导弹结构总体设计说明

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1、第五章第五章导弹结构总体设计导弹结构总体设计 第五章第五章 导弹结构总体设计导弹结构总体设计 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。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本章重点介绍导弹结构总体设计的目的、目的、内容、设计原则和基本的设计原理内容、设计原则和基本的设计原理。5.1 概概 述述 5.1.1 结构总体设计的目的与内容结构总体设计的目的与内容（1）目的）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）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、。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）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。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。）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。）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。）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）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

3、和结构特性、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。各舱段外形尺寸。2）结构协调设计；）结构协调设计；3）完成结构方案的选择与设计。包括）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；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；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；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；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；确定满足特殊要求的结构措施；f.主要结构的材料选择；主要结构的材料选

4、择；g.弹体外形误差分析与确定。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；）起吊、支承、运输、发射的结构方案；5）全弹质量特性分析；）全弹质量特性分析；6）全弹结构的动态分析；）全弹结构的动态分析；7）工艺性与继承性分析；）工艺性与继承性分析；8）经费与成本估算；）经费与成本估算；9）制定各类相关的技术文件，安排工作进制定各类相关的技术文件，安排工作进度。度。5.1.2 结构总体设计的设计原则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。）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。）导弹结构具有先进性。（3）提高产品零件和组件的

5、标准化程度。）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）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。力和生产条件。（5）尽量降低导弹结构的研制成本，保证导）尽量降低导弹结构的研制成本，保证导弹的研制周期。弹的研制周期。（6）必须严格保证弹体结构与有效载荷（战）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、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。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。）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结构总体方案选择与设计

6、5.2.1 总体结构部位安排与结构型式选择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弹身舱段部位安排与结构型式选择 1)战斗部舱战斗部舱 2)发动机舱与动力系统发动机舱与动力系统 3)贮箱（燃料舱）贮箱（燃料舱）4)制导与控制系统制导与控制系统 5）舵机舱）舵机舱 6)级间段级间段 7)尾段尾段 1)1)战斗部舱战斗部舱 a.a.战斗部舱的位置安排受引信特性、战斗部战斗部舱的位置安排受引信特性、战斗部性质的影响。性质的影响。b.b.多弹头远程弹道导弹将战斗部布置在导弹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。头部的弹头罩内，用此整流罩作为

7、外壳。2)2)发动机舱与动力系统发动机舱与动力系统 1 1 弹头弹头 2 2 头部整流罩头部整流罩 3 3 仪器舱仪器舱4,6 4,6 固体火箭发动机固体火箭发动机 5 5 级间段级间段 7 7 尾段尾段 8 8 尾罩尾罩图图5.2.1 5.2.1 固体导弹结构示意图固体导弹结构示意图 泵压式输送系统泵压式输送系统1 1 燃烧剂箱燃烧剂箱 2,4 2,4 增压口增压口 3 3 取液器取液器 5 5 氧化剂箱氧化剂箱6 6 取液器取液器7 7 起动电器活门起动电器活门 8 8高压气瓶高压气瓶9 9 减压器减压器 10 10“N N”（过氧化氢）箱（过氧化氢）箱 11 11 燃气发生器燃气发生器

8、12 12 涡轮泵组涡轮泵组 13 13 发动机燃烧室发动机燃烧室图图5.2.25.2.2泵压式输送系统泵压式输送系统 图图5.2.3 5.2.3 外露亚声速进气道示意图外露亚声速进气道示意图 图图5.2.4 5.2.4 嵌入式进气道嵌入式进气道 3)3)贮箱（燃料舱）贮箱（燃料舱）a.a.贮箱的布局：贮箱的布局：贮贮箱的布局有串箱的布局有串联联、并、并联联。图图5.2.5 5.2.5 贮箱的结构布局贮箱的结构布局 b.b.贮箱的结构贮箱的结构图图5.2.6 5.2.6 贮箱的受力型式贮箱的受力型式图图5.2.7 5.2.7 网格形壁板网格形壁板 4)4)制导与控制系统制导与控制系统 制导与控

