导弹结构设计第二章 导弹结构设计要求 - 副本

第二章导弹结构设计要求§2.1空气动力要求§2.2强度刚度和可靠性要求§2.3质量特性要求§2.4工艺性要求§2.5使用维护要求§2.6经济性要求§2.7环境适应性等特殊要求§2.1空气动力要求2.1.1设计要求(1)外形准确度要求：

1）弹身的直径、长度偏差要求，外形椭圆度要求，头部外形对理论外形曲线的误差要求，对不同舱段的同轴度要求和舱段端面垂直度要求等；2）翼面外形准确度要求，翼面相对弹身安装角要求。3）水平测量点布置及其位置偏差要求；4）折叠翼的折叠与展开到位的准确度要求。主要内容包括舱段的表面粗糙度、对接阶差、表面波纹度和局部凹陷等方面的要求，以及对表面突出物的外形要求等。(2)外形的表面质量要求2.1.2技术措施(1)在结构设计方面

1)

应使结构及外形气动性能好，而且刚度好。为此，多用整体机械加工结构、夹层结构，因为整体机械加工的结构外形准确度比铆接结构好。若用铆接结构应注意局部变形对气动外形的影响。例如，在弹翼与尾翼的前缘，一般不布置桁条而只在顺气流方向布置翼肋(图2.1.1（b）)，这是因为前缘形状对气动阻力和升力的影响较大。加上桁条后，前缘在受到气动力作用发生变形后截面的形状的气动特性较差（图2.1.1（a））。图2.1.1翼面前缘变形2）采用连接精度高、气动外形好的部件连接形式。例如图2.1.2所示的两舱段间采用径向螺钉连接形式比采用斜螺钉连接形式气动外形优良。图2.1.2两种螺钉连接3）尽量避免突起、缝隙等可能增加阻力、降低升力的外表构造，不能避免时应加整流罩。4）尽量减少分离面和舱口数目。因为每一个分离面都会带来外形误差。5）采用设计补偿可以提高安装、装配精度。

(2)在工艺方面

1)

采用以蒙皮（外形）为基准的装配工艺。以铆接翼面为例，图2.1.3表示以蒙皮为基准装配的例子。它要求翼肋具有弦向分离面，工艺过程是将蒙皮贴紧在外形卡扳上，把翼肋的一半与桁条先分别铆在两块蒙皮上，然后仍以蒙皮定位，把两半翼肋连接起来。此法优点是结构装配的外形准确，但应把翼肋设计成两半，使结构复杂，要求蒙皮较厚，刚度大；2）合理选择制造工艺，保证加工制造的精度。图2.1.3以蒙皮为基准蒙皮翼肋小板

桁条2.2.1设计要求§2.2

强度、刚度与可靠性要求除了要求结构在静力、动力、热三方面的设计载荷作用下不破坏，不产生超过设计要求的变形和残余变形以外，还要求结构满足各项结构动力学性能要求（如固有频率与主振型、结构阻尼、颤振边界等），并达到总体设计规定的可靠度要求。2.2.2技术措施1）准确而全面的进行结构分析与强度分析.2）采用结构可靠性设计3）合理选材4）合理选择结构形式，正确地设计受力传力路线。5）充分继承已有的成熟结构、成熟技术及科研成果。6）

