中空型超声电机及其在舵机中的应用研究

发布时间：2020-07-28 19:43

【摘要】：面对现代战争呈现的局部、突发和高效特点,陆军对传统的炮兵作战提出了精确化打击的迫切需求,传统的炮弹也亟需向信息化和智能化发展。在这样的背景下,制导弹药在现代化战争中发挥着举足轻重的作用。采用身管发射的制导弹药具有内弹道过载大、(身管限制)系统空间狭小、弹道控制时间短促的独特之处,对于制导控制系统、尤其是执行机构提出了更高的要求。超声电机具备结构紧凑、质量轻和(毫秒级)快速响应等独特优点,从构造原理上具有一定的耐冲击设计潜质,在弹道主动控制时间短暂的制导炮弹领域具有极大优势。基于此,本文提出一种中空型的超声电机并开展结构动力学设计,该电机可以直接与驱动负载机构相融合,取消了中间传动部件,提高了驱动效率且大幅减小了组件质量。同时,针对低旋和高旋两种制导弹药提出了不同的集成方案,搭建了地面平台,进行了一系列的实验研究。主要内容如下:1.分析了课题的研究背景及研究意义,详细阐述了现有各型舵机和超声电机的国内外研究现状,列举了相关的应用实例,引出了本文的主要研究内容。2.介绍了超声电机的工作原理,提出了面向制导弹药的中空型超声电机构型,建立了电机定子的结构动力学模型并进行工作模态设计,结合总体气动要求开展了电机转子与鸭舵的融合一体化。3.针对中空型超声电机的定子进行了参数优化以获得良好的电机输出性能,结合电机的构造特点分析了其对冲击方向的敏感度以及在冲击环境下的失效模式,在此基础上提出了更优的中空型超声电机方案。加工和试制出了原理样机,开展了电机定子的模态实验和电机的机械输出特性测试。4.针对低旋转制导弹药特定的气动布局和修正原理,从实现鸭舵速度控制功能的角度提出了中空型超声电机舵机的系统集成方案,设计并搭建了模拟低旋弹旋转状态的地面测试平台,可模拟低旋转弹药的工作环境并测试了中空型超声电机舵机对鸭舵姿态的控制能力。5.鉴于超声电机输出转速低、无法直接实现高旋弹上鸭舵速度调控的难题,提出了两种执行机构方案,建立了高旋转弹用舵机系统的整体减旋动力学模型,开展了基于中空型超声电机的速度控制特性分析,搭建了上述方案的实验验证平台,初步完成了高旋转制导弹药用舵机速度调控系统的集成和初步验证。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ413.6
【图文】：

及意义炮是不可或缺的武器装备。但传统弹药散步大、命中重，这些缺点不能满足现代军事的需要，制导弹药便和苏联两个超级大国便开始了制导弹药的研制，且美击精度的制导炮弹[2]，这些弹药命中精度高、打击范逐渐引领了现代武器的发展。够在飞行过程中监测自身飞行状态、计算偏差，并能命中率的 灵巧 弹药。它与传统弹药的主要区别在于模块和姿态修正模块[3]，不但可以对库存弹药进行改，极大的降低了生产成本。可以这样说，制导弹药在一个价格和性能的平衡点，这是其生命力所在。制导着越来越重要的作用，在战场中的使用率甚至达到 8喻，已经成为了各个国家竞相发展的军事力量[4]。图

中空型超声电机及其在舵机中的应用研究 内弹道冲击过载大、身管限制了其气动布局，独特的使用环境带来了空前的技术挑超过了身管直径要求必须增加折叠机构，需要两个以上执行元件才能实现良好的制导能。这些额外的要求需要占用弹体较大的安装空间，增加了舵机的整体质量，不仅严了炮弹本来的战斗部重量和容积，而且弹药成本也大为提高，这完全偏离了发展制导衷。复杂的系统带来了可靠性、维护成本高昂的问题，难以批量化的装备应用。

中空型超声电机及其在舵机中的应用研究 内弹道冲击过载大、身管限制了其气动布局，独特的使用环境带来了空前的技术挑超过了身管直径要求必须增加折叠机构，需要两个以上执行元件才能实现良好的制导能。这些额外的要求需要占用弹体较大的安装空间，增加了舵机的整体质量，不仅严了炮弹本来的战斗部重量和容积，而且弹药成本也大为提高，这完全偏离了发展制导衷。复杂的系统带来了可靠性、维护成本高昂的问题，难以批量化的装备应用。

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本文编号：2773355