第一章导弹研制过程.ppt

,导弹总体结构设计,第一章 导弹研制过程,第一章 导弹研制过程,1.1 导弹武器系统 1.2 导弹研制过程 1.3 导弹总体设计1.4 弹体的组成与分解1.5 弹体的使用环境1.6 导弹弹体设计1.7“设计”的发展1.8 设计思想、设计准则与设计规范（标准）1.9 导弹结构的发展趋势1.10结构设计人员应具备的知识和能力,一、有翼导弹定义 是一种以火箭发动机或吸气式发动机为动力，机动飞行所需的法向力依靠升力部件的空气动力提供，装有战斗部的自控飞行器。,1.1 导弹武器系统,一、有翼导弹分类,1.1 导弹武器系统,反舰导弹,空空导弹,一、有翼导弹 特点 1）制导精度高 2）机动能力强 3）系统组成及结构复杂,1.1 导弹武器系统,地空导弹,反坦克导弹,二、弹道导弹 定义：一种沿预先设定的弹道飞行，将弹头投向预定目标的导弹。按作战使命分,1.1 导弹武器系统,战略弹道导弹 战术弹道导弹,弹道式导弹,1.1 导弹武器系统,三、导弹武器系统导弹武器系统组成,1.1 导弹武器系统,三、导弹武器系统,1.1 导弹武器系统,爱国者导弹武器系统,三、导弹武器系统,1.1 导弹武器系统,武器系统,三、导弹武器系统各组成部分任务,1.1 导弹武器系统,1）导弹 由弹体、推进系统、制导系统、引战系统和电气系统组成。导弹在制导系统和推进系统的作用下在空中飞行，最后导向所攻击的目标；引信引爆战斗部，用以摧毁目标；弹上电气系统保证导弹从起飞直至击毁目标的全过程中给弹上设备供电，并把各设备有机地连接起来，使它们按程序协同工作。,三、导弹武器系统各组成部分任务,1.1 导弹武器系统,2）火控系统 完成对目标信息的获取和显示、数据处理，发射平台参数测量和处理，计算装定射击诸元，射前检查，战术决策和实施导弹发射任务。该系统主要由目标探测和显示系统、数据处理计算系统、发射平台参数测量处理系统、射前检查设备、发射装置、发射控制系统等构成。,三、导弹武器系统各组成部分任务,1.1 导弹武器系统,3）技术保障设备 用于完成导弹起吊、运输、贮存、维护、检测、供电和技术准备，以保障导弹处于完好的技术状况和战斗待发状态。技术保障设备主要有：测试设备、吊车、运输车、装填车、技术阵地及仓库拖车、电源车、燃料加注车、清洗车、气源车、通信指挥车和其它配套工具。,导弹武器系统研制目的是实现使用方提出的战术技术指标要求。导弹武器系统的研制工作是一项复杂的系统工程，涉及到许多技术领域和部门，从设计方案的提出到成批生产和投入使用，要经过一个很长的过程。可把它分为若干阶段。,1.2 导弹的研制过程,可行性论证阶段,方案阶段,初样阶段,试样阶段,设计定型阶段,生产定型阶段,1.2 导弹的研制过程,可行性论证阶段依据：战术技术要求 论证内容：作战使命、有效射程、导弹质量和轮廊尺寸、飞行速度、作战空域、命中精度、发射条件等，除此以外，有关制导方式、动力装置、战斗部，导弹几何尺寸、可靠性指标、使用环境、研制周期和费用论证结果：提出武器系统总体方案设想、可供选择的主要技术途径、可能达到的指标及必须进行的支撑性预研工作，研制周期、经费估算 提交报告：导弹系统研制总要求和研制任务书,1.2 导弹的研制过程,2.方案阶段依据：批准的战术技术指标 设计内容：对多种方案进行论证比较，优选出最佳的总体方案；提出对分系统的初步技术要求；统筹规划大型试验项目及其保障条件，制定飞行试验的批次状态和分系统对接试验的技术状态和要求；制定型号质量与可靠性工作大纲、标准化大纲，及其他技术管理保障措施；确定研制程序和研制周期；概算研制经费。提交报告：武器系统研制方案报告,1.2 导弹的研制过程,3.