弹身的结构与设计.ppt

第七章,弹身的结构与设计,7.1概述,7.1.1弹身的功用、弹身的设计要求弹身是导弹弹体的重要组成部分。它的主要功用是用来装载战斗部、推进剂和各种仪器设备，连接弹翼、舵面、发动机等其它部件，并承受它们的载荷。,7.1.1弹身的功用、弹身的设计要求,弹身常常设计成在地面上可以分离和不可分离的若干个功能舱段，如战斗部舱、仪器舱、燃料舱、发动机舱、火箭级间连接过渡段等。为了减小飞行阻力，弹身应具有良好的气动外形，弹身的剖面形状通常为圆形。,7.1.1弹身的功用、弹身的设计要求,弹身设计时，必须遵守导弹结构设计的基本要求，由于弹身占导弹结构重量的比重很大，必须特别注意减轻结构重量。解决的主要办法是设计合理的结构，充分利用弹身的空间－容积利用率。容积利用率高，意味着内部装载安排紧凑、结构重量轻。,容积利用率,弹身内部装载的充满程度可用容积利用率表示式中舱段容积利用率；内部装载的体积；舱段的容积。,,舱段特殊的设计要求,（1）自动瞄准头头部壳体1）要求气动阻力小，有流线型的外形及光滑的表面；2）电磁波或红外线的透过性好，产生的畸变折射小；3）保证自动瞄准头相对导弹轴线的准确位置；4）有解决气动加热影响的措施。,（2）仪器舱的设计要求,1保证内部装载仪器的正常工作条件，如气压、温度、湿度和耐振性等要求；2仪器安装迅速，维护、修理、更换方便；,（3）战斗部舱的设计要求,1舱体结构不应妨碍战斗部威力的发挥；2安装迅速，固定可靠，有保证地面操作人员安全的措施。,7.1.2弹身的受载特点,弹身和弹翼相比，主要差别在弹身不仅承受很大的横向载荷，而且要承受很大的轴向载荷。（1）研究弹翼时，主要考虑垂直于此翼平面的气动载荷，对弹身来说垂直平面和水平平面内的载荷都应该考虑;（2）对弹翼来说，它的主要载荷是分布的空气动力。而对弹身，作用于弹身内部装载物的质量力、各个空气动力面传给的空气动力和质量力、发动机和助推器传来的推力和起吊、运输、支承处的作用力等常以集中力的形式作用于弹身。对弹身来说，众多的集中力则是它的主要载荷。,7.2弹身的结构型式及承力元件,7.2.1弹身的结构型式基本结构型式常见的有薄壁结构、整体结构和构架式结构。薄壁结构一般也都是由纵（轴）向加强件（梁、桁条）、横向加强件（隔框）和蒙皮组成。薄壁结构弹身可分为硬壳式和半硬壳式结构。半硬壳式弹身结构型式又分为桁条式和梁式（桁梁式）结构。大型导弹的级间段常用构架式结构。,弹身结构型式,表7.2.1弹体结构型式分类,,（1）梁式结构,1-蒙皮2-梁3-隔框,,（1）梁式结构,梁是承受轴向力和弯矩的主要受力元件。当将整个弹身看作是支持在弹翼上的一根梁时，可以看出，梁式结构中的所谓梁实际上只相当于翼梁的凸缘。梁式结构的蒙皮一般只用于承受作用在弹身上的局部气动载荷、剪力和扭矩，所以蒙皮一般较薄这种结构还包括一些横向元件前后端的隔框。,（1）梁式结构,优点可以在梁间开大舱口缺点蒙皮的材料不易充分利用。当弹身的某个舱段作用有较大的纵向集中力时，或为了开大型舱口，常用这种结构形式。,（2）桁条式结构,1桁条2蒙皮3普通框4加强框,,（2）桁条式结构,桁条布置较密，并能提高蒙皮的临界应力，从而使蒙皮除了能承受弹身的剪力和扭矩外还能参与桁条一起承受弹身的轴向力和弯矩。与梁式结构相比，这种结构的材料大部分分布在弹身剖面的最大高度上，当结构重量相同时，这种结构的弯曲和扭转刚度大。缺点是舱体上不宜开大型舱口，这是因为大型舱口会切断较多的主要受力元件桁条，为了弥补由于开口引起强度的削弱，开口处需要加强，这要增加结构重量；由于桁条剖面比梁剖面弱得多，不宜传递较大的纵向集中力。