氣動陀螺舵的穩(wěn)定原理及退役陀螺的利用

　氣動陀螺舵的穩(wěn)定原理及退役陀螺的利用薛曉中0糜志浩1魏靖彪電立新1沈堅平潘永平，南京理工大學(xué)動力工程學(xué)院，南京210094航空彈藥勤務(wù)研宄所，南京210037舵的平衡轉(zhuǎn)速達式，為解決某型導(dǎo)彈退役時其零部件的再利用問提出了改進的措施。

　　據(jù)國家有關(guān)部門指精神，父型導(dǎo)彈己到使用壽命，即將從部隊退役，但該型導(dǎo)彈的計多零部件材質(zhì)優(yōu)加工精度高使用性能好，仍可以應(yīng)用在同類或其它武器裝備上，是個寶貴的資源財富。退役裝備零部件的再利用問應(yīng)引起領(lǐng)導(dǎo)部門和武器設(shè)計部門的重視。

　　型導(dǎo)彈采用俯仰和偏航兩個通道的控制，而在橫滾回路上利用安裝在翼稍后緣處就該氣動陀螺和它的孫特性質(zhì)，試閣應(yīng)用于某武器的制導(dǎo)系統(tǒng)。

　　1氣動陀螺舵的穩(wěn)定原理型導(dǎo)彈只有對舵面，每對舵面只能同方向偏轉(zhuǎn)，而不能差動。這對舵面可操縱導(dǎo)彈作俯仰與偏航運動，但不能控制導(dǎo)彈的滾轉(zhuǎn)。當(dāng)導(dǎo)彈在空中運動時，由于受彈體制造和配的誤差產(chǎn)生的氣動外形不對稱，或者受外界千擾等原因，使導(dǎo)彈發(fā)生橫滾運動。這種橫滾運動有可能干擾俯仰和偏航的控制。因此，必須控制導(dǎo)彈橫滾角速度的大小。在設(shè)計時，在導(dǎo)彈彈翼的翼稍后緣安裝了個氣動陀螺舵。

　　導(dǎo)彈在空中運動時，氣動陀螺舵受迎面氣流的吹動而作速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速，可高達3 44，1.1得彈不發(fā)生滾轉(zhuǎn)，氣動陀螺舵是尾翼的部分，舵面4沾面平行。當(dāng)導(dǎo)彈受擾動后發(fā)生滾轉(zhuǎn)時。根據(jù)陀螺的進動性。陀螺的轉(zhuǎn)軸在陀螺力矩財，的作用下向滾轉(zhuǎn)角速度7方向進動。迫使氣動陀螺舵面圍繞航軸偏轉(zhuǎn)，并與尾翼面成角。舵面偏轉(zhuǎn)后方面形成了陀螺阻尼力矩，另方面也產(chǎn)生了氣動鉸鏈力矩財當(dāng)陀螺力矩從與氣動鉸鏈力矩柯平衡時它面偏轉(zhuǎn)角達到穩(wěn)態(tài)值由可以看出它螺舵產(chǎn)生的陀螺阻尼力矩方向與導(dǎo)彈的滾轉(zhuǎn)角速度7的方向相反。所以是阻尼導(dǎo)彈橫滾的阻尼力矩，在橫滾回路中起穩(wěn)定作用。

　　設(shè)父父型導(dǎo)彈氣動陀螺舵的極轉(zhuǎn)動慣量為。，則其陀螺力矩的達式為其方向超前矢積，y790，設(shè)氣動陀螺舵的壓心至舵軸的距離為6，則當(dāng)陀螺力矩私與鉸鏈力矩場平衡時，單個氣動陀螺舵的升力廣有如下4片氣動陀螺舵的升力對彈軸取矩，便得到陀螺阻尼力矩此陀螺阻尼力矩似有如下近似達式當(dāng)氣動陀螺舵自轉(zhuǎn)并同時擺動，由于陀螺面附近流場的變化，而產(chǎn)生了馬格努斯力和力矩。4格努斷達式為其中，為陀螺的直徑，兄為陀螺舵的面積。馬格努斯力矩方向與舵轉(zhuǎn)軸垂直。

　　4片氣動陀螺舵的馬格努斯力矩對彈軸的力矩為陀螺馬格努斯阻尼力矩財，陀螺馬格努斯阻尼力矩於有如下近似達式，2導(dǎo)彈橫滾運動的特性在氣動陀螺舵阻尼的情況下，導(dǎo)彈橫滾運動方程為因為鍰。遠小。，和，所以方程可簡化為則導(dǎo)彈橫滾運動方程有如簡化形式。

　　解之，可得7=沖，5，桕。般情況下。，以則式變?yōu)橛缮鲜娇稍跉鈩油勇荻娴淖饔孟拢瑢?dǎo)彈受干擾后的橫滾轉(zhuǎn)速迅速衰減。衰減速度取決量和全展長1成正比，與導(dǎo)彈的極轉(zhuǎn)動慣量成反比。轉(zhuǎn)速，愈高，衰減得愈快；陀螺航由上面的分析知，氣動陀螺舵的轉(zhuǎn)速，對導(dǎo)彈橫滾轉(zhuǎn)速的衰減起到至關(guān)重要的作用。

　　那么，如何提1與哪姻素打4此我們從建立氣動陀螺舶的轉(zhuǎn)，7程尹來討論其，的性質(zhì)。

　　氣動陀螺舵的轉(zhuǎn)速方程般可為，從州=57抓012=，1.出而。1.1稱為氣動導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩系數(shù)1為陀螺舵的極阻尼力矩系數(shù)，求解方程，可得若設(shè)5=0時，=00，則積分常數(shù)，為，=0女。=將其代入12隨著時間和彈道弧長的，加，氣動陀螺航將到達平衡轉(zhuǎn)速該平衡轉(zhuǎn)速取決于導(dǎo)彈螺舵的轉(zhuǎn)速也將限制在定的范圍內(nèi)，不能無限地增大。導(dǎo)彈的飛行速度愈大，氣動陀螺舵3報廢資源的再利用型導(dǎo)彈己從部隊退咫存在大，1資源的報廢問。山控制舵紀(jì)調(diào)和舵面氣動陀螺舵等部件都設(shè)計得重量輕體積小性能優(yōu)良。如果將這些報廢資源再利用，則將是節(jié)省材料，節(jié)省資金的好事。

　　設(shè)想將該型導(dǎo)彈的舵機尾翼和氣動陀螺舵應(yīng)用在某武器的改造上。則可每枚彈的改造成木節(jié)約近力兒。對于大批的武器改造來說，己筆小數(shù)目了。似某武器的極轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)大。其極轉(zhuǎn)動慣量是型導(dǎo)彈的倍左右。由衰減因子可以看出，在氣動陀螺蛇的諸結(jié)構(gòu)運動特性不變時，也將縮小倍左右。這將大大地削弱了該型武器的橫滾穩(wěn)定性。

　　為了不影響某武器改造后的橫滾穩(wěn)定性，本文提出了項改進的措施其是將氣動陀螺航的材料由原來的錯合金改為合金鋼；其是，加氣動陀螺舵的展長，1.1給出經(jīng)這武器質(zhì)量彈徑dni彈長陀螺展長陀螺比重ykgDm衰減因子※※導(dǎo)彈※※改造武器由1可以看出，經(jīng)改造后的衰減因子與原型導(dǎo)彈接近，預(yù)計該改造武器也會有較好的橫滾穩(wěn)定性。