初样阶段目的：通过一定模拟条件下的试验，验证分系统和设备设计方案和可能达到的技术性能，为研制试验样机提供试验依据。主要工作：进行总体和分系统的初样设计，完成试制工艺准备，进行静力弹、模样弹、振动弹初样试制，进行初样的各种试验，总体和分系统的协调，拟定试样技术状态。结束标志：完成初样实物，确定试样技术状态，总体向分系统提出部组件设计任务书，提出飞行试验方案，上报初样研制报告。,1.2 导弹的研制过程,4.试样阶段目的：通过飞行试验检查样机的研制工作。主要工作：进行总体和分系统试样设计，进行模样弹（助推弹）、自控弹、自导弹等试样试制，完成各种状态试样的地面试验和飞行试验。结束标志：完成研制性飞行试验，并达到飞行试验大纲的要求，编写飞行试验结果分析报告，提出型号设计定型技术状态，提出定型申请报告。,1.2 导弹的研制过程,5.设计定型阶段目的：对型号的设计实施鉴定和验收，全面检验武器系统战术技术指标和维护使用性能。主要任务：完成型号定型的地面试验和靶场飞行试验，根据飞行试验和各种鉴定性结果，全面检验导弹的性能指标，按照原批准的任务书评定武器系统的战术技术性能。结束标志：按定型试验大纲要求完成飞行试验，提出型号设计定型报告以及型号研制总结报告。,1.2 导弹的研制过程,6.生产定型阶段 该阶段的主要任务是对产品的批量生产条件进行全面考核，以确认其符合批量生产的标准，稳定质量、提高可靠性。生产阶段的初期，应先经过小批量的试生产，待产品的生产质量稳定之后，通过生产定型，转入批量生产。,一、总体设计的依据战术技术指标；完成研制的时间节点和定型时间；研制经费额度。,1.3 导弹总体设计,二、总体设计遵循的原则技术先进性综合性高可靠性经济性,1.3 导弹总体设计,三、总体设计的基本内容依据批准的战术技术指标要求，进行导弹总体方案论证；选择导弹总体参数；提出弹上各系统研制任务书；进行导弹工作流程、信息流程和内外接口设计；进行惯量、气动、弹道、操作性和稳定性以及载荷等计 算，试验和仿真；完成可靠性、维修性、电磁兼容性和环境适应性的总体设计，最有效地满足给定的研制目标和要求。,1.3 导弹总体设计,四、导弹总体设计输出的主要文件总体设计文件 1）武器系统性能和状态类；2）结构协调类；3）设计计算类；4）试验规划类；5）分系统设计依据类。工厂生产文件 靶场使用文件 定型文件,1.3 导弹总体设计,Sam2（前苏联）：1一舱，2前翼，3二甲舱，4二乙舱，5三舱，6弹翼，7四甲舱，8四乙舱，9舵面，10五舱，11六舱，12稳定面，13助推器，14整流罩,1.4 弹体的组成与分解,一、弹体的组成弹身 弹翼操纵面 稳定面操纵机构 分离机构折叠机构,1.4 弹体的组成与分解,二、导弹的弹体主要作用 1）将有效载荷、动力装置、控制系统等连 接成一个整体；2）为导弹提供良好的气动外形；3）承受地面运输、操作和飞行中的各种载荷；4）保护弹体内各种装载，并为它们提供必 要的工作环境，保证导弹完成预定的任 务。,1.4 弹体的组成与分解,按导弹从出厂到击毁目标各个时期所处的状态可分为：储存环境、运输（车载、机载、舰载）环境、操作环境、发射环境、飞行环境等；按对导弹影响的机理不同可分为：自然环境和力学环境。,1.5 弹体的使用环境,一、导弹弹体分系统设计首先要明确设计任务；提出多个方案进行可行性论证优选出一个可行的总体技术方案；最后向结构设计下达设计任务书,1.6 导弹弹体设计,一、设计类型与设计方法概述,设计的类型:1）创新设计;2）适应性设计;3)变参数设计设计方法的发展:17世纪前的“直觉设计阶段”；17世纪后的“经验设计阶段”及其后形成的“传统设计阶段”；现代设计阶段现代设计与传统设计的关系:继承;共存与突破,1.7“设计”的发展,传统的结构设计一般是根据设计任务与原始条件，根据经验，参考原准弹，结合设计原理和设计知识，选出结构方案。