,（3）桁梁式结构,图7.2.3桁梁式结构,,桁梁式结构,桁梁式结构梁式结构、桁条式结构的折衷结构，由较弱的梁（也称桁梁）和桁条、蒙皮、隔框组合而成，见图7.2.3。轴向力和弯矩主要由梁和桁条共同承受，蒙皮只承受剪力和扭矩。结构特点是便于桁梁之间开舱口，能充分发挥各构件的承载能力，结构重量较轻。适用于大型导弹。,4硬壳式结构,1蒙皮2隔框图7.2.4硬壳式结构,,4硬壳式结构,特点没有纵向加强元件，仅由蒙皮和隔框组成。构造简单，装配工作量少，气动外形好，容易保证舱段的密封，有效容积大；缺点是承受纵向集中力的能力较弱，不宜开舱口，若必须开口，一般均应采用受力式口盖以补偿挖去的蒙皮。适用于直径较小的弹身，这是因为圆柱形蒙皮的临界应力（，式中为蒙皮材料的弹性模量；为蒙皮厚度；为弹身直径。）随直径的加大而降低，弹径越大，材料的利用率越低，结构重量越大。,（5）整体结构,将蒙皮和骨架（梁、框、桁条）元件加工成一体除了具有半硬壳式结构的优点外，还具有强度、刚度好，结构整体性好，装配工作量少，外形质量高等优点。常要受加工条件限制，主要用于直径不大的战术导弹舱体。,（5）整体结构,整体结构舱段具体型式主要有机械加工圆筒结构铸造结构机械加工或化铣钣材焊接结构旋压壳体结构等。,（5）整体结构,1）机械加工圆筒结构一般是由厚壁管材作为毛坯，经过机械加工而成，如图7.2.5所示。在空空导弹，反坦克导弹、小型地空导弹上主要采用这种结构。,,图7.2.5机械加工圆筒结构,（5）整体结构,2）机械加工或化铣钣材焊接结构由几块通过机械加工铣切或化学铣切成形的壁板弯曲后焊接而成的，如图7.2.6所示。舱体内表面有纵向和横向加强筋，分别起桁条和框的作用。在受集中力较大处或开口周围布置了较强的加强筋。图7.2.6所示是由四块壁板焊接而成的整体结构，工艺过程如图中箭头所示。,板弯焊接整体结构,图7.2.6板弯焊接整体结构,,,返回,整体结构的设备舱,图7.2.7所示的结构是由四块机械加工铣切的镁合金壁板弯曲后焊接而成的整体结构设备舱内装高压气瓶、自动驾驶仪、无线电控制仪等设备为装折维护设备方便，舱体开有约占舱段半周的大开口，口盖和舱体有强而方便的连接，以保证口盖参加舱体总体受力。这种结构适合于中等直径战术导弹的设备舱、舵机舱等。,整体结构设备舱,图7.2.7整体结构设备舱,,返回,3）铸造结构,图7.2.8是铸造整体结构。为保持外表面的质量和尺寸精度，常对外表面和两端连接处进行机械加工，这种结构适合于各种中等弹径的舱段。,图7.2.8铸造整体结构,,返回,铸造整体结构舵机舱,图7.2.9是铸造整体结构的舵机舱。内装自动驾驶仪、蓄压器、舵机系统等，舱外安装全动弹翼和脱落插头，舱段有较多的开口，不仅结构复杂，且处于全弹受力最大部位，舱段内设多个中间框以安装各种设备。设备自身密封，舱段实施水密，为保持舱内干燥，装有防潮砂罐和指示器。,图7.2.9铸造整体结构舵机舱,,返回,4）旋压结构,通过金属旋压加工方法形成的舱体结构。金属旋压是通过毛坯旋转与施加的外力两者联合作用促使金属毛坯或预成型毛坯产生塑性变形的成型技术，它是制造各种筒体、锥体、半球体等空心回转体零件的有效方法。导弹舱体一般为空心筒形件或锥形件，宜于采用这类成型工艺。国内外导弹舱体已开始采用旋压舱段，国外主要用于固体发动机外壳旋压结构舱体可分为内旋压舱体和外旋压舱体，本节重点叙述内旋压舱体。,①内旋压舱,（a）舱段整体性好其整体性仅比铸铝舱略低。内旋压壳体为舱段主体，只须铆上部分口框、支架即成舱体。（b）强度刚度大结构强度比铸铝舱、铆接舱都高。（c）气动性能好内旋压舱的外形准确度、对称性、表面质量都很高。（d）工装通用性好主要工装为一套旋压模具，可适用于外径相同的各舱段，且产品尺寸可以自由调整，设计更改和改型设计方便。