[发明专利]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

权利要求书

1.一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，确定助推级栅格舵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，估算栅格翼所需气动力的大小，进而初步确定栅格翼的几何尺寸，栅格翼的弦长满足如下关系：b1D2-D1，其中D1是助推器直径，D2是舵面折叠后的最大外轮廓，b1是栅格翼弦长；

步骤三：根据纵横向操纵比指标要求，估算出飞行控制使用的栅格舵所需气动力的大小，进而确定栅格舵的外框尺寸和格子数目，其满足如下关系：n1n2，H1H2,W1W2，其中：栅格翼高度H1、栅格翼宽度W1、栅格翼格子数目n1，栅格舵高度H2、栅格舵宽度W2、栅格舵格子数目n2；

步骤四：根据箱式发射约束要求，通过数学关系式确定栅格舵的最大弦向长度，其中：D2是舵面折叠后的最大外轮廓，D1是助推器直径，b2是栅格舵栅格弦长，W2是栅格舵宽度；

步骤五：根据栅格舵和栅格翼折叠时的最小间隙要求和栅格舵控制时的纵航向需求，确定栅格舵安装角度范围，角度θ满足其中b1是栅格翼弦长；

步骤六：在步骤四和步骤五的约束框架内，按照步骤一的总体指标需求，对步骤二中的栅格翼和步骤三中的栅格舵的气动外形和布局方案进行优化，综合考虑气动力、气动热、结构加工、控制效率的因素，迭代优化得到最终的栅格舵和栅格翼外形布局方案。

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的设计方法，其特征在于所述步骤五中，栅格舵折叠时相互间的最小间隙不低于5mm。

3.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的设计方法，其特征在于所述栅格舵安装角度θ大小介于45°～70°之间，安装角度越小，栅格舵的纵向控制能力越强，安装角度越大，栅格舵的航向控制能力越强。

4.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的设计方法，其特征在于所述栅格舵和栅格翼外形优化通过调整栅格舵的弦向尺寸、格子宽度、格片厚度、格片形状和格子数目的参数实现。

5.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的设计方法，其特征在于所述栅格舵翼混合气动布局优化包括栅格舵、栅格翼的安装角度优化、支撑方式优化和安装位置优化。

6.据权利要求1-5任一所述的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，采用该方法得到的气动布局结构其特征在于：

由两片栅格翼和四片栅格舵组成，两片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。

7.据权利要求6所述的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：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。

8.据权利要求7所述的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：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。

9.据权利要求6所述的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：所述栅格翼采用变弦长设计，栅格舵舵面弦向长度小于栅格翼的弦向长度，栅格翼中心区域的弦长小于边框位置的弦长。

10.据权利要求9所述的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：栅格翼的外框尺寸大于栅格舵舵面的外框尺寸，栅格翼表面的栅格数目大于栅格舵表面的栅格数目。