一种机载武器发射导轨及机载巡航武器后向发射方法

1.本发明涉及机载武器发射技术领域，具体涉及一种机载武器发射导轨及机载巡航武器后向发射方法。


背景技术：

2.后向弹射发射方式是一种新型的机载巡航武器发射方式。机载巡航武器后向发射过程为：巡航武器首先装载于导轨上；发射时，通过弹射装置获得初始速度；弹射力作用结束后，继续沿着导轨滑行，直至与发射装置分离；随后巡航武器进入周围流场，在非定常流动的气动环境中飞行，直至到达起控点，发射过程结束。
3.机载巡航武器后向发射系统中：导轨在外观形式上表现为大跨度、长距离，巡航武器通过滑块与导轨相连，导轨和滑块的配合形式中，常见的结构形式由滑块挂在导轨外侧两端和内嵌在导轨内侧两端。在整个弹射过程中，导轨的作用是：弹射之前支撑巡航武器；弹射过程中约束巡航武器的运动，对巡航武器起导向作用。
4.研究表明，动平台随机振动是影响发射安全的重要因素，它给机载巡航武器的运动带来了随机性。为确保机载巡航武器后向发射的安全性，巡航武器需要一个相对于飞机向后的速度和向下的角速度。然而，由于飞机波动的影响，使用传统发射导轨结构时，导轨表面与吊挂滑块表面一般在左右方向和上下方向具有一定大小的间隙。由于滑槽间隙的存在，发射时，吊挂滑块会在导轨滑槽内上下左右来回碰撞，进而造成巡航武器姿态滚转摆动、俯仰摆动和偏航摆动，导致巡航武器的离轨发射动力学参数较大范围散布，严重偏离设计值。不规律的离轨姿态问题，威胁到了飞机的安全和巡航武器的正常起控。因此，研究如何削弱随机振动对机载巡航武器发射过程的影响具有重要意义。
5.载机振动带来的扰动不可避免，因此，本发明旨在不额外增加结构质量的前提下，通过优化导轨结构提高系统的抗振能力来抑制扰动，从而降低载机振动激励对巡航武器在滑离约束期内的影响。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种机载武器发射导轨及机载巡航武器后向发射方法，该发射导轨能够有效的抑制振动激励作用下吊挂的巡航武器在滚转和偏航方向上的波动，提高了发射精度和发射安全性。
7.本发明采用以下具体技术方案：
8.本发明提供了一种机载武器发射导轨，该发射导轨包括沿机载巡航武器的宽度方向相对设置的第一导向支架和第二导向支架；所述第一导向支架和所述第二导向支架均为倾斜的工字型结构；
9.在所述第一导向支架朝向所述第二导向支架的一侧设置有第一内侧导向凹槽，在所述第一导向支架背离所述第二导向支架的另一侧设置有第一外侧导向凹槽；
10.在所述第二导向支架朝向所述第一导向支架的一侧设置有第二内侧导向凹槽，在
所述第二导向支架背离所述第一导向支架的另一侧设置有第二外侧导向凹槽；
11.所述第一内侧导向凹槽、所述第一外侧导向凹槽、所述第二内侧导向凹槽以及所述第二外侧导向凹槽均沿机载巡航武器的长度方向延伸，并用于与机载巡航武器的吊挂滑块滑动配合。
12.更进一步地，所述第一导向支架和所述第二导向支架均包括沿竖直方向设置的立板、固定连接于所述立板内侧表面的两个平行设置的外侧导向板、以及固定连接于所述立板外侧表面的两个平行设置的内侧导向板；所述外侧导向板和所述内侧导向板均倾斜设置且与所述立板形成相同的夹角；所述外侧导向板和所述内侧导向板的前端部对齐；
13.所述第一内侧导向凹槽由所述第一导向支架的立板与两个内侧导向板围绕形成，所述第一外侧导向凹槽由所述第一导向支架的立板与两个外侧导向板围绕形成；
14.所述第二内侧导向凹槽由所述第二导向支架的立板与两个内侧导向板围绕形成，所述第二外侧导向凹槽由所述第二导向支架的立板与两个外侧导向板围绕形成。
15.更进一步地，所述第一导向支架与所述第二导向支架为对称结构；