必需采用新技术、新结构、新材料时，应有预研基础和其他型号同类导弹应用的经验，并经过试验验证，证明可行方可采用。

§2.3质量特性要求2.3.1设计要求（1）质量大小的要求。所设计的结构质量尽量轻量化，不超过总体规定的数值范围；（2）质心位置要求。应在弹体坐标系中满足质心位置偏差要求；（3）转动惯量要求。所设计的结构在弹体坐标系中满足转动惯量大小及其偏差要求。有的导弹还有惯性积大小的要求。2.3.2技术措施综合优化总体布局参数、合理选择结构受力形式与传力路线（1）1）使力在结构中的传递最直接。2）使结构元件的剖面应力尽可能是均匀分布的，例如，在图2.3.1（b）中，矩形截面应力分布不均匀，材料得不到充分利用，而材料利用率愈高，质量愈轻。直接应力弯曲应力复合应力图2.3.1应力在元件截面内的分布3）元件材料的力学性能应与元件的受力要求一致。如承受中等载荷的元件，应选机械性能适中的铝、镁合金；若选用高强度的合金钢，由于需要的元件剖面积比较小，这样在压力载荷下，很容易出现不稳定问题；在保证工艺刚度的情况下，使质量增加。4）应使结构避免在某些部位发生传力的突变或畸变。如结构的开口处、剖面突变处会因传力突变而产生应力集中。为避免这种情况，尖角的连接部位应采用圆弧过渡（图2.3.2）。图2.3.2结构中的圆角过渡5）综合利用构件。（2）等强度原则1）按载荷分布规律来改变结构和元件的剖面尺寸。图2.3.3所示单梁式翼面，其翼剖面的高度和大梁的剖面尺寸沿翼展变化，它们的变化规律大体上与翼面的弯矩变化规律相符。图2.3.3单梁式翼面屏格蒙皮翼肋桁条翼梁2）受力元件剖面上的材料尽量分布在应力最大的区域。3）去掉不参加受力的材料。利用元件逐渐“参与”受力的现象去掉不受力的材料，如图2.3.4网线所示部分。另外也可以用开减轻孔的办法，去掉由于工艺等原因造成的强度有剩余的材料，如图2.3.5所示。（3）提高结构刚度用不显著增加结构重量的办法提高结构刚度。如用夹芯结构；用制作翻边和凸梗提高腹板的刚度（图2.3.5（a）剖面）等。1.减轻空2.凸梗板弯件上的减轻空（b）锻件铸件上的减轻空（4）提高空间利用率提高弹体内部空间的充满程度，以此减小弹体外廓尺寸，来达到减轻结构重量的目的。（5）合理选择结构材料。例如选用比强度高、比刚度高的材料就可以减少结构剖面尺寸，减轻质量。（6）采用先进的结构。例如采用整体结构、复合材料结构、蜂窝夹层结构等，都比常规的传统结构质量轻。使结构简单、零件（包括连接件）少也是减少质量途径。（7）进行精确的结构分析和强度计算，进行以质量为目标函数的结构优化设计。§2.4工艺要求2.4.1设计要求1）结构工艺性的定义

2）工艺性要求的具体内容是十分丰富的，主要体现在两方面：

①制造工艺性要求，例如要求设计的零件便于加工，使用的工夹具少而简单。

②装配工艺性要求，例如要求结构便于装配，使用的装配工艺装备少而简单。2.4.2技术措施（1）构造简单，形状力求简单；（2）提高主要承力件布置的工艺性；（3）提高标准化程度，尽可能采用标准化、规格化的零件和元件；（4）结构整体化，尽量用铸造、旋压、模锻等整体结构；尽量合并零件采用整体结构，可以减少装配夹具和装配工作量；（5）保持继承性（6）提高结构的可分解程度；（7）正确采用补偿措施，以降低零件制造精度，改善装配性能，消除装配应力；

（8）选用加工性能好的材料；（9）合理选择设计分离面、工艺分离面；（10）合理确定零件尺寸精度、表面粗糙度、热处理、表面处理及配合精度，尽量采用经济精度；（11）合理确定部件间连接接头的构造形式。2.4.3补偿措施

补偿措施的分类：（1）按补偿目的：工艺补偿和设计补偿。1）工艺补偿是为了改善装配工艺性而采取的工艺措施。如对装配尺寸预留加工余量、采用垫片等措施来补偿装配尺寸的加工误差和装配件之间出现的间隙。如图2.4.1所示舱段，两端预留了加工余量。待整个舱段装配完毕、舱段具有了足够的工艺刚度后，再按舱段轴线定位，加工两个端面来保证其垂直度的要求。

