段,内。,此舱承受,集中力,，常采用,硬壳式结构或整体结构,，并设置较强的,加强隔框,以安装舵机与舵面转轴。,5)级间段,图5.2.9 薄壁加筋窗口式结构,图5.2.10 级间段壳体与杆系,6)尾段,尾段安排在,导弹尾部；,有翼战术导弹的尾段主要承受翼面传递的,横向集中载荷和气动载荷；,弹道式导弹，尾段多采用,桁梁式半硬壳结构,。,大型弹道导弹的尾段包围了喷管,5.2.3 分离系统结构方案,导弹的分离按分离部位主要分为：,级间分离,头体分离,头罩分离,(1)级间分离方案,1)按分离运动特点分：纵向分离和横向分离,横向分离方案,；,纵向分离方案,；,2)按分离方式分：,热分离,；,冷分离,。,(2)头体分离方案,单弹头头体分离方案：,分弹射式分离；,减速式分离（制动分离）。,分离装置主要由：,解锁装置；,分离冲量装置。,2)多弹头头体分离,1 母舱 2 末级发动机 3 弹头 4 反推火箭,图5.2.12母舱与末级发动机分离过程示意图,分弹头与母舱分离方案,1 头罩 2 对接端框 3 仪器舱蒙皮,4 导爆索 5 导轨 6 支撑环 7 导槽,图5.2.13整体头罩线性切割分离面结构形式,(3)头罩分离系统结构方案,整体轴向分离,图5.2.14整体分离头罩的冲量装置示意图,2)两半罩对开侧向平移分离,图5.2.15头罩对开式分离方式示意图,炸药索连接解锁装置示意图,1 壳体蒙皮 2 炸药蒙 3 压环 4 柔性管或气囊 5 连接件 6 槽形件 7 活塞 8 连接锁钉,包带-夹块式连接解锁装置,1 包带 2 V型夹块 3 对接框 4 爆炸螺栓,3)对开侧向转动分离,1 半罩 2 辅助弹簧组件 3 横向连接解锁装置 4 主弹簧组件 5 活动铰链 6 纵向连接解锁装置,图2.5.18头罩侧向转动分离系统结构示意图,5.3 导弹结构总体协调与设计,主要任务：,(1）进行弹载设备,空间协调,。,(2）进行弹体与弹头、发动机、执行机构、地面设备的,结构协调,、对接关系和各类,接口关系协调,。,(3）协调和确定弹上,各类开口和突起物,的位置、形状和尺寸。,5.3.1 弹体与发动机的结构协调,发动机与相邻部段的结构协调,1 仪器舱 2 安装板 3 设备 4 发动机封头,图5.3.1发动机封头外形与设备空间协调关系示意图,(2)对于多级弹道式导弹，用,尾段和尾罩,保护发动机尾部,；,(3)与相邻舱段的,连接协调,。,1,6 发动机封头 2 发动机裙 3 级间分离面 4 喷管 5 级间段,图5.3.2发动机与级间段结构尺寸关系示意图,5.3.2 弹体与弹载设备的结构协调,（1）设备外形及尺寸界限与舱体结构协调,1，8 发动机 2 级间段 3 级间分离面 4、5、6 弹载设备 7 电连接器,图5.3.3 设备外形与安装空间协调示意图,（2）设备安装方式、连接结构与弹体协调,图5.3.4红外引信外形,1 橡皮碗 2 电子线路 3 微型制冷器 4 支座 5 红外探头,图5.3.5红外引信内部结构,（3）电连接器与弹体结构协调,（4协调的方法和手段,1 舱段壳全 2 加强板 3 框式过渡支架 4 电池,5 固紧钢带和锁扣 6 板式支架 7 支耳,图5.3.6 设备安装方式协调示意图,5.3.3 弹体结构与地面设备的结构协调,（1）与停放、起吊装置协调的内容,（2）与运输和装填设备协调的内容,（3）弹体与发射装置的结构协调,5.3.4 弹体开口及突起物布局安排协调,弹体上的开口主要有如下几种：,1）设备安装或更换舱口；,2）发动机喷管、反向喷管通过口；,3）舱段对接连接件安装舱口；,4）各弹载系统与地面设备间的机械、电器、气路、液路等接口结构安装口或通过口；,5）地面检测、维修和发射准备等使用操作舱口。