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申请/专利权人：西安现代控制技术研究所

摘要：本发明提供了一种小尺寸耐高温高刚度折叠舵展开锁紧机构设计方法及结构，应用本发明提出的方法，可以快速迭代完成展开锁紧机构关键零件具体参数的设计，实现结构的小型化，提升了气动性能；本发明的方案根据总体设计要求确定设计参数，推导防热方案，迭代计算折叠机构的尺寸，获得满足气动性能及刚度要求的机构尺寸；使用本发明方法设计的折叠舵展开锁紧结构，整体刚度提高20%以上，承载性能提高30%以上,优化了转轴处的受力情况，减小转轴直径，使转轴可有效融合到舵面外形中，避免舵面厚度增加或有凸起。

主权项：1.一种小尺寸耐高温高刚度折叠舵展开锁紧机构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据总体设计要求，确定输入参数；输入参数包括舵展长、后掠角、舵面厚度、根弦长、梢弦长、舵面最大法向力、舵面气动压心位置、舵面转动惯量、舵面展开时间、飞行马赫数、折叠舵与弹身间隙、发射筒内径和弹体尾舱外径；步骤2：根据总体设计要求确定防热方案；以飞行马赫数为输入，使用折叠缝隙热流评估公式，确定折叠缝隙内抗氧化热障涂层的喷涂深度；折叠缝隙内的相对深度为缝隙宽度与的比值；折叠缝隙热流评估公式如下： ；式中，=8.73e10，=4.79e4，=42.93，、和均为飞行9马赫数以上拟合值常数；为折叠缝隙内热流，单位为KWm2；步骤3：确定折叠区域尺寸和转轴位置；根据折叠舵与弹身间隙、发射筒内径和弹体尾舱外径，确定折叠舵在发射筒内的最大包络尺寸： ；式中，为折叠舵在筒内的最大包络尺寸，单位为mm；φ1为发射筒内径，单位为mm；φ2为弹体尾舱外径，单位为mm；c为折叠舵与弹体尾舱的间隙，单位为mm；转轴位置取缝隙宽度的中心位置；步骤4：确定锁紧销位置、锁紧销尺寸和转轴尺寸；根据对舵面的受力分析，推导静力平衡公式为： ，；式中，F为舵面最大法向力，单位为N； 为锁紧销1处支反力，单位为N； 为锁紧销2处支反力，单位为N； 为舵面气动压心位置与转轴的距离，单位为mm； 为锁紧销与转轴位置距离，单位为mm；两组锁紧销结构设计为相同尺寸，即此时=；式中舵面法向力F和舵面气动压心与转轴位置距离均为已知输入，调整锁紧销与转轴的距离，根据静力平衡公式，得到一组锁紧销1处的支反力；为了使展开锁紧机构所占空间最小，使距离最小，根据剪切强度计算公式： ；若同时小于所选转轴材料强度和锁紧销材料强度，则确定距离的最小值,其中为锁紧销孔直径；步骤5:确定扭杆的直径；扭杆的设计步骤如下：根据公式确定扭杆的最大直径为： ；式中，为扭杆标距，即有效长度，单位为mm；为弹簧钢的扭转屈服强度，单位为Pa；G为弹簧钢的切变模量，单位为Pa；为折叠舵最大折叠角度；以锁紧销销孔最大外径、到位锁紧力、弹簧螺旋角参数为输入，使用圆柱压缩弹簧优化计算程序工具计算弹簧尺寸参数，弹簧尺寸参数为弹簧螺旋角、弹簧自由高度及弹簧中径和弹簧丝直径；判断1：为了保证锁紧销在展开过程中均被定舵面竖向配合面限位，满足如下公式： （1）；式中，为折叠舵外形宽度，单位为mm； 为锁紧销小端外圆周直径，单位为mm；如果公式（1）成立，则进入判断2，如果公式（1）不成立，则增大锁紧销小端外圆周直径，增加1mm后跳转至步骤4，重新计算，直到公式（1）成立；判断2：如果展开锁紧机构的扭杆标距、转轴位置、锁紧销直径满足总体要求的气动外形参数要求，则获得满足承载性能和气动外形的展开锁紧机构，设计结束；如果气动外形尺寸不满足展开锁紧机构的布置要求，跳转至步骤2，增加舵面厚度，每次迭代增加5mm，直至满足展开锁紧机构的布置尺寸要求。

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