ANSYS二维弹道修正引信张开式舵片及其控制系统设计(4)

菜单

图 1.4 CCF 二维修正引信示意图

ATK 技术系统公司的“精确制导组件”（PGK），能将常规 155 毫米炮弹在最远射程时 267

米的圆概率误差缩减到 30 米以内。PGK 已成功将 120 毫米迫击炮弹改进成精确制导迫击炮弹，

并于 2011 年 3 月装备驻阿美军进行实战试用。安装 PGK 的 155 毫米炮弹于 2013 年 4 月 21 日

进行成功试射，两个炮兵连发射的 5 发炮弹的落点间距在 5 米以内，且距离目标不超过 25 米。文献综述

在美国 2014 财年国防预算中，PGK 单价为 13500 美元，但陆军计划到 2025 年以前共采购 102921 枚 PGK，平均单价可能降至 7342 美元。主承办商 ATK 公司计划未来将 PGK 推广应用到 105 毫米火炮及其他炮兵武器[9]。PGK 的修正机构为可滚转的鸭翼，通过轴承与引信体连接，包括两片差动翼，两片修正翼。弹丸发射前需要输入目标位置信息，发射后修正机构在差动翼扭矩的作用下与弹丸相对旋转。弹载计算机接收到 GPS 信号后结合自身的姿态检测系统计算出实际弹道与目标弹道的偏差，发出指令控制修正机构执行动作，修正时，修正机构可以通过控制轴承的扭矩抵消差动翼产生的扭矩，使得可滚转鸭翼相对于地面静止，此时弹体受到固定方向的升力，达到修正弹道的目的[10]。

图 1.5 “精确制导组件”PGK 示意图

目前除了美国的二维弹道修正弹，其他发达国家也有相应的二维弹道修正产品如下图所示：

图 1.6 各国二维弹道修正产品

我国也成功研发出的二维修正弹，中国长征贸易进出口公司（ALMT）披露了一款编号为 “WS-35”的 155 毫米口径精确制导炮弹，其作用方式与美国雷神公司的“神箭”炮弹类似。但具体性能尚未披露。

1.3.2 二维弹道修正的关键技术

美国之所以走在二维弹道修正技术的前列，依靠的是强大的技术储备与长期的科研基础。二维弹道修正的关键技术包括：RNSS 技术、惯性导航（INS）、火控雷达（FCS）探测、弹丸姿态测量技术、微机电（MEMS)技术[5-7]。

RNSS 卫星定位系统能够在全球范围内提供物体的三维位置、速度、时间信息，二维修正弹需要依靠这类信息对自身的弹道进行计算。

惯性导航（INS）通过惯性测量装置对自身的运动参数进行测量，不依赖于外界信息，技术已经十分成熟，可以进行独立工作，抗干扰能力强，隐蔽性极好。但是惯性导航系统自身的误差会随着时间不断积累，需要外部设备提供初始准确的初始参数才能准确的工作。二维修正弹可以依靠惯性导航技术在外界定位信息遭到干扰时独立工作。

火控雷达（FCS）探测技术可以实时探测弹丸的位置，速度，解算实际弹道，其对雷达技术与火控系统的要求较高。系统造价昂贵，适合于非主动探测类型的弹道修正弹。

弹丸姿态检测技术，二维修正弹在进行修正时必须结合弹自身的姿态进行调整，弹丸姿态检测技术包括：陀螺仪技术、加速度传感技术、磁感应技术。其中陀螺仪技术可以测量弹丸飞行时俯仰角、偏航角与滚转角等重要信息；磁感应技术通过对地磁场的变化能测出弹丸飞行时的姿态变化；加速度传感器作为捷联惯性系统的敏感元件，能感知弹丸的飞行姿态，但最为封闭的原件，其误差会随着时间积累。

1.4 本文研究的内容

本文从“精确制导组件”PGK 着手，分析 PGK 的不足，PGK 引信体上加装的固定式鸭舵作为二维修正系统的执行机构，虽然其体积不大，但是仍会对弹体的气动外形造成破坏，当固定鸭翼绕引信体旋转时，由于升力翼也在绕弹轴旋转，产生一个绕弹轴旋转的周期性的升力，造成飞行时弹体的扰动，降低了弹的飞行稳定性，同时对弹的射程有一定的影响[11]。目前依靠加装固定鸭舵改造引信从而使弹丸获得二维修正能力的方案，并没有克服这一不足，所以本课题研究设计了一种能在发射后的飞行过程中将鸭翼收缩在引信内部，需要进行修正时再张开鸭翼的新型二维修正执行机构及其控制系统。本课题拟在已有的固定式鸭舵二维修正引信的基础上进行改进，利用计算机辅助设计，建立新型二维修正机构的虚拟模型，校核关键部件强度，之后对该虚拟模型进行空气动力分析。来!自~751论-文|网www.751com.cn