图2.4.1工艺补偿2）设计补偿是为了保证安装精度所采取的设计措施。2）按补偿尺寸的特性：线补偿，面补偿和体补偿1）线补偿螺纹补偿如常见的用以调整长度方向尺寸精度的调节螺杆。垫片补偿如图2.4.2所示图2.4.2垫片补偿1.理论外缘2.翼肋3.补偿垫片4.连接角片角片补偿如图2.4.3，桁条和隔框连接，采用角片补偿来补偿它们之间的连接误差。长圆孔补偿图2.4.4为一尾翼与固体火箭发动机的连接接头，为了补偿发动机工作时长度方向的热膨胀，翼面前接头的连接孔加工成长圆孔。

1蒙皮2隔框3桁条4补偿片图2.4.3角片补偿1翼面2椭圆孔3前接头4后接头5发动机图2.4.4长圆孔补偿2）面补偿偏心补偿利用偏心补偿件（偏心轴或偏心衬套）不同转角改变中心位置，起补偿作用。如图2.4.5，利用偏心衬套可以用来调节中心线的位置。游动补偿如图2.4.6，采用游（浮）动托板螺母能在平行底座的平面内移动。浮动螺母作为补偿件，一般仅用于螺栓受拉的连接处。1.偏心空2.偏心衬套3.调节范围图2.4.5偏心衬套图2.4.6浮动螺母3）体补偿球面接头如图2.4.7，万向接头等。图2.4.7球面接头§2.5使用维护要求2.5.1设计要求（1）导弹结构应能承受恶劣的自然环境、工作环境，能在规定的时间满足贮存质量要求；

（2）危险部件应有保证地面操作的安全措施；（3）导弹在值勤、维护、作战时要求操作安全、迅速、方便；（4）在定期检测中导弹结构应拆装方便，易于更换设备。2.5.2技术措施（1）合理布置舱口的位置、数量、尺寸大小和口盖的结构形式；（2）设计分离面数量和连接形式应合理，保证战地拆卸、对接方便、迅速；

（3）注意结构维修的开敞性、可达性、安全性，在结构内部安排必要的检查和维修的通道；（4）采用预包装燃料箱、筒式或箱式发射等结构措施，减少使用、维修的工作量，减少作战反应时间。

§2.6经济性要求2.6.1设计要求（1）全寿命周期成本（LCC）（2）全寿命周期费用及其分布特点2.6.2设计要求（1）保证结构设计的合理性；（2）尽可能采用成熟的结构布局和结构形式。（3）提高设计的工艺性水平。（4）尽量保证结构的继承性并且提高标准化程度。（5）采用可靠性和可维修性设计（6）应在设计的各主要阶段都进行成本分析，使经济性设计贯穿研制的全周期。§2.7环境适应性等特殊要求2.7.1防热要求（1）防热的基本措施隔热法（2）防热的基本步骤在热（温度场）计算的基础上，选择防热材料、涂层与相应结构，进行热应力与热变形分析，完成热强度计算，最后进行相应的试验以检验设计。烧蚀法2.7.2减震、隔震设计（1）采用减振器或减振垫，并合理布置仪器设备的位置，合理设计支承刚度（2）采用阻尼减震措施2.7.3密封要求（1）采用机械办法，通过密封结构，使密封件（例如密封图）在密封处达到一定的压缩量，以阻止气体或水的泄漏。（2）在被密封界面填充密封填料。（3）涂敷可固化物质形成密封膜。2.7.4防静电干扰和电磁干扰（1）在导弹结构中应用搭铁进行电搭接设计；（2）对干扰敏感的无线电装置加以屏蔽；（3）使用静电放电器。2.7.5防腐蚀、防霉变、防老化要求（1）满足金属防腐蚀要求的措施主要是合理选择抗腐蚀性能好的材