9、制系统可以形成制导与控制系统可以形成导引头舱、仪导引头舱、仪器（设备）舱、舵机舱器（设备）舱、舵机舱:仪器舱和导引头的布局：仪器舱和导引头的布局：a.布置在导弹的头部，多采用布置在导弹的头部，多采用硬壳式结构；硬壳式结构；b.大型弹道式导弹或运载火箭，仪器舱应布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，利用整流罩作为外置在末级发动机周围，利用整流罩作为外壳，如图壳，如图5.2.8所示所示 大型导弹仪器舱布置示意图大型导弹仪器舱布置示意图1头部整流罩头部整流罩2弹头弹头3末级发动机末级发动机4仪器舱内壳体仪器舱内壳体5仪器舱锥形底仪器舱锥形底6仪器舱外壳体仪器舱外壳体7过渡段过渡段

10、8发动机发动机图图5.2.8 大型导弹仪器舱布置示意图大型导弹仪器舱布置示意图 仪器舱结构型式仪器舱结构型式 有翼战术弹通常采用有翼战术弹通常采用整体式或硬壳式结构；整体式或硬壳式结构；弹道式导弹多用弹道式导弹多用桁、梁薄壁半硬壳式或硬桁、梁薄壁半硬壳式或硬壳式结构。壳式结构。仪器安装形式主要有：仪器安装形式主要有：a.a.直接安装在直接安装在舱壁结构舱壁结构上；上；b.b.通过专用通过专用支架支架，支架上可安装多台仪器。，支架上可安装多台仪器。3 3）舵机舱）舵机舱 1.1.当导弹采用当导弹采用鸭式或旋转弹翼式鸭式或旋转弹翼式布局时，舵布局时，舵机舱一般在导弹发动机前机舱一般在导弹发动机前接

11、近中部接近中部的位置的位置2.2.当导弹采用当导弹采用正常式或无翼式正常式或无翼式时，舵机舱就时，舵机舱就处于处于导弹尾段导弹尾段内。内。此舱承受此舱承受集中力集中力，常采用，常采用硬壳式结构或硬壳式结构或整体结构整体结构，并设置较强的，并设置较强的加强隔框加强隔框以安装以安装舵机与舵面转轴。舵机与舵面转轴。5)5)级间段级间段 图图5.2.9 5.2.9 薄壁加筋窗口式结构薄壁加筋窗口式结构 图图5.2.10 5.2.10 级间段壳体与杆系级间段壳体与杆系 6)6)尾段尾段 1.1.尾段安排在尾段安排在导弹尾部；导弹尾部；2.2.有翼战术导弹的尾段主要承受翼面传递的有翼战术导弹的尾段主要承受

12、翼面传递的横向集中载荷和气动载荷；横向集中载荷和气动载荷；3.3.弹道式导弹，尾段多采用弹道式导弹，尾段多采用桁梁式半硬壳结桁梁式半硬壳结构构。4.4.大型弹道导弹的尾段包围了喷管大型弹道导弹的尾段包围了喷管 5.2.3 5.2.3 分离系统结构方案分离系统结构方案 导弹的分离按分离部位主要分为：导弹的分离按分离部位主要分为：级间分离级间分离头体分离头体分离头罩分离头罩分离(1)(1)级间分离方案级间分离方案 1)1)按分离运动特点分：纵向分离和横向分离按分离运动特点分：纵向分离和横向分离横向分离方案横向分离方案；纵向分离方案纵向分离方案；2)2)按分离方式分：按分离方式分：热分离热分离；冷分

13、离冷分离。(2)(2)头体分离方案头体分离方案1)1)单弹头头体分离方案：单弹头头体分离方案：分弹射式分离；分弹射式分离；减速式分离（制动分离）。减速式分离（制动分离）。分离装置主要由：分离装置主要由：解锁装置；解锁装置；分离冲量装置。分离冲量装置。2)2)多弹头头体分离多弹头头体分离 1 1 母舱母舱 2 2 末级发动机末级发动机 3 3 弹头弹头 4 4 反推火箭反推火箭图图5.2.125.2.12母舱与末级发动机分离过程示意图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分弹头与母舱分离方案 1 1 头罩头罩 2 2 对接端框对接端框 3 3 仪器舱蒙皮仪器舱蒙皮 4 4 导爆索导