,5.3.5 部段连接结构协调,（1）确定弹身各舱段间的,连接型式和传力特点；,（2）根据传力路线设计，选择翼面和与之相连的,弹身舱段的结构型式；,（3）在连接结构协调完成后，应绘制出弹体,连接结构协调图。,5.3.6 弹体结构偏差的分析与控制,（1）弹体结构偏差类别与影响,1）弹体轴线偏斜,2）长度尺寸偏差,3）各舱（部）段方位相对扭转,4）舱（部）段轴线相互错移,弹体某些结构偏差示意图（材料强度）,（2）舱（部）段结构偏差及其控制,1）端面垂直度偏差,图5.3.8 部段端面与轴线垂直度偏差,2）舱（部）段对接端面定位孔位置度,1 理论孔 2 实际孔 3 孔中心公差域（圆）,4 实际孔中心 5 理论孔中心,图5.3.9 端框上定位孔位置度示意图,舱（部）段结构偏差及其控制,3）必须对同一舱（部）段前、后端框上对应的象限线偏移度予以控制,4）舱体端面直径偏差和圆度偏差,；,5）端框端面平面度；,6）舱（部）段长度偏差,；,7)径向螺钉与钉孔之间的间隙和套接的配合间隙也会造成弯析偏差,；,8）舱（部）段前、后端面的同轴度，对错移偏差有明显的影响。,（3）弹体结构偏差的计算,1）弯折偏差,图5.3.10两舱段的连接偏差,端面跳动引起弯折偏差图,径向螺钉与钉孔间隙,弯折偏差对头部顶点偏离量的示意图,2)错移偏差,图5.3.14 舱段外形尺寸及连接偏差,3）扭转偏差,图5.3.15 对接框,测量基准的误差,4）确定弹体结构连接偏差的方法,确定弹体结构连接偏差的方法主要是靠经验。具体方法有以下两种：,1）建立在经验基础上的类比方法,2）分析法,5.4 导弹结构材料及其选用原则,5.4.1 导弹结构材料的分类与现状,按材料的功能：,结构材料,功能材料,按材料的性质：,金属材料,非金属材料,复合材料,5.4.2 导弹材料的选用原则,导弹材料的选用原则,（1）在满足强度、刚度条件下，使,结构质量,最小；,（2）满足结构的,技术要求,；,（3）足够的环境,稳定性,；,（4）良好的,工艺性能,；,（5）选用的材料,成本要低,；,（6）优先选用已有型号导弹上已应用,成熟的材料,。,5.4.3 导弹结构设计中常用的材料,（1）黑色金属材料,1）优质碳素结构钢,2）合金结构钢,3）不锈钢,4）高温合金,(2)有色金属材料,1）铝合金,变形铝合金,铸造铝合金,c.,铝锂合金,2）镁合金,变形镁合金,铸造镁合金,3）钛及钛合金,(3)结构复合材料,1）复合材料的分类和特点,密度低，比强度、比模量高,b.,耐疲劳,c.,减振性好,d.,破损安全性好,e.,工艺性好,f.,良好的尺寸稳定性,g.,具有各向异性和可设计性,h.,某些复合材料有较高的使用温度,2）复合材料的主要用途,聚合物基复合材料,b.,金属基复合材料,c.,陶瓷基复合材料,d.,碳/碳复合材料,3）夹层复合材料,面板材料,夹芯材料,泡沫芯材b.,蜂窝芯材,胶粘剂,(4)热防护材料,1）树脂基增强塑料,2）升华型碳基材料,3)陶瓷基防热材料,4）烧蚀防热涂层,5)硅橡胶柔性防热材料,(5)密封材料,1）橡胶和塑料密封材料,2）液体密封胶,3）陶瓷密封材料,4）石墨密封材料,5）金属密封材料,(6)精密合金及功能材料,(7)阻尼材料,5.5 导弹的电磁兼容设计和雷击防护,（1）导弹的电磁干扰,1,）外部干扰,2）内部干扰,（2）火花放电对导弹的危害,（3）电搭接,（4）雷击防护,习题与思考题,1,、,试述结构总体设计的内容与原则。,2、,如何进行仪器舱的布局和结构型式选择？,3、,导弹翼面部位安排与结构型式选择时要考虑哪些问题？,4、,简述弹载设备布置得原则和应考虑的问题。,5、,导弹级间分离方案有哪些种类？各种方案分别有何优缺点？,6、,导弹结构总体协调与设计有哪些主要原则与要求？请说明各项原则和要求提出的必要性。,