,（6）构架式结构,多级火箭级间过渡段常用构架式结构。构架式结构又称杆系结构，是由端框和数根杆形材料焊接而成的开敞式刚性构架。如图7.2.12（a）所示，这种结构主要用作火箭级间载荷的传递，发动机工作初期产生的高热气体顺畅，排出弹体。图7.2.12（b）为类似结构。,图7.2.12构架式结构,,返回,7.2.2弹身主要承力元件及其功用,隔框可分为普通框、加强框、连接框三类。普通框只起支持蒙皮、桁条，维持弹身外形的作用，作用载荷较小，一般可用铝板材压制而成。板材厚度按工艺要求确定时，强度往往有剩余，因此框缘上允许挖制穿越桁条的缺口，如图7.2.13（a）所示。框缘剖面形状常见的有形、形、形等（图7.2.13（b））。,图7.2.13普通框,,返回,装配式加强框,加强框除了维持弹身外形，其主要的功用是承受弹身的横向集中载荷。它的构造也可分为装配式和整体式两类。装配式的加强框如图7.2.14所示。该框由框缘、腹板、加强件三部分装配而成，加强件用以直接承受横向集中力，以改善框的受力形式，腹板可以提高框的强度与刚度。,图7.2.14装配式加强框,,返回,整体式加强框,整体式加强框多用铸件或锻件机械加工而成。如图7.2.15所示。连接框实际上也是加强框，由于它用在弹身舱段间的连接部位，所以又称为连接框。为了提高连接框在垂直框平面方向的刚度，常用增加框缘剖面的尺寸，特别是加长沿弹身轴线方向的尺寸来实现。,图7.2.15整体式加强框,,返回,7.3弹身结构设计中的几个问题,弹身设计是以舱段为设计单元的。舱段的设计不仅要解决好舱段内部的构造设计问题，作为弹身的一个组成部分，在结构布局上还要解决好诸如载荷的传递、舱段间的连接以及外形等方面与相邻舱段协调一致的问题。,7.3.1纵、横结构元件的布置,纵向元件的布置与相邻舱段传来的轴向载荷的大小与分布、内部装载的安装位置以及舱口的位置有关。一般有轴向集中力作用的部位和舱口的两侧都应布置纵向加强元件，如某海防导弹纵向连有助推器（图7.3.1），其轴向推力通过球头传给弹身。在弹身相应的部位应布置一根纵梁，承受和传递轴向推力。一般为使生产制造方便，纵向元件应沿周向均匀布置，然后可根据内部装载安装位置的要求和开口的要求，适当调整一些纵向元件的位置，或者增加特殊的加强元件。总之，纵梁主要承受弹身纵轴方向的集中力，如发动机和助推器的推力、战斗部的轴向惯性力等。纵梁长度一般以集中力扩散到弹身蒙皮受力均匀时为宜。,1弹身2助推器3球头4纵梁5巢座6支架7螺母图7.3.1承受轴向集中力的纵梁,,返回,横结构元件的布置,普通隔框也应均匀布置，但弹身两框之间的框距对弹身的刚度和总体失稳临界应力有较大的影响，一般隔框间距以能将相应舱体简化为短筒状态为宜。在有横向集中力作用的部位，如各种翼面的接头处、大中型舱口的两端处、舱段对接处、设计分离面处以及弹内设备的支座处等均应布置加强框。为了简化结构和减少质量，在总体安排时要考虑“一框多用”的原则。对整体结构来说，纵、横加强筋特别是安装设备的支座，可以根据需要进行布置，并在整体结构上直接加工出来。与装配式结构相比，其装配工作量少，元件的布置可以更为合理。,7.3.2相邻舱段的受力协调问题,为了使弹身相邻舱段之间传力路线最短，通常可采取如下措施（1）如果相邻舱段都具有纵向元件时，应使纵向元件对应安排，使之具有连续性。图7.3.2所示为两相邻舱段的纵向加强元件（梁）对应安排的例子，它们布置在同一直线上，并通过梁上的连接接头与加强框用螺栓相互连接起来。这样传力路线短，结构重量轻。（2）相邻舱段尽可能采用相同或相近的结构形式。例如与受力式贮箱相邻的舱段。