高宗战+王毅+黄帅军+李庆海

摘要： 针对导弹武器所追求的降低结构质量、 提高有效载荷和战斗力的目标， 将某型导弹金属舵面进行了复合材料化设计。 通过工程算法对该舵面结构进行三向刚度的等代设计， 初步给出适当的复合材料铺层方式。 利用有限元法对初步设计复合材料舵面进行了计算分析并优化出最佳铺层方式。 基于刚度、 强度、 稳定性设计要求， 开展了舵面结构复合材料铺层及厚度等细节优化设计， 给出了复合材料舵面结构尺寸及铺层角度。 对比分析金属舵面与复合材料舵面， 发现在刚度等效的情况下， 强度满足要求， 稳定性良好， 重量减轻一半左右。

关键词： 导弹舵面； 复合材料； 优化设计

中图分类号： TJ760.4文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）04-0063-06

Abstract： Aiming at reducing the structural weight， improving the effective load and fighting ability of the missile weapon， the composite material design of the metal rudder of a missile is carried out in this paper. The equivalent design of three direction stiffness about the rudder is conducted by engineering method， then the layer way of composite material is given preliminarily. Using the finite element analysis method， the best layer way is calculated and optimized. Based on the stiffness， strength and stability design requirements， the optimization design of layer and thickness of composite material for rudder structure is carried out ，and the size and layer angle of composite material for rudder structure are given. Through comparing the rudder surface of metal and composite material， it found that in the case of stiffness meeting the requirements， the rudder has good strength and stability， and the weight is reduced by about a half.

Key words： missile rudder； composite material； optimal design

0引言

轻型化是先进导弹武器发展的一个重要趋势， 实现轻型化的主要措施是大量应用先进复合材料及建立导弹关键复合材料设计与制造技术体系。 先进复合材料具有优异的比强度、 比刚度、 抗疲劳性能和刚度可设计性等优点， 已广泛应用于航空航天结构中， 大量采用复合材料是未来飞行器结构设计的突出特点[1]。 当前， 国外已经成功在巡航导弹、 低空导弹、 空地导弹、 中远程洲际导弹等多个型号的导弹上大量采用复合材料结构[2]， 因此， 大量使用复合材料也是未来导弹结构的发展趋势。 NASA在航空航天用先进复合材料发展报告中指出， 采用复合材料可有效减轻结构重量， 提高武器作战效能， 可带来巨大的军事效益和经济效益。……