一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法

摘要

本发明涉及一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法，包括：气流调节模块，包括：对应设置在每个喷口靠近弹头的一侧的楔形翼，楔形翼截面为扇形，楔形翼安装在弹体上开设的凹槽内，且楔形翼的弧面朝向喷口设置，楔形翼背离弧面的一端和凹槽内壁铰接；凹槽内底面设置有驱动模块；第一监测模块用于实时监测喷口靠近弹尾一侧的气压值一P1；第二监测模块用于实时监测喷口和楔形翼之间的气压值二P2；控制模块，用于根据气压值一P1和气压值二P2的信息，控制驱动模块调节楔形翼上端面距弹体表面的倾角θ。本装置通过设置楔形翼，并控制楔形翼调整倾角，来使导弹获得更加稳定的侧向力和力矩，进而提高导的飞行控制效果，值得推广。

说明书

技术领域

本发明涉及导弹飞行控制技术领域，特别涉及一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法。

背景技术

随着国防科技的不断进步，弹道导弹与拦截导弹的技术也不断地发展，高速、高机动、高精准控制系统的重要性越来越显著。由于传统气动舵面控制系统响应时间较长，很难完成高精准打击和高机动拦截等任务。于是，侧向喷流控制技术应运而生。

侧向喷流主动流动控制技术，就是在飞行器侧面布置一系列喷口，通过装在飞行器上的侧喷发动机从喷口向周围流场喷出携带一定能量的流体形成高速喷流，从而获取侧向力和力矩，同时影响飞行器周围流场，最终达到相应控制目的的主动流动控制技术。目前侧向喷流技术主要用于导弹的姿态/轨道控制系统，该技术是先进导弹的关键技术之一，也是新一代高机动导弹的标志性技术。

目前先进的推进技术和制导技术，使得单纯使用传统舵面控制系统很难满足高机动、高精准、高效率控制需求，在高空状态下，由于空气密度较小，传统机械舵面的控制效率很低，而且，在超声速或高超声速飞行时，高温高压状态下气动热效应显著，使传统控制面很难正常发挥作用，与舵面控制相比，侧向喷流主动流动控制技术响应速度快，能提供可控的侧向推力和力矩；而且，姿态角对侧向喷流控制力的影响远小于传统舵面；此外，在超声速和高超声速飞行以及高空低密度环境飞行时也能保证良好的控制律，扩展了导弹的作战空域，另外，将侧向喷流技术与传统舵面相结合，可以减小控制舵面的面积，在降低导弹整体阻力系数的同时可以有效减弱对雷达信号的反射，便于隐身。因此，侧向喷流主动流动控制技术非常适合高机动高效率的现代飞行器姿轨控制系统。

导弹在高空和低空低速飞行时，目前的侧向喷流控制系统能够充分发挥其控制效能，但当导弹在低于40km高度高速飞行时，定义喷口靠近弹头的一侧为迎风面，喷口靠近弹尾的一侧为背风面，由于来流动压较大，喷流从喷口喷出后，迎风面受来流的影响无法充分膨胀，侧向喷流与飞行器外流场之间的相互作用变得非常复杂，高速喷流对飞行器气动性能的影响也变得非常复杂，喷口的迎风面和背风面喷口膨胀差异过大会使得喷流产生的侧向力和力矩稳定性较差，进而影响喷流，影响导弹飞行方向的控制效果，因此，需要提供一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法予以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法，在于导弹在低于40km高度高速飞行时，喷口的迎风面和背风面喷流膨胀差异过大，从而影响喷流产生的侧向力和力矩稳定性，进而影响导弹飞行的问题。

本发明提供了一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置，包括：

气流调节模块，包括：

楔形翼，其截面为扇形，对应设置在每个喷口靠近弹头的一侧，所述楔形翼安装在弹体上开设的凹槽内，且楔形翼的弧面朝向喷口设置，楔形翼背离弧面的一端和凹槽内壁铰接；

驱动模块，设置在凹槽内，用于驱动楔形翼绕铰接端转动从而调节楔形翼上端面和弹体表面之间的夹角，即楔形翼倾角θ；

第一监测模块，设置在喷口靠近弹尾一侧的弹体上，用于实时监测喷口靠近弹尾一侧的气压值一P

第二监测模块，设置在喷口和楔形翼之间的弹体上，用于实时监测喷口和楔形翼之间的气压值二P

控制模块，用于根据气压值一P

进一步的，所述驱动模块包括伸缩机构，所述伸缩机构的固定端和凹槽内底面铰接，伸缩机构的伸缩端铰接有滑块，所述滑块滑动连接在楔形翼下端开设的滑槽内。

进一步的，所述伸缩结构选用液压推杆或者电动推杆。

进一步的，所述第二监测模块包括：多个压力传感器，多个压力传感器均布设置在喷口和楔形翼之间的弹体上。

进一步的，倾角θ的调节范围为0°～30°。

进一步的，所述楔形翼弧形面距所述喷口前缘的距离为所述喷口直径的5-6倍，所述楔形翼铰接端距所述喷口前缘的距离为所述喷口直径的9-10倍，且楔形翼的厚度为所述喷口直径的0.5-1.5倍。