由于贮箱只宜承受分布的轴向载荷，因此与之相邻的舱段宜采用硬壳式结构、桁条式结构或整体结构，而不宜用梁式结构。,1、4蒙皮2、5梁3螺栓6、9连接接头7、8相邻舱段的端框图7.3.2两舱段的梁对应安排,,返回,,（3）若由于条件限制，不能采用相近结构型式时，构造上则应采取措施保证相邻舱段间受力协调。若相邻舱段之间发生了分布力和集中力相互传递的矛盾时，应采取构造措施，使集中力转化为分布力后再传递给相邻舱段。方法之一是增加对接框的刚度，这种方法的缺点是若要把集中力分散得很均匀，必须把对接框设计得很强，结构重量要增加。另一种方法是利用力的“参与”原理，在集中力作用处布置变剖面的纵向元件。如图7.3.3所示的某地-空导弹助推器与连接舱的连接简图。为了使连接舱承受和扩散助推器的推力，舱上布置了一个加强框和四根变剖面梁。由于该元件的剖面由大变小，使蒙皮逐渐参与承力，一段距离后就可以将集中力均匀分散给蒙皮。因舱体有锥度，梁的轴线与集中力R的轴线不重合，集中力R在作用点处可以分解为垂直于舱体轴线的分量R2和沿梁轴线方向的分量R1。横向集中力R2由加强框承受和扩散，框腹板能够提高框平面内的刚度；纵向集中力R1由变剖面梁来承受和扩散，经过一段均匀化长度，至a-b剖面时就被转化为蒙皮剖面上均匀分布的正应力了。,1连接舱2加强框3变剖面梁4助推器5腹板图7.3.3助推器与连接舱的连接简图,,返回,7.3.3弹身的开口问题,为满足对弹内设备的安装使用、维护等要求，特别是大、中型弹身上，往往要开大小不等和形状不同的各种舱口。如萨姆-2导弹就有大小舱口19个，大的如仪器舱舱口，尺寸为，小的如观察孔，其直径只有几十毫米。在大、中型舱口的开口部位，蒙皮、桁条、甚至隔框均有可能被切断，构造上应采取补偿措旋，如构造形式上可以采用梁式结构，也可以在开口处布置加强口框，或采用受力式口盖来补偿因开口所引起的削弱。根据舱口的口盖是否参加舱体总体受力，可分为受力式和非受力式两种口盖。,（1）受力式口盖,受力式口盖口盖参加舱体总体受力和传力应保证两个条件口盖本身需具有足够的强度；口盖与舱体的连接应保证可靠地将舱体在舱口部位的载荷通过舱盖传递出去。,受力式口盖结构上的考虑,完全受力的口盖为了能完全替补舱体上被挖去的部分，结构上大致都采取与舱体相同或相近的结构;稍有加强（如增加边框，加厚蒙皮等），纵、横骨架的布置则应与舱体骨架一一对应;口盖与舱口的口框用连接件相连（图7.3.4（a））。沿纵向接合缝，连接件布置较密，以便传递剪力和扭矩，横向接合缝的接头应使舱盖上的纵向元件与舱体上的纵向元件紧密相连。为了使接头能够传较大的力，常用螺栓连接。这样的结合缝可以保证舱体的载荷能通过舱盖直接传递。,1舱体2口盖3螺钉4托板螺母5螺栓图7.3.4口盖与舱口的连接,,返回,“萨姆-2”导弹仪器舱上的大型受力式口盖,如图7.3.5所示，口盖结构与舱体一致，都是整体结构。为了使舱盖与舱体的外形、结构能协调一致，舱盖是从整舱体上切割下来的横向切割掉的宽度（切刀的宽度），可以由切割下的舱盖的加工余量来补偿，使舱口与口盖的长度一致，纵向的切刀宽度（即出现了纵向缝隙），用垫片来补偿。口盖上的纵、横加强筋保证了口盖本身的强度和刚度。,“萨姆-2”导弹仪器舱上的大型受力式口盖,口盖与舱体通过口盖周缘的连接螺栓与销钉来连接，口盖两端、即和端的连接接头承受舱体的弯矩、轴向力、剪力和扭矩在该对缝处所引起的正应力和剪应力；口盖两侧，靠锥形销钉来承受由剪力和扭矩在该处所引起的剪流。口盖两侧还用压紧螺钉连接，用以消除侧面对缝间隙，使口盖与舱体上的横向加强筋条连接起来，并承受口盖上气动力引起的吸力。,1舱体2口盖3螺栓4锥形销图7.3.5受力式口盖,,返回,关于完全受力的口盖强度计算的几点意见,1）口盖和舱体可看成一个整体。