第四章 导弹的外形设计,第四章 导弹的外形设计,4.1 导弹外形设计的主要要求,导弹的外形设计不仅涉及空气动力学问题，还涉及到弹上各分系统的工作要求。导弹的战术技术指标对导弹外形设计也有重大影响。,保证导弹具有良好的气动性能； 满足导弹机动性要求； 满足导弹稳定性要求； 满足导弹操纵性要求； 考虑弹上分系统的外形尺寸和工作条件的要求； 满足部位安排和弹体结构方面的要求； 考虑发射和作战使用的要求。,4.1 导弹外形设计的主要要求,进行导弹外形设计时主要考虑的因素如下：,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体周向的配置形式,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体周向的配置形式,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体纵向的配置形式,正常式布局：弹翼配置在弹身的中段，舵面处于导弹质心之后的弹身尾段。,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体纵向的配置形式,鸭式布局：面积较小的舵面位于导弹质心之前的弹身头部，面积较大的弹翼位于弹身后部。,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体纵向的配置形式,旋转弹翼式布局：主要依靠直接偏转弹翼（位于导弹质心附近的主升力面）产生机动所需的升力。,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体纵向的配置形式,无尾式布局：翼根弦长增大，使弹翼与尾翼相连，尾翼成了弹翼的一部分，成为了后缘舵。,4.2 导弹的气动布局,翼面沿弹体纵向的配置形式,无翼式布局：为增加导弹速度，减小所受阻力，完全取消了弹翼。,4.2 .1 几种气动布局的综合比较,几种布局的响应特性示意图,课堂讨论：正常式和鸭式布局的综合比较。 课下作业：搜集和整理有关正常式和鸭式布局导弹的资料，写一篇小论文。,4.2 .1 几种气动布局的综合比较,正常式和鸭式布局的操纵结构布局安排。,助推器的并联和串联布局安排。,4.3 几何参数的选择和几何尺寸的确定,弹翼的几何参数 弹翼平面的几何参数： 展弦比：翼展与平均几何弦长之比。 根梢比：翼根弦长与翼梢弦长之比。 （前缘）后掠角：弹翼前缘与弹身纵轴的垂线之间的夹角。,下面我们对这三个参数分别进行分析。,4.3.1展弦比的选择,展弦比对升力特性的影响,增大展弦比，会使翼面升力线斜率增加。在低速时（如Ma0.6）这种影响更加明显，而在高速时，展弦比对升力的影响就比较小，且随Ma数的增加，越来越不明显。这是由于“翼端效应”引起的。,展弦比对弹翼升力线斜率的影响。,4.3.1展弦比的选择,展弦比对阻力特性的影响,对一定弹翼面积，展弦比增加会使翼展增加，这往往会受到使用上的限制。展弦比增加会使平均几何弦长减小，从而使摩擦阻力系数有所增加，也会使波阻增加，特别是低超声速时更为明显。,展弦比对弹翼波阻系数的影响。,4.3.1展弦比的选择,展弦比对升阻比的影响,升阻比是个较为综合的性能指标，应该根据不同的战术技术要求来具体分析。,展弦比对最大升阻比的影响。,两种极限情况：三角形弹翼（=）和长方形弹翼（ =1 ） 从气动的观点来看，三角形弹翼的气动性能较好。 从结构的观点来看，在满足同样强度和刚度的条件下，三角翼的结构质量小。,4.3.2 根梢比的选择,在超声速导弹上，小展弦比三角翼得到广泛应用。,对于近声速的导弹来说，弹翼的后掠角具有重大意义。增加后掠角可以提高弹翼的临界马赫数，延缓激波的出现。,4.3.3后掠角的选择,4.3.4 弹翼平面形状的选择,美国的“标准”RIM-66/67舰空导弹采用极小展弦比（1）的鳍式弹翼。,可充分利用翼身干扰来提高升力，减小阻力，并可减小压力中心随Ma的变化。,4.3.4 弹翼平面形状的选择,比较梯形弹翼和极小展弦比（1）的鳍式弹翼。,课堂讨论：从升力特性曲线、结构、装载性等多方面广泛比较这两种弹翼。,亚声速导弹的常见翼型：,4.3.5 弹翼剖面形状的选择,跨声速导弹则常用相对厚度小、最大厚度位置靠后和前缘半径较小的对称双弧型翼型。,具有较高的临界马赫数。,超声速导弹的常见翼型：,4.3.5 弹翼剖面形状的选择,前面已对弹翼几何参数的选择做了分析。其考虑的因素，原则上适用于舵面几何参数的选择。,4.3.6 舵面和安定面几何参数的选择,但是，在选择舵面和旋转弹翼的几何参数时，还应着重考虑减小铰链力矩问题。它影响到舵机的功率、尺寸及其质量。,若舵面在亚、跨和超声速情况下都要求工作时，应选用三角形或大根梢比的梯形舵面。,4.3.6 舵面和安定面几何参数的选择,若舵面只在超声速情况下工作，选用矩形或小根梢比的梯形舵面较为有利。,当前大部分地空、空空导弹采用“+”或“X”形翼面，即两队相互垂直的弹翼和舵面的轴对称气动布局。,4.4 BTT导弹的外形特点,导弹设计师们考虑采用“-”形布局。当需要向某一方向作机动飞行时，就把升力方向对准所需机动的方向。,对称布局的优点是：不用滚转就能产生空间任意方向的法向力，而且其最大法向力的大小基本相同。 缺点是：翼面提供法向力的效率低，+形的只有一对翼面产生升力，X形虽有两对，但是每对弹翼只产生0.7的升力。,BTT（Bank To Turn）导弹的发展历程,4.4 BTT导弹的外形特点,最初是将两对弹翼做轴对称布置的导弹去掉一对弹翼，改成平面布局。 在次基础上，仔细进行气动分析与试验研究。 在次基础上，提出许多提高气动性能的新外形方案。,