14、爆索 5 5 导轨导轨 6 6 支撑环支撑环 7 7 导槽导槽图图5.2.135.2.13整体头罩线性切割分离面结构形式整体头罩线性切割分离面结构形式(3)(3)头罩分离系统结构方案头罩分离系统结构方案 1)1)整体轴向分离整体轴向分离 图图5.2.145.2.14整体分离头罩的冲量装置示意图整体分离头罩的冲量装置示意图 2)2)两半罩对开侧向平移分离两半罩对开侧向平移分离 图图5.2.155.2.15头罩对开式分离方式示意图头罩对开式分离方式示意图 炸药索连接解锁装置示意图炸药索连接解锁装置示意图1 1 壳体蒙皮壳体蒙皮 2 2 炸药蒙炸药蒙 3 3 压环压环 4 4 柔性管或气囊柔性管或气

15、囊 5 5 连接件连接件 6 6 槽形件槽形件 7 7 活塞活塞 8 8 连接锁钉连接锁钉包带包带-夹块式连接解锁装置夹块式连接解锁装置1 1 包带包带 2 V2 V型夹块型夹块 3 3 对接框对接框 4 4 爆炸螺栓爆炸螺栓3)3)对开侧向转动分离对开侧向转动分离1 1 半罩半罩 2 2 辅助弹簧组件辅助弹簧组件 3 3 横向连接解锁装置横向连接解锁装置 4 4 主弹簧组件主弹簧组件 5 5 活动铰链活动铰链 6 6 纵向连接解锁装置纵向连接解锁装置图图2.5.182.5.18头罩侧向转动分离系统结构示意图头罩侧向转动分离系统结构示意图 5.3 5.3 导弹结构总体协调与设计导弹结构总体协调

16、与设计 主要任务：主要任务：(1(1）进行弹载设备）进行弹载设备空间协调空间协调。(2(2）进行弹体与弹头、发动机、执行机构、地面设）进行弹体与弹头、发动机、执行机构、地面设备的备的结构协调结构协调、对接关系和各类、对接关系和各类接口关系协调接口关系协调。(3(3）协调和确定弹上）协调和确定弹上各类开口和突起物各类开口和突起物的位置、形的位置、形状和尺寸。状和尺寸。5.3.1 5.3.1 弹体与发动机的结构协调弹体与发动机的结构协调(1)(1)发动机与相邻部段的结构协调发动机与相邻部段的结构协调1 1 仪器舱仪器舱 2 2 安装板安装板 3 3 设备设备 4 4 发动机封头发动机封头图图5.3

17、.15.3.1发动机封头外形与设备空间协调关系示意图发动机封头外形与设备空间协调关系示意图(2)(2)对于多级弹道式导弹，用对于多级弹道式导弹，用尾段和尾罩尾段和尾罩保护发动保护发动机尾部机尾部；(3)(3)与相邻舱段的与相邻舱段的连接协调连接协调。1,6 1,6 发动机封头发动机封头 2 2 发动机裙发动机裙 3 3 级间分离面级间分离面 4 4 喷管喷管 5 5 级间段级间段图图5.3.25.3.2发动机与级间段结构尺寸关系示意图发动机与级间段结构尺寸关系示意图 5.3.2 5.3.2 弹体与弹载设备的结构协调弹体与弹载设备的结构协调（1 1）设备外形及尺寸界限与舱体结构协调）设备外形及尺

18、寸界限与舱体结构协调 1 1，8 8 发动机发动机 2 2 级间段级间段 3 3 级间分离面级间分离面 4 4、5 5、6 6 弹载设备弹载设备 7 7 电连接器电连接器图图5.3.3 5.3.3 设备外形与安装空间协调示意图设备外形与安装空间协调示意图（2 2）设备安装方式、连接结构与弹体协调）设备安装方式、连接结构与弹体协调 图图5.3.45.3.4红外引信外形红外引信外形 1 1 橡皮碗橡皮碗 2 2 电子线路电子线路 3 3 微型制冷器微型制冷器 4 4 支座支座 5 5 红外探头红外探头图图5.3.55.3.5红外引信内部结构红外引信内部结构（3 3）电连接器与弹体结构协调）电连接器

19、与弹体结构协调（4 4）协调协调的方法和手段的方法和手段 1 1 舱段壳全舱段壳全 2 2 加强板加强板 3 3 框式过渡支架框式过渡支架 4 4 电池电池 5 5 固紧钢带和锁扣固紧钢带和锁扣 6 6 板式支架板式支架 7 7 支耳支耳图图5.3.6 5.3.6 设备设备安装方式安装方式协调协调示意示意图图 5.3.3 5.3.3 弹体结构与地面设备的结构协调弹体结构与地面设备的结构协调（1 1）与停放、起吊装置协调的内容）与停放、起吊装置协调的内容（2 2）与运输和装填设备协调的内容）与运输和装填设备协调的内容（3 3）弹体与发射装置的结构协调）弹体与发射装置的结构协调 5.3.4 5.3