2）进行下列计算当口盖处于弯曲受拉状态时，要对接头（如螺栓等）进行强度计算；当口盖处于受压状态时，要对端面进行挤压强度计算；当口盖处于受剪状态时，要进行销钉（或螺钉）的剪切、挤压的强度计算；,口框的边缘和口盖的边缘应加强,理论上可以认为完全受力式口盖能够参加舱体总体受力,但实际上由于工艺制造等原因,口盖不可能达到理想的受力状态,因而口框的边缘和口盖的边缘仍应进行局部加强的强度计算。从构造上讲,口框和口盖边缘的局部加强也是为安装连接接头所需要的。而在舱体总体强度计算中则不必计及局部的加强所带来的影响。这种口盖对缝处接头的受力可简述如下（图7.3.6）,1舱体2口盖3螺钉4托板螺母图7.3.6受力式口盖,,返回,口盖对缝处接头的受力计算,横向接缝处每个接头的受力为口盖纵向接缝处每个接头的受力为一般均采用同规格等间距的接头，因此计算时需计算最大应力处的接头强度，同时还应检查口盖和舱上接头孔的挤压、剪切等强度。,,,部分受力的口盖强度计算的几点意见,①口盖只参加受剪，因而舱体与口盖只有在承剪时才看作一个整体。口盖的受剪在总体受剪中计算。②接合缝的接头应作剪切、挤压的强度计算。③因舱体在舱口处的轴向拉、压是由舱口处的纵向加强元件承受的，因此对纵向加强元件应作拉、压的强度计算。,（2）非受力式口盖,不参加舱体总体受力、传力的口盖称为非受力式口盖。口盖和舱口边缘必须布置加强口框，以便通过加强口框来承受和传递挖口处的载荷。口盖仅起维形作用，即仅承受在口盖上的局部气动载荷。口盖与舱体的结合缝很简单，只要用很少几个定位螺钉或快卸螺钉、锁扣、铰链合页等连接在舱口上即可。,非受力式口盖,一般导弹上极少采用大型的非受力式口盖。对小型口盖则常采用非受力式的，因开口强度削弱不大，通常开口和口盖只需带有板弯件的边框。对很小的开口，比如尺寸只有50～60mm的开口加工光滑，矩形开口四角用圆弧过渡。为了安装口盖，在舱口或口盖上仍带有结构很简单的边框，如用带翻边的加强梗做成。对中型舱口则常用部分受力式口盖，加强口框可用铸造或锻造的刚性框制成，口盖用螺钉连接（图7.3.7）。,图7.3.7部分受力式口盖,,返回,快卸口盖,快卸口盖它的接头可以快速装卸，它们常常是非受力式口盖。快卸口盖是由于弹内某些设备有特殊要求，需要在导弹发射前测试、调整和检查而设置的。在小型口盖上常用的快速接头如图7.3.8所示，只要用手轻轻一压（如图中箭头所示），就可立即打开口盖。图7.3.9所示为另一种快卸口盖,图7.3.8快卸口盖,,返回,1舱体2口框3钢索4杆子5口盖6定位铆钉图7.3.9快卸口盖,,返回,口框的计算,,7.4弹身设计计算与强度估算,估算主要受力元件的剖面尺寸。舱体的细节设计。强度估算判断舱体的强度、刚度是否满足要求。通常为了计算方便，计算模型简单的，但物理概念清楚。下面介绍工程梁理论的设计计算方法和隔框的设计计算方法。,7.4.1弹身剖面的设计计算,1蒙皮2桁条或梁图7.4.1半硬壳式弹身剖面及正应力的分布图,,（2）正应力计算,假设剖面正应力沿弹身剖面高度为线性分布，则由弯矩M在剖面任意元件上引起的正应力为由轴向力N引起的正应力为,,,弹身剖面减缩面积和惯性矩,弹身剖面受轴向压力的减缩面积为弹身剖面受弯时减缩剖面的惯性矩为,,,（3）剪应力的计算,总剪流为弹身剖面上的剪力与扭矩引起的剪流的叠加，其表达式为,,4强度条件,对桁条（或梁）式结构当桁条（或梁）压应力达到失稳临界应力或者拉应力达到抗拉强度极限，则认为结构破坏。故其强度条件可写为,,7.4.2框的设计计算,首先给定一个初始的剖面尺寸，进行试算、修改、再试算，直到剩余强度系数满足要求为止，该剖面尺寸就是通过设计计算得到的剖面尺寸。