飞行器自动折叠尾舵结构设计及防冰性能分析

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折叠舵翼能够有效减小飞行器和导弹的外形尺寸,减小贮运空间,提升载弹量,应用十分广泛。但由于现有的折叠舵翼多为单次动作,且用弹性元件驱动,动作过程不可控等,同时本文结合实际功能需求,以机载飞行器舵翼尺寸干涉问题为应用背景,并考虑到其高空实际工作环境要求,设计了一款全自动可多次重复动作的折叠尾舵。首先,基于实际折叠尾舵的使用环境和要求,借助FLUENT软件确定了尾舵的工作静载,同时对其折叠展开动作和到位锁定和解锁动作进行了方案结构设计,振动特性分析,并建立数学模型,对其运动学和到位冲击方程进行了推导,并借助有限元软件对其承载部件的位置分布进行了优化设计,改善承载部件受力情况。其次,根据其高空实际工作环境,分析其防冰需求性分析,为了保证折叠展开功能的成功实现,对其进行了防冰设计。通过建立水滴撞击特性方程,并结合FLUENT对其防冰范围进行了预估,同时通过仿真分析确立了电热防冰方案,完成折叠舵防冰功能设计,使其可以在高空结冰环境飞行中成功实现舵翼的重复折叠展开。最后,根据折叠舵结构和防冰系统设计过程,设计了与电热仿真和有限元承载销位置分布优化仿真的对照试验,对比仿真与试验数据,对方案设计过程的合理性进行了验证。同时,对折叠尾舵原理样机进行了加工,并进行了功能测试,折叠舵样机可以满足外部尺寸要求和功能使用要求。本文设计的全自动折叠尾舵功能机构不会影响舵翼的气动外形,能够有效的缩小挂载飞行器的外形尺寸,并能够满足静载和动载的承载要求,同时结构简单,到位冲击小,折叠过程可控,且无需让飞行装备进行结构改造等优点,对飞行装备的改进具有较大工程意义。
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