某型氣動(dòng)舵機(jī)的特性研究

張翔　陳驚濤

摘 要：氣動(dòng)舵機(jī)由舵機(jī)氣體分配器、舵機(jī)動(dòng)作筒、舵組成，是制導(dǎo)武器的關(guān)鍵部件。它具有推力較大、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。用于速度追蹤制導(dǎo)規(guī)律的制導(dǎo)武器時(shí)，精度一般；用于比例制導(dǎo)規(guī)律的制導(dǎo)武器時(shí)，精度高。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)舵機(jī)；速度追蹤；比例制導(dǎo)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.259

1 引言

舵機(jī)是制導(dǎo)武器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照制導(dǎo)武器的控制規(guī)律形成舵機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制舵面偏轉(zhuǎn)，改變彈體運(yùn)行軌跡，直至命中目標(biāo)。目前，制導(dǎo)武器使用的舵機(jī)主要有三種：一種是液壓舵機(jī)、第二種氣動(dòng)舵機(jī)、再一種是電動(dòng)舵機(jī)。液壓舵機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是推力大、可靠性高，缺點(diǎn)是體積大。氣動(dòng)舵機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是推力適中、體積下重量輕，缺點(diǎn)是控制關(guān)系復(fù)雜；電動(dòng)舵機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便，缺點(diǎn)是推力小。對(duì)大型制導(dǎo)武器一般使用液壓舵機(jī)，500-1500公斤的制導(dǎo)武器一般使用氣動(dòng)舵機(jī)，500公斤以下的制導(dǎo)武器一般使用電動(dòng)舵機(jī)。

2 某型氣動(dòng)舵機(jī)的構(gòu)造與工作過(guò)程

四只舵機(jī)成 “×”形布局安裝在尾部?jī)x器艙副翼部件上，舵機(jī)的控制關(guān)系如圖1所示，舵機(jī)的組成如圖2所示。

該舵機(jī)由舵機(jī)氣體分配器、舵機(jī)動(dòng)作筒、舵組成。其中，氣體分配器結(jié)構(gòu)及控制電路由進(jìn)氣部件、轉(zhuǎn)子銜鐵部件、噴嘴、驅(qū)動(dòng)線圈、永磁體，導(dǎo)磁體等高精度部件組成，如圖3所示。舵機(jī)動(dòng)作筒結(jié)構(gòu)及電路則由活塞、活塞桿、密封部件、導(dǎo)向部件組成。反饋電位計(jì)主要由線繞可變電阻器、彈片、觸電、滑架等組成，如圖4所示。

舵機(jī)氣體分配器的電路通過(guò)導(dǎo)線與控制部件連接，控制電壓作用驅(qū)動(dòng)線圈，使轉(zhuǎn)子銜鐵部件轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)噴嘴左右擺動(dòng)分別對(duì)正前、后進(jìn)氣嘴。從進(jìn)氣部件來(lái)的燃?xì)饨?jīng)噴嘴、前（或后）進(jìn)氣嘴、舵機(jī)動(dòng)作筒內(nèi)、推活塞帶活塞桿前后運(yùn)動(dòng)，作用舵轉(zhuǎn)動(dòng)。線繞可變電阻器將活塞位置經(jīng)導(dǎo)線反饋給控制部件。

3 某型制導(dǎo)武器舵機(jī)的特性分析

3.1 推力特性

該舵機(jī)動(dòng)作筒的活塞直徑約40mm，進(jìn)氣部件來(lái)的最大燃?xì)鈮毫s200kg/cm2。由F推=S活塞×P燃?xì)?，得最大推力大約2512 kg。

該舵機(jī)推力較大，舵轉(zhuǎn)動(dòng)及時(shí)、可靠，彈道改變快。

3.2 可靠性高

裝備該舵機(jī)的制導(dǎo)武器，是按速度追蹤的制導(dǎo)規(guī)律，制導(dǎo)彈體命中目標(biāo)。導(dǎo)引頭輸出三個(gè)控制信號(hào)：0V、+XV、-XV?？刂菩盘?hào)0V使舵機(jī)動(dòng)作筒活塞處于中間位置、舵與副翼平行；控制信號(hào)+XV使舵機(jī)動(dòng)作筒活塞處于最后位置、舵順時(shí)針轉(zhuǎn)約35°；控制信號(hào)-XV使舵機(jī)動(dòng)作筒活塞處于最前位置、舵反時(shí)針轉(zhuǎn)約35°。

控制信號(hào)簡(jiǎn)單，控制過(guò)程不復(fù)雜，使可靠性大大提高。

3.3制導(dǎo)精度一般

該舵機(jī)動(dòng)作筒活塞在動(dòng)作筒內(nèi)只有三個(gè)位置，舵在副翼上也只有三個(gè)位置。沒(méi)有控制信號(hào)時(shí)，舵在副翼上不轉(zhuǎn)動(dòng)，制導(dǎo)武器軌道不變化；有控制信號(hào)時(shí)，舵在副翼上順時(shí)針（或反時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置，制導(dǎo)武器軌道發(fā)生較大改變，往往修正過(guò)度再反修正。彈體在空中擺動(dòng)較大，不穩(wěn)定，影響制導(dǎo)精度。因此，采用速度追蹤的制導(dǎo)規(guī)律制導(dǎo)的武器，命中概率CEP為5-7米。

4 舵機(jī)的改進(jìn)

舵機(jī)的改進(jìn)的基本思路是：保留該型舵機(jī)推力大、可靠性高的特點(diǎn)，提高制導(dǎo)精度。

利用舵機(jī)動(dòng)作筒的可變電阻器，能將活塞位置經(jīng)導(dǎo)線反饋給控制部件。控制部件將舵機(jī)動(dòng)作筒活塞位置與導(dǎo)引頭輸出的控制信號(hào)比較，控制舵機(jī)氣體分配器，使噴嘴燃?xì)膺M(jìn)量改變，從而控制活塞在舵機(jī)動(dòng)作筒中的位置。

將改進(jìn)后的舵機(jī)應(yīng)用到比例制導(dǎo)規(guī)律制導(dǎo)的武器，命中概率CEP可提高到1-3米。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇亨.制導(dǎo)彈藥舵機(jī)研究現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)分析[J].飛航導(dǎo)彈， 2008（11）：46-59.

作者簡(jiǎn)介：張翔（1979-），男，河南信陽(yáng)人，碩士，工程師，研究方向：航空武器作戰(zhàn)效能分析。