主要对加强框进行计算。普通框主要的功用是维持弹身的外形，框的受力较小，不需要作设计计算，剖面尺寸通常可按构造与工艺的要求确定。,图7.4.2在集中力作用下框的受力平衡,,（3）框内力的求法,图7.4.4加强框,,（4）框剖面的强度计算,框剖面的正应力必须满足以下强度条件,,7.4.3放射筋结构计算,图7.4.7结构简图及符号,,放射肋加筋结构,图7.4.8放射肋加筋结构,,燃料箱短壳,1前短壳2后短壳图7.4.9燃料箱短壳示意图,,7.4.4关于强度校核,用强度估算的方法进行了结构的设计计算、细节设计后，主要受力元件的剖面尺寸将有所变化，因此在结构设计末了还需作一次强度校核，如用有限元法。此时所作计算是在结构元件尺寸已经基本确定的情况下进行的。,7.5弹身舱段间的连接,7.5.1套接（1）径向单排螺钉连接,,图7.5.1径向单排螺钉连接,径向单排螺钉连接的特点,框的构造简单，框缘除了钻连接孔外没有被削弱，结构重量较轻。配合面套接，三个连接偏差易于控制。连接孔都是通孔，且沿径向分布，开敞性好，铰孔比较容易。但是，由于套接的配合面大，这对于弹径较大、工艺刚度较差的薄壁结构舱段，要保证配合面的精度要求，工艺上较困难。套接形式的连接螺钉较多，装拆费时间。适用于受力较小而刚度足够的舱段连接。,（2）游动锥形螺母连接,图7.5.2游动锥形螺母连接,,7.5.2盘式连接,图7.5.3轴向盘式连接,,（2）斜向盘式连接,1，2连接框3密封圈4螺母5螺栓图7.5.6斜向盘式连接,,（3）折返螺栓连接,图7.5.7折返螺栓连接,,7.6中小弹径弹身的连接形式,7.6.1螺纹连接,,7.6.2装配式斜螺栓连接,1连接框2舱段3衬套图7.6.3装配式斜螺栓连接,,7.6.3卡块（连接块）式连接,1，2舱段3径向螺钉4卡块5弹簧片6对接前卡块所处的位置图7.6.4卡块式连接,,（2）外卡块式连接,1，2舱段3外卡块4绑带5定位销6爆炸螺栓7左右螺栓。图7.6.5外卡块式连接,,7.6.4弹簧卡圈式连接,1，2舱段3密封圈4弹簧卡圈5顶紧螺钉图7.6.6弹簧卡圈式连接,,7.6.5楔环连接,图7.6.7楔环连接,,7.6.6斜衬套螺钉连接,图7.6.8斜衬螺钉连接,,7.6.7间断环齿连接,图7.6.9间断环齿连接,,7.7吊挂与发射支撑的构造,7.7.1发射支撑的构造,,图7.7.1导弹发射架形式,7.7.2吊挂发射的构造,图7.7.6悬挂发射式导弹,,图7.7.6悬挂发射式导弹,1燕尾块2支脚3锁销4弹簧5横杆6堵盖7斜块（a）结构组成（b）结构侧视（c）锁销开锁情况（d）燕尾块（e）脱落示意图7.7.9脱落式发射支撑,,7.7.4箱式发射的吊挂与支撑,图7.7.10发射箱,,7.7.4箱式发射的吊挂与支撑,图7.7.10发射箱,,导轨与导弹的吊挂,图7.7.11导轨与导弹的吊挂,,美国“爱国者”导弹导弹发射轨,1导轨2石墨填充酸胺纤维3导轨支架图7.7.12导弹发射轨,,7.8弹体的密封,7.8.1概述（1）密封机理和分类弹体密封可按以下分类1）按密封性质可分为水密和气密。水密要求不透水；气密要求不透气，如弹体内充以一定压力的惰性气体的舱段。水密的密封性要求比气密低，缝隙小到一定程度就不易流动或渗透比较慢。2）根据接触面之间是否有相对运动，密封分为静密封和动密封。弹体舱段的密封主要为静密封。,（2）对密封材料的要求与常用密封材料,对密封材料的要求随着使用部位的不同而不同，按材料形态，密封材料大致可分为固体密封材料、半固体密封材料和液体密封材料三大类。密封材料中应用最广泛的是橡胶材料,（3）固体密封件的形式,常见的有O形密封圈，b形密封圈，还有矩形、V形、U形、T形的密封圈。