在设计中通常采用设计载荷法:强度要求为：或,一、传统的结构设计方法,1.7“设计”的发展,刚度要求为：,结构动力学校核的主要内容是：结构的动力学固有特性分析，即固有频率、主振型和振型阻尼分析(避免共振)结构的动态载荷分析及动响应分析颤振分析,1.7“设计”的发展,目前常用的现代设计法:60年代以后,发展了有限元素法、结构优化设计方法和可靠性设计方法。80年代以来，发展了数字化设计技术。并行设计法：并行设计是20世纪90年代出现的一种以产品生命周期为目标的设计管理方法，这种方法把时间作为关键因素，从传统的分阶段串行的产品开发流程转化为集成的、并行的产品开发过程。,1.7“设计”的发展,一、现代设计法与并行设计,战术技术要求分析，调查研究,方案设计,技术设计与分析,工艺设计,生产制造与装配,试验验证,产品寿命周期,1.7“设计”的发展,设计思想 通常可以具体化为若干设计准则，有关设计准则将在第二章叙述 设计标准 一般分国际性和国家内部性的两大级别。国际性:美国军用标准的代号是MIL 国家内部性:我国标准目前分为国家标准，行业(部)标准，地方标准，企业标准四个级别,1.8 设计思想、设计准则与设计规范（标准）,一、结构方面：要求弹体结构模块化、通用化，便于系列化。要求包装箱贮存，以缩短发射准备时间。为适应箱式发射的要求，广泛采用折叠翼面。结构整体化程度不断提高。复合材料结构已得到广泛的应用随着超音速导弹的发展，耐热、防热结构得到了迅速的发展。技术正朝着提高飞行性能、降低重量、提高飞行马赫数、降 低成本、提高可靠性并在隐身方面得到发展。,1.9 导弹结构的发展趋势,采用传统的铝、镁合金作为基本材料（俄罗斯用镁合金较铝合金多，美英法则相反）。钛合金与高强度合金钢在受力受热严重的关键部位应用有所增多。结构效率高、耐震且性能可设计的复合材料应用越来越广泛。用改变合金成分和处理技术来改进常用材料的性能。研究智能材料和耐高温材料。,1.9 导弹结构的发展趋势,一、材料方面：,结构优化设计、有限元法、结构动态设计、可靠性设计技术；在结构优化设计方向，多目标综合结构优化设计、结构模糊优化设计；结构可靠性设计由静力设计向动力设计发展；广泛采用数字化设计方法；复合材料设计技术已走向实用、成熟；隐身结构、耐热防热结构设计发展迅速。,1.9 导弹结构的发展趋势,二、设计技术方面：,知识：结构力学、飞行力学、结构动力学、材料学、计算机技术、导弹推进技术、自动控制理论、电子技术、导弹制造工艺等；能力：具有丰富的构造知识和设计经验，要有独立处理工程问题的能力，而尤为重要的是要有创造性的思维、勇气和智慧。,一、应具备的知识和能力,1.10结构设计人员应具备的知识和能力,习题与思考题,观察几种类型的导弹，了解弹体结构的组成及结构的类型。说明导弹结构设计的原始依据和基本过程。导弹结构的发展趋势，研究促进结构发展的因素。导弹结构现代设计与传统设计的关系。导弹结构设计人员应具备哪些知识和能力？应如何适应科技发展的形势？,创新设计:创新设计是在国内外尚无类似产品或结构，亦或设计原理、设计方案都未知，只根据产品、结构的总功能和约束条件，进行全新的创造。,适应性设计 适应性设计是在总方案和原理不变的条件下，对已有产品、结构或性能进行局部的改进更新，以适应新的需求。,变参数设计:变参数设计是在总体结构形式、工作原理不变的条件下，仅对结构的布置、参数或尺寸的大小加以改变，来提高性能。这在系列产品设计中常用。,