一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱及投放控制方法与流程

本发明涉及航空飞行器多体分离，尤其涉及一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱及投放控制方法。

背景技术：

1、飞行器投放导弹（也称机弹分离）是一种典型的非定常多体分离问题，常见的机弹分离分为外挂分离和内埋分离，前者将导弹外挂在机翼或飞行器腹部，导弹从飞行器体外分离；后者将导弹装载于飞行器内部的内埋弹舱中，导弹从飞行器内部投放导弹。近年来随着战机对隐身性能、减阻性能及高速巡航性能的需求，先进战机逐渐开始采用内埋弹舱。

2、机弹分离时通常要求导弹在分离过程中不能呈现较大抬头姿态，一旦抬头姿态较大，弹在升力和抬头力矩的作用下分离姿态失稳可能会与飞行器发生碰撞。外挂投放是最常见的机弹分离方式，导弹的投放姿态通常比较平稳，这种方法的投放安全性较高。然而，内埋投放与外挂投放差异很大，当内埋弹舱打开后，弹舱和其内部装载的导弹突然暴露在高速气流中，弹舱会受到激波、漩涡等复杂流动的影响，导弹在激波/漩涡的干扰下容易呈现严重的抬头姿态，轻则导致姿态失控，重则与飞行器碰撞造成机毁人亡的惨痛事故。

3、传统方法一般采用在导弹前后挂点设计不同弹射力的方法（前挂点弹射力大、后挂点弹射力小）将导弹弹射出舱，使导弹在投放初始时刻就呈现低头姿态。然而，这种方法一般适用于投放质量较轻的导弹，针对质量较大的导弹无法采用弹射投放方案。因此，为了提高内埋弹舱投放导弹的安全性，需探索一种新的内埋弹舱投放分离流动控制方法，避免导弹在投放分离过程中产生过大抬头姿态。

4、专利文献cn114486159a提出了一种内埋武器机弹分离相容性前缘锯齿扰流板控制及验证方法，首先获取内埋武器舱的空腔前缘来流边界层位移厚度δb；然后根据δb确定扰流板厚度b，根据内埋武器舱的空腔宽度d确定扰流板长度lsts；最后利用风洞实验验证前缘锯齿扰流板的控制效果，确定扰流板的高度h。虽然该方法可以改善导弹的抬头姿态，但是，一方面其锯齿形扰流板设计较为复杂，另一方面其扰流装置没有考虑具体安装实现方式，也没有考虑与弹舱、弹舱舱门的联动和配合，工程实用性较弱。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱及投放控制方法，在弹舱前缘安装一块前缘直板，该前缘直板通过安装槽嵌入到内埋弹舱内部，且通过连接杆与弹舱舱门联动。当飞行器无需投弹时，弹舱舱门关闭，前缘直板嵌入在弹舱内部，不影响飞行器正常飞行；当需要打开弹舱舱门投放导弹时，前缘直板随弹舱舱门运动至弹舱外部，抬升内埋弹舱的剪切层流动，减小弹舱后缘底部的压强并使导弹下方呈现低压状态，从而使导弹从内埋弹舱投放分离时呈现低头姿态，解决导弹从内埋弹舱投放分离时抬头姿态较大的难题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提出一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，包括：前缘直板、弹舱舱门、连接杆、弹舱本体以及安装槽，所述前缘直板通过安装槽嵌入于飞行器的弹舱本体内部前缘位置，并通过连接杆与弹舱舱门联动，且能够随弹舱舱门的开启而运动至弹舱本体外部前缘位置。

4、进一步地，所述前缘直板上设置有凹槽，所述连接杆的一端滑动连接于凹槽内，且另一端固定于弹舱舱门上。

5、进一步地，所述前缘直板的高度h设置为临界前缘直板高度hd的1.1~1.3倍。

6、进一步地，所述临界前缘直板高度hd的计算方法包括：获取飞行器投放包线内最大来流动压，基于机弹分离地面预测技术获取最大来流动压条件下能使导弹低头的临界前缘直板高度hd。

7、进一步地，所述来流动压的计算方法包括：

8、p=ρv2

9、其中，p为来流动压，v为来流速度，ρ为空气密度。

10、进一步地，所述前缘直板的厚度d设置为最小可承载厚度di的1.1~1.3倍。

11、进一步地，所述最小可承载厚度di的计算方法包括：基于最大来流动压条件进行数值计算，获得最大来流动压下前缘直板的载荷；根据前缘直板的载荷以及材料属性，计算前缘直板的最小可承载厚度di。

12、进一步地，所述前缘直板的长度l与安装槽的宽度相等，且与安装槽的配合方式为松配合。

13、进一步地，所述安装槽的宽度设置为前缘直板厚度d的1～1.1倍。

14、另一方面，本发明一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱投放控制方法，包括：

15、当飞行器处于巡航状态时，弹舱舱门关闭，前缘直板在弹舱本体内部；

16、当需要投弹时，弹舱舱门开启；在弹舱舱门开启的过程中，首先弹舱舱门拉动连接杆向下移动，其次连接杆拉动前缘直板向下运动，弹舱舱门与前缘直板同步运动；当弹舱舱门开启到位时，前缘直板刚好伸出设定高度；