,,图7.8.1O形橡胶密封圈密封结构示意图,（4）弹体密封结构,1）铆缝的密封,,图7.8.3铆接漏气（或渗水）的途径,7.8.4铆缝的密封方法,铆缝的密封方法,,2）焊缝的密封,焊缝比铆缝的密封性好，容易保证气密。但是焊缝缺陷会影响它的密封性。如果从强度的观点有时还允许有少量小缺陷存在的话，那么从密封性要求则是不允许的，因为这些少量的缺陷特别是裂纹和夹渣，可能导致漏气、渗液。因此，为保证焊缝的密封性，应仔细探伤，用补焊措施排除缺陷。贮箱都用焊缝质量保证气密。,3）舱段对接处的密封,图7.8.5舱段对接处的密封图7.8.6舱段对接处的密封,,7.9设备的安装,7.9.1概述1雷达天线罩2末制导雷达舱3战斗部舱4电引信舱口5驾驶仪舱6分离插座7多普勒雷达舱8操纵机构检查舱口9电气检查舱口10机械引信舱口图7.9.1电气设备布置示意图,,7.9.2对设备安装的一般要求,（1）充分利用弹身空间，布置紧凑合理，电缆、管路长度最短。（2）设备的布置应尽量使导弹的质量分布均匀。（3）固定设备仪器的支架和支座有足够的强度和刚度，尽量选用标准件，并应减少品种和规格。（4）应满足某些仪器对安装位置、安装方向、安装精度、防热、防振、防冷、防干扰等的特殊要求。（5）仪器设备使用，维护方便。设备与舱体，设备与设备之间要考虑装折工具接近时有良好的通路。,7.9.3设备在舱内的安装固定形式,（1）整体式支架轴向固定图7.9.2焊接支架,,架驶仪的固定方式,图7.9.3架驶仪的固定方式之一,,（2）径向固定式,图7.9.4驾驶仪的径向固定,,（3）轴向、径向组合固定式,图7.9.7设备的轴向、径向组合固定,,导弹导引头的安装,图7.9.8某防空导弹导引头的安装,,（4）凸耳式支座,图7.9.9凸耳式支座,,（5）滑轨式设备支架,图7.9.10滑轨式设备支架,,（6）支架、耳座式,图7.9.11支架、耳座式安装设备,,（7）胀开式,图7.9.12胀开式设备安装,,（8）绑带式支架,图7.9.13绑带式支架,,7.9.4支架结构设计,支架结构设计首先要进行空间协调和结构协调。要使设备的集中载荷传递到弹体的承力构件上，力求传力路线最短。在满足强度、刚度的条件下应使支架质量最小。支架本身的结构形式因其设备的形式和安装方式的不同，以及安装要求、质量、尺寸的不同，支架将是各式各样的。,7.9.5支架设计的结构补偿,（1）设计补偿设计补偿是为保证安装精度所采取的设计措施。可根据不同情况设计相应的补偿机构，例如1）增设调整垫片；2）螺纹调整机构；3）椭圆孔、长方槽；4游动螺母；,（2）工艺补偿,（2）工艺补偿工艺补偿是为改善装配工艺性而采取的工艺措施。支架安装在弹体上不可能做到与弹体精确地贴合，可用加垫片的方法补偿。采用分离式的组合支架安装设备，可以对安装孔留有加工余量在组装时一起加工。这些办法都是可行的。,（3）支架调整结构,1螺套2框架3控制仪4螺杆5减振器6水平仪图7.9.14控制仪器的安装,,阻尼陀螺的安装,1关节轴乘2轴3支架4螺杆图7.9.15阻尼陀螺的安装,,天线安装调节机构,1天线座2关节轴乘3螺栓4螺母5螺杆图7.9.16天线安装调节机构,,7.9.6仪器设备的减振措施,图7.9.17橡皮片减振装置,,7.9.7防松措施的选择,1）开口锁、保险垫圈多用于大型设备和带减振和缓冲的安装设备；2）主螺母与副螺母多用于质量大、体积大的设备；3弹簧垫圈一般用在小型设备的刚性连接结构上。,7.10典型舱段结构设计,7.10.1概述导弹的弹身由两部分组成发动机在采用固体火箭发动机的大多数导弹上，发动机舱约占弹身的60～70；各功能舱段用于放置有效载荷、仪器设备和其他设备。