20、.4 弹体开口及突起物布局安排协调弹体开口及突起物布局安排协调 弹弹体上的开口主要有如下几种：体上的开口主要有如下几种：1 1）设备安装或更换舱口；）设备安装或更换舱口；2 2）发动机喷管、反向喷管通过口；）发动机喷管、反向喷管通过口；3 3）舱段对接连接件安装舱口；）舱段对接连接件安装舱口；4 4）各弹载系统与地面设备间的机械、电器、气路、）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；液路等接口结构安装口或通过口；5 5）地面检测、维修和发射准备等使用操作舱口。）地面检测、维修和发射准备等使用操作舱口。5.3.5 部段连接结构协调部段连接结构协调（1 1）确定弹身

21、各舱段间的）确定弹身各舱段间的连接型式和传力特连接型式和传力特点；点；（2 2）根据传力路线设计，选择翼面和与之相）根据传力路线设计，选择翼面和与之相连的连的弹身舱段的结构型式；弹身舱段的结构型式；（3 3）在连接结构协调完成后，应绘制出弹体）在连接结构协调完成后，应绘制出弹体连接结构协调图。连接结构协调图。5.3.6 弹体结构偏差的分析与控制弹体结构偏差的分析与控制（1 1）弹体结构偏差类别与影响）弹体结构偏差类别与影响 1 1）弹体轴线偏斜）弹体轴线偏斜 2 2）长度尺寸偏差）长度尺寸偏差 3 3）各舱（部）段方位相对扭转）各舱（部）段方位相对扭转 4 4）舱（部）段轴线相互错移）舱（部）

22、段轴线相互错移 弹体某些结构偏差示意图（材料强度）弹体某些结构偏差示意图（材料强度）（2 2）舱（部）段结构偏差及其控制）舱（部）段结构偏差及其控制 1 1）端面垂直度偏差）端面垂直度偏差图图5.3.8 5.3.8 部段端面与轴线垂直度偏差部段端面与轴线垂直度偏差 2 2）舱（部）段对接端面定位孔位置度）舱（部）段对接端面定位孔位置度 1 1 理论孔理论孔 2 2 实际孔实际孔 3 3 孔中心公差域（圆）孔中心公差域（圆）4 4 实际孔中心实际孔中心 5 5 理论孔中心理论孔中心图图5.3.9 5.3.9 端框上定位孔位置度示意图端框上定位孔位置度示意图 舱（部）段结构偏差及其控制舱（部）段结

23、构偏差及其控制3 3）必须对同一舱（部）段前、后端框上对应的象限线偏移）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度予以控制4 4）舱体端面直径偏差和圆度偏差）舱体端面直径偏差和圆度偏差；5 5）端框端面平面度；）端框端面平面度；6 6）舱（部）段长度偏差）舱（部）段长度偏差；7)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析偏差；8 8）舱（部）段前、后端面的同轴度，对错移偏差有明显的）舱（部）段前、后端面的同轴度，对错移偏差有明显的影响。影响。（3 3）弹体结构偏差的计算）弹体结构偏差的计算 1 1）弯折偏差

24、）弯折偏差图图5.3.105.3.10两两舱舱段的段的连连接偏差接偏差 端面跳动引起弯折偏差图端面跳动引起弯折偏差图 径向螺钉与钉孔间隙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弯折偏差对头部顶点偏离量的示意图 2)2)错移偏差错移偏差 图图5.3.14 5.3.14 舱段外形尺寸及连接偏差舱段外形尺寸及连接偏差 3 3）扭转偏差）扭转偏差 图图5.3.15 5.3.15 对接框对接框 测量基准的误差测量基准的误差（4 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 确定弹体结构连接偏差的方法主要是靠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：经验。具体方