17、当投弹完成后，弹舱舱门关闭；在弹舱舱门关闭的过程中，首先弹舱舱门推动连接杆向上移动，其次连接杆推动前缘直板向上运动，弹舱舱门与前缘直板同步运动；当弹舱舱门关闭到位时，前缘直板刚好被推至弹舱本体内部。

18、本发明的有益效果在于：

19、1、针对导弹在投放分离过程中产生过大抬头姿态、导致机弹分离失败的难题，本发明通过在弹舱前缘安装一块嵌入式的直板，抬升内埋弹舱的剪切层流动，减小弹舱后缘底部的压强并使导弹下方呈现低压状态，从而使导弹从内埋弹舱投放分离时呈现低头姿态，解决导弹从内埋弹舱投放分离时抬头姿态较大的难题。前缘直板结构简单、投放控制作用显著，具有“四两拨千斤”的效果。

20、2、本发明提出的前缘直板嵌入式安装方式，仅在弹舱头部侧壁设计嵌入式安装槽，安装时将前缘直板嵌入到安装槽即可实现轴向和侧向的固定，并且不占用弹舱内部空间，具有结构简单、装卸方便、工程实用的优点。

21、3、在真实投弹环境下，往往需要在短时间内实现导弹投放，如果弹舱舱门与前缘直板运动不同步，例如弹舱舱门已经打开到位但是前缘直板还未伸出弹舱，则会影响投弹时机。本发明提出的前缘直板通过连接杆与弹舱舱门联动，投弹时实现与弹舱舱门的同步运动。当飞行器无需投弹时，内埋弹舱的弹舱舱门关闭，前缘直板嵌入在弹舱内部，不影响飞行器正常飞行；当需要打开弹舱舱门投放导弹时，前缘直板随弹舱舱门同步运动至弹舱外部，发挥投放控制作用。本发明提出前缘直板与弹舱舱门联动的连接安装方式，实现了弹舱舱门与前缘直板同步运动，提高了机弹分离的效率、可靠性和安全性。

技术特征：

1.一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，包括：前缘直板（1）、弹舱舱门（2）、连接杆（3）、弹舱本体（5）以及安装槽（6），所述前缘直板（1）通过安装槽（6）嵌入于飞行器（4）的弹舱本体（5）内部前缘位置，并通过连接杆（3）与弹舱舱门（2）联动，且能够随弹舱舱门（2）的开启而运动至弹舱本体（5）外部前缘位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述前缘直板（1）上设置有凹槽（7），所述连接杆（3）的一端滑动连接于凹槽（7）内，且另一端固定于弹舱舱门（2）上。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述前缘直板（1）的高度h设置为临界前缘直板高度hd的1.1~1.3倍。

4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述临界前缘直板高度hd的计算方法包括：获取飞行器（4）投放包线内最大来流动压，基于机弹分离地面预测技术获取最大来流动压条件下能使导弹低头的临界前缘直板高度hd。

5.根据权利要求4所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述来流动压的计算方法包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述前缘直板（1）的厚度d设置为最小可承载厚度di的1.1~1.3倍。

7.根据权利要求6所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述最小可承载厚度di的计算方法包括：基于最大来流动压条件进行数值计算，获得最大来流动压下前缘直板（1）的载荷；根据前缘直板（1）的载荷以及材料属性，计算前缘直板（1）的最小可承载厚度di。

8.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述前缘直板（1）的长度l与安装槽（6）的宽度相等，且与安装槽（6）的配合方式为松配合。

9.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱，其特征在于，所述安装槽（6）的宽度设置为前缘直板（1）厚度d的1～1.1倍。

10.一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱投放控制方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于嵌入式前缘直板的内埋弹舱及投放控制方法，其中内埋弹舱包括：前缘直板、弹舱舱门、连接杆、弹舱本体以及安装槽，所述前缘直板通过安装槽嵌入于飞行器的弹舱本体内部前缘位置，并通过连接杆与弹舱舱门联动，且能够随弹舱舱门的开启而运动至弹舱本体外部前缘位置。当飞行器无需投弹时，弹舱舱门关闭，前缘直板嵌入在弹舱本体内部，不影响飞行器正常飞行；当需要打开弹舱舱门投放导弹时，前缘直板随弹舱舱门运动至弹舱外部，抬升内埋弹舱的剪切层流动，减小内埋弹舱后缘底部的压强并使导弹下方呈现低压状态，从而使导弹从内埋弹舱投放分离时呈现低头姿态。本发明可以解决导弹从内埋弹舱投放分离时抬头姿态较大的难题。技术研发人员：崔鹏程,李欢,贾洪印,吴晓军,章超,陈江涛,赵炜,张培红,周桂宇,蒋安林,余婧,刘深深,陈兵,罗磊,张杰,杨悦悦,陈洪杨,莫焘,贾川,刘亮,赵辉受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11