这些功能舱段主要有弹头舱（头部）、设备舱（含制导舱、控制舱）、舵机舱、尾（段）舱、级间段等。弹身结构图上示出所有结构元件的剖面形状、尺寸，相互位置和相互的连接，材料和加工方法等。承力元件不同。,7.10.2头部天线罩设计,（1）对天线罩的设计要求良好的气动外形，气动阻力小，能减少气动加热而且结构的热防护性好。透波性好，还要求电磁波透过时畸变尽可能小。具有足够的强度和刚度，应有密封措施。,（2）天线罩的材料,为了有效地通过电磁能量，天线罩的材料必须选用透波的介电材料，且具有较高的强度特性。目前应用最多的材料玻璃钢、陶瓷塑料、微晶玻璃、石英玻璃、有机玻璃陶瓷材料每种材料都有具体的适用范围。,（3）天线罩的结构型式,（a）均质单层（b）蜂窝A型（c）泡沫A型（d）B型（e）蜂窝C型（f）泡沫C型（g）多层夹层（h）含金属物介质层图7.10.1舱空天线罩壁横截面类别,,（4）天线罩壁的厚度,,,无损耗介质层的最佳厚度,弹上雷达波长；天线罩壁的介电常数；罩壁的入射角。,（5）天线罩的结构,图7.10.2防空导弹大型透波天线罩结构,,（6）天线罩透波性能测定,1发射塔2发射天线3天线罩4接收塔图7.10.6透波性测定试验塔,,（7）天线罩结构强度试验,图7.10.7强度试验结构原理图,,（8）天线罩的环境适应性试验,环境适应性试验大致包括库房贮存寿命试验野外自然环境试验高温高湿“老化”试验、三防（防盐雾、防霉、防潮）试验等。这种些试验能为设计和工艺改进提供实验依据；并且反映天线罩产品对环境的适应能力和使用寿命。,7.10.3杆式级间段设计,7.10.10杆式级间段形式一,,杆式级间段形式二,图7.10.11杆式级间段形式二,,杆式级间段形式三,图7.10.12杆式级间段形式三,,（3）杆式级间段的受力分析,以R为半径的弹体周向分布的轴向力N和剪流S的表达式为,,,杆式级间段分析模型,图7.10.13杆式级间段分析模型,,（4）杆件数量的确定,杆件数量的确定，与杆式结构的长度、相邻舱段对传力的要求、排气面积的大小以及对杆系本身的强度、刚度要求有关。,（5）杆件剖面尺寸的确定,杆件是杆式级间段的主要受力元件。它主要受压，除了要满足强度问题外，还应解决受压的稳定和刚度问题。为了提高稳定性，杆件一般用空心圆管。杆件的参数有长度，外径和内径，当杆件数目确定后，长度由几何关系确定，杆件剖面尺寸就是外径和内径。,（6）接头,1舌片2底板图7.10.16叉形接头示意图,,7.10.4设备舱壳体设计,（1）设备舱的设计特点1）总体设计指标要求高，结构复杂。2）开口多，有时需要设计大开口。3）结构协调关系复杂、结构元件多。4）采用新结构、新工艺、新材料。5）需要采用优化设计，兼顾各方面的设计要求。6）进行静、动力试验等试验项目多。,（2）铝合金铸造设备舱设计,1）铸铝设备舱的材料选择2）铸铝舱设计的特殊问题3）铸铝舱的强度和使用可靠性,习题与思考题,1、弹身的受力特点与弹翼有何不同2、弹身有哪些结构型式各种结构型式有何特点3、论述弹身纵向和横向元件布置的原则。4、针对一种已知弹身舱段，研究在其哪些部位不只有加强框说明各加强框的构造及受力特点。5、简述一种已知弹身开口区的构造、补强措施及口盖特点。,6、论述舱段之间采用螺纹连接的传力特点及优缺点。为了克服这些缺点，可以采取哪些措施7、两舱段之间如果仅仅采用径向单排螺钉连接有何优缺点为了克服这些缺点，可以采取哪些措施8、弹体密封有哪些方法各种方法常用哪些材料密封圈压缩率如何确定9、简述舱内设备的安装要求和固定形式。10、弹内设备支架设计的补偿措施有哪些11、论述导弹头部天线罩的设计要求及主要结构型式。12、铸造铝合金舱段设计有哪些特殊问题,习题与思考题,