一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局形式及设计方法，栅格舵翼混合布局方案由两片变弦长水平弧形栅格翼和四片平直栅格舵组成，两片水平弧形栅格翼起到飞行增稳的作用，四片字布局栅格舵用于飞行过程中姿态的控制，在发射起始阶段，折叠状态装于发射箱内，飞行过程中，栅格翼和栅格舵展开，用于飞行器的增稳和控制；进一步的提出了一种以初始箱式发射为几何约束的栅格舵翼设计方法及流程，可提升栅格舵翼混合布局的设计效率；本发明专利技术提出的栅格舵翼混合布局形式可提供较大的纵向控制力矩，且在较宽马赫数范围内均有较高的气动效率，有利于飞行控制系统设计，特别适用于高升阻比滑翔类飞行器助推级的控制舵面使用。

A Hybrid Aerodynamic Layout and Design Method of Grid Rudder Wing for Box Launch

The invention discloses a mixed aerodynamic layout form and design method of grid rudder and wing for box launching. The mixed layout scheme of grid rudder and wing consists of two variable chord length horizontal arc grid fins and four flat grid rudders. Two horizontal arc grid fins play the role of flight stabilization. The four-piece layout grid rudder is used for attitude control during flight. At the initial stage of launch, The folding state is installed in the launching box, during the flight, the grid wing and the grid rudder are deployed for the stabilization and control of the aircraft; furthermore, a design method and process of the grid rudder wing with geometric constraints of the initial box launching are proposed, which can improve the design efficiency of the mixed layout of the grid rudder wing; the hybrid layout of the grid rudder wing proposed by the invention can provide greater longitudinal control. Torque and high aerodynamic efficiency in a wide Mach number range are conducive to the design of flight control system, especially for the control rudder of boost stage of gliding aircraft with high lift-drag ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局及设计方法
本专利技术涉及飞行器气动布局设计
，具体涉及一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合的气动布局形式及其设计方法。
技术介绍
栅格翼作为一种新型控制气动稳定面和操纵面，是由外部边框和内部若干呈蜂窝状结构的栅格布置而成的空间多升力面系统，在相比传统的平板翼外形，栅格舵在在气动、结构等方面有其自身优点，如较好的升力特性和大迎角失速特性、可紧贴弹体折叠安装、较好的铰链力矩特性、较高的控制效率、较高的质量强度比等，在各类导弹、火箭、助推器和卫星上得到了广泛的应用。目前国内外关于栅格翼的气动布局研究多集中在栅格翼几何参数影响、栅格翼减阻研究等方面，而针对栅格舵/翼布局形式的研究开展较少。相比传统的导弹或者助推器采用平板舵的布局形式，栅格舵由于其弦向尺寸较小、厚度方向较大，使得栅格舵/翼在布局形式和气动干扰上较平板舵存在明显差异。栅格舵在俯仰、偏航方向有较高的控制效率的同时，其滚转方向的控制效率会明显高于平板控制舵面，而一般来说，轴对称类飞行器或小展弦比类飞行器，滚转方向的转动惯量相对较小，从而导致较小的滚转舵偏就会带来较大滚转控制效果，不利于飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于由两片栅格翼和四片栅格舵组成，所述两片弧形栅格翼对称水平设置在助推器左右两侧，四片栅格舵与水平方向成一定角度中心对称设置在助推器的上下两侧；所述栅格翼为变弦长弧形，内凹面的直径与助推器的外径一致，外凸面的直径与发射筒直径一致，在折叠状态下内凹面与助推器表面贴合，栅格翼和栅格舵的最大外轮廓区域在折叠后均位于箱式发射约束外轮廓内。

【技术特征摘要】
1.一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于由两片栅格翼和四片栅格舵组成，所述两片弧形栅格翼对称水平设置在助推器左右两侧，四片栅格舵与水平方向成一定角度中心对称设置在助推器的上下两侧；所述栅格翼为变弦长弧形，内凹面的直径与助推器的外径一致，外凸面的直径与发射筒直径一致，在折叠状态下内凹面与助推器表面贴合，栅格翼和栅格舵的最大外轮廓区域在折叠后均位于箱式发射约束外轮廓内。2.根据权利要求1所述的一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于所述四片栅格舵的每一片栅格舵与水平方向夹角介于45°～70°之间，栅格舵通过舵机转轴与助推器相连接，可实现正负30°范围的偏转。3.根据权利要求2所述的一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于所述栅格舵在折叠状态下相互之间不接触，且栅格舵在折叠状态下不与栅格翼相碰。4.根据权利要求1所述的一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于所述栅格翼采用变弦长设计，栅格舵舵面弦向长度小于弧形栅格翼的弦向长度，栅格翼中心区域的弦长小于边框位置的弦长。5.根据权利要求4所述的一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局，其特征在于栅格翼的外框尺寸大于栅格舵面的外框尺寸，栅格翼表面的栅格数目大于栅格舵表面的栅格数目。6.一种适用于箱式发射的栅格舵翼混合气动布局的设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：首先根据飞行器总体指标和控制系统设计要求，确定助推级舵面设计的几何约束和稳定度、舵面操纵比需求；步骤二：根据纵向稳定性指标要求，估算水平栅格翼所需气动力的大小，进而初步确定水平栅格翼的几何尺寸，水平弧形栅格翼的弦向长度b1满足如下关系：b1<D2-D1，其中D1是助推器直径，D2是舵面折叠后的最大外轮廓，b1是变弦长弧形栅格翼中心剖面的弦长；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪印，吴晓军，周桂宇，龚小权，张培红，张耀冰，周乃春，唐静，李欢，崔鹏程，陈洪杨，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51