进一步的，所述第一监测模块的安装位置距所述喷口后缘的距离为10毫米。

进一步的，所述第二监测模块的监测范围为所述喷口前缘10毫米到110毫米之间。

本发明还公开了一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流的控制方法，该方法步骤为：

启动侧喷发动机，实时获取气压值一P

根据气压值一P

根据ΔP和预设压力值P

当倾角θ＝0°时，且实时压差ΔP>预设压力值P

当10°≤θ＜30°时，且实时压差ΔP>预设压力值P

当倾角θ＝30°或者实时压差ΔP＜预设压力值P

进一步的，气压值一P

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法，能大规模使用。

2、本发明提供的一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法，结合导弹侧向喷流的相关原理，在侧喷发动机喷口前方安装了角度可调节的楔形翼；并根据喷口上下游压差调节楔形翼的倾角，从而使得楔形翼为喷流迎风面提供了一个低压区，使得喷流在迎风面能够充分膨胀，从而使得导弹获得更加稳定的侧向力和力矩，进而提高导的飞行控制效果，实用性强，值得推广。

附图说明

图1为本发明整体结构的结构示意图；

图2为本发明整体结构主视方向的剖视图；

图3为本发明楔形翼的控制流程框图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图3，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置，包括：气流调节模块，气流调节模块包括：对应设置在每个侧喷发动机207的喷口202靠近弹头1的一侧的楔形翼204，楔形翼204的截面为扇形，楔形翼204安装在弹体2上开设的凹槽内，且楔形翼204的弧面朝向喷口202设置，楔形翼204背离弧面的一端和凹槽内壁铰接；凹槽内底面设置有用于驱动楔形翼204绕铰接端转动从而调节楔形翼204上端面与弹体2表面的夹角，即楔形翼204的倾角θ；第一监测模块201，设置在喷口202靠近弹尾3一侧的弹体2上，用于实时监测喷口202靠近弹尾3一侧的气压值一P

其中，优选地，驱动模块206选用伸缩机构，伸缩结构选用液压推杆或者电动推杆，所述伸缩机构的固定端和凹槽内底面铰接，伸缩机构的伸缩端铰接有滑块205，所述滑块205滑动连接在楔形翼204下端开设的滑槽内。

其中，楔形翼204的倾角θ的调节范围为0°～30°。

其中，优选地，第一监测模块201的安装位置距所述喷口202后缘的距离为10毫米。

其中，优选地，所述第二监测模块203的监测范围为距喷口202前缘10毫米到110毫米之间。

实施例2

在实施例1的基础上，优选地，第二监测模块203包括：多个压力传感器，多个压力传感器均布设置在喷口202和楔形翼204之间的弹体2上，控制模块根据多个压力传感器的监测到的压力值选取最大压力值P

实施例3

在实施例1的基础上，优选地，楔形翼204弧形面距所述喷口202前缘的距离为所述喷口202直径的5-6倍，楔形翼204铰接端距所述喷口202前缘的距离为所述喷口202直径的9-10倍，且楔形翼204的厚度为所述喷口202直径的0.5-1.5倍。

如图3所示，本发明还提供了一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流的控制方法，该方法步骤为：

S1、当导弹在预定弹道上飞行时，侧喷发动机207处于停车状态，此时楔形翼204完全嵌入在所述弹体2内，即楔形翼204的倾角θ为0°；当导弹进行姿态/轨道控制阶段时，控制侧喷发动机207点火，并在其喷口202处形成高速喷流，此时第一监测模块201获取气压值一P

S2、控制模块根据气压值一P

S3、根据实时压差ΔP和预设压力值P

即当倾角θ＝0°时，且实时压差ΔP>预设压力值P

当10°≤θ＜30°时，且实时压差ΔP>预设压力值P

当倾角θ＝30°或者实时压差ΔP＜预设压力值P

当导弹达到预定轨道后，侧喷发动机207停火，同时控制液压推杆收缩，使楔形翼的倾角θ恢复到0°。

其中，预设压力值P

优选地，气压值一P

综上所述，本发明实施例提供的一种带可变楔形翼的导弹侧向喷流控制装置及方法，结合导弹侧向喷流的相关原理，在各个导弹姿态、轨道，侧喷发动机喷口前方安装了角度可调节的楔形翼；并根据喷口上下游静压差调节楔形翼的倾角，从而使得楔形翼为喷流迎风面提供了一个低压区，使得喷流在迎风面能够充分膨胀，从而使得导弹获得更加稳定的侧向力和力矩，进而提高导的飞行控制效果，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。