25、法有以下两种：1 1）建立在经验基础上的类比方法）建立在经验基础上的类比方法 2 2）分析法）分析法 5.4 5.4 导弹结构材料及其选用原则导弹结构材料及其选用原则 5.4.1 5.4.1 导弹结构材料的分类与现状导弹结构材料的分类与现状 按材料的功能：按材料的功能：结构材料结构材料功能材料功能材料按材料的性质：按材料的性质：金属材料金属材料非金属材料非金属材料复合材料复合材料 5.4.2 5.4.2 导弹材料的选用原则导弹材料的选用原则 导弹材料的选用原则导弹材料的选用原则（1 1）在满足强度、刚度条件下，使）在满足强度、刚度条件下，使结构质量结构质量最小；最小；（2 2）满足结构的）满足

26、结构的技术要求技术要求；（3 3）足够的环境）足够的环境稳定性稳定性；（4 4）良好的）良好的工艺性能工艺性能；（5 5）选用的材料）选用的材料成本要低成本要低；（6 6）优先选用已有型号导弹上已应用）优先选用已有型号导弹上已应用成熟的材料成熟的材料。5.4.3 5.4.3 导弹结构设计中常用的材料导弹结构设计中常用的材料（1 1）黑色金属材料）黑色金属材料 1 1）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 2 2）合金结构钢）合金结构钢 3 3）不锈钢）不锈钢 4 4）高温合金）高温合金(2)(2)有色金属材料有色金属材料 1 1）铝合金）铝合金a.a.变形铝合金变形铝合金b.b.铸造铝合金铸造铝合金

27、c.c.铝锂合金铝锂合金 2 2）镁合金）镁合金变形镁合金变形镁合金铸造镁合金铸造镁合金 3 3）钛及钛合金）钛及钛合金(3)(3)结构复合材料结构复合材料 1 1）复合材料的分类和特点）复合材料的分类和特点 a.a.密度低，比强度、比密度低，比强度、比模量高模量高b.b.耐疲劳耐疲劳 c.c.减振性好减振性好d.d.破损安全性好破损安全性好 e.e.工艺性好工艺性好 f.f.良好的尺寸稳定性良好的尺寸稳定性 g.g.具有各向异性和可设计具有各向异性和可设计性性 h.h.某些复合材料有较高的某些复合材料有较高的使用温度使用温度 2 2）复合材料的主要用途）复合材料的主要用途 a.a.聚合物基复

28、合材料聚合物基复合材料b.b.金属基复合材料金属基复合材料 c.c.陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料d.d.碳碳/碳复合材料碳复合材料 3 3）夹层复合材料）夹层复合材料 面板材料面板材料 夹芯材料夹芯材料a.a.泡沫芯材泡沫芯材b.b.蜂窝芯材蜂窝芯材 胶粘剂胶粘剂(4)(4)热防护材料热防护材料 1 1）树脂基增强塑料）树脂基增强塑料2 2）升华型碳基材料）升华型碳基材料3)3)陶瓷基防热材料陶瓷基防热材料4 4）烧蚀防热涂层）烧蚀防热涂层5)5)硅橡胶柔性防热材料硅橡胶柔性防热材料(5)(5)密封材料密封材料 1 1）橡胶和塑料密）橡胶和塑料密封材料封材料2 2）液体密封胶）液体密封胶 3

29、3）陶瓷密封材料）陶瓷密封材料4 4）石墨密封材料）石墨密封材料5 5）金属密封材料）金属密封材料(6)(6)精密合金及功精密合金及功能材料能材料(7)(7)阻尼材料阻尼材料 5.5 5.5 导弹的电磁兼容设计和雷击防护导弹的电磁兼容设计和雷击防护（1 1）导弹的电磁干扰）导弹的电磁干扰 1）外部干扰）外部干扰 2 2）内部干扰）内部干扰（2 2）火花放电对导弹的危害）火花放电对导弹的危害（3 3）电搭接）电搭接（4 4）雷击防护）雷击防护 习题与思考题习题与思考题1、试述结构总体设计的内容与原则。试述结构总体设计的内容与原则。2 2、如何进行仪器舱的布局和结构型式选择？如何进行仪器舱的布局和结构型式选择？3 3、导弹翼面部位安排与结构型式选择时要考虑哪导弹翼面部位安排与结构型式选择时要考虑哪些问题？些问题？4 4、简述弹载设备布置得原则和应考虑的问题。简述弹载设备布置得原则和应考虑的问题。5 5、导弹级间分离方案有哪些种类？各种方案分别导弹级间分离方案有哪些种类？各种方案分别有何优缺点？有何优缺点？6 6、导弹结构总体协调与设计有哪些主要原则与要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。求？请说明各项原则和要求提出的必要性。69 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！