16.沿所述第一导向支架的外侧导向板朝向内侧导向板方向，所述外侧导向板和所述内侧导向板均由下向上倾斜；
17.所述夹角为45
°
～90
°
。
18.更进一步地，所述内侧导向板的第一长度小于所述外侧导向板的第二长度，并且长度差为机载巡航武器的前、后吊挂滑块之间的距离，用于实现前、后吊挂滑块的同时滑离。
19.更进一步地，还包括固定连接于所述第一导向支架和所述第二导向支架顶部的连接板。
20.更进一步地，吊挂滑块与所述第一内侧导向凹槽、所述第一外侧导向凹槽、所述第二内侧导向凹槽以及所述第二外侧导向凹槽之间均具有法向接触间隙和侧向接触间隙，并且法向接触间隙小于侧向接触间隙。
21.更进一步地，在顶部的内侧导向板后端部均设置有导向结构。
22.更进一步地，所述导向结构为圆弧段。
23.另外，本发明还提供了一种机载巡航武器后向发射方法，采用上述发射导轨进行发射，具体发射方法包括以下步骤：
24.弹射力作用，驱动机载巡航武器沿发射导轨运动；
25.机载巡航武器的前、后吊挂滑块同时脱离发射导轨，通过导向结构使机载巡航武器获得低头力矩，使机载巡航武器具有正的俯仰角速度；
26.机载巡航武器相对飞机后退并低头，使机载巡航武器的瞄准线指向地面；
27.机载巡航武器的发动机点火，在制导系统的引导下飞向攻击目标，实施打击。
28.有益效果：
29.本发明机载武器发射导轨的第一导向支架和第二导向支架均为倾斜的工字型结构，在第一导向支架和第二导向支架的内、外侧分别形成与机载巡航武器的吊挂滑块滑动配合的导向凹槽，使得吊挂滑块与导向支架之间的法向接触力相对于巡航武器的质心的力臂减小，在扰动情况下，具有小于传统结构的滚转扰动力臂，达到减小滚转扰动的目的；同时，导轨凹槽结构使得侧向接触面无碰撞发生，即间隙内无碰撞发生，以此减小偏航扰动；
因此，采用上述结构的发射导轨能够抑制巡航武器在随机振动激励作用下的滚转波动、偏航波动，并且结构简单、易于实现、不额外增加发射系统的重量。
附图说明
30.图1为采用本发明机载武器发射导轨的机载巡航武器发射系统的爆炸结构示意图；
31.图2为本发明机载武器发射导轨的立体结构示意图；
32.图3为本发明机载武器发射导轨的截面图；
33.图4为本发明机载武器发射导轨与巡航武器的装配结构示意图；
34.图5为图4中a部分的局部放大结构示意图；
35.图6为某型飞机的振动环境；
36.图7为基于某型飞机的振动环境进行的发射仿真实验获得的滚转角速度时变曲线；
37.图8为基于某型飞机的振动环境进行的发射仿真实验获得的偏航角速度时变曲线；
38.图9为机载巡航武器安全发射与工作的弹道示意图。
39.其中，1-发射导轨，2-前吊挂滑块，3-后吊挂滑块，4-巡航武器，5-发射架，6-机舱甲板连接部件，7-飞机，8-弹道，9-目标，11-第一导向支架，12-第二导向支架，13-第一内侧导向凹槽，14-第一外侧导向凹槽，15-第二内侧导向凹槽，16-第二外侧导向凹槽，17-立板，18-外侧导向板，19-内侧导向板，20-连接板，21-圆弧段
具体实施方式
40.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
41.实施例一
42.本发明实施例提供了一种机载武器发射导轨1，如图1所示，发射架5通过机舱甲板连接部件6固定安装于飞机7，发射架5内部形成机载巡航武器4的吊挂空间，发射导轨1通过顶部固定安装于发射架5内，机载巡航武器4的顶部固定有前吊挂滑块2和后吊挂滑块3，并通过前吊挂滑块2和后吊挂滑块3吊挂于发射导轨1；
43.如图2和图3所示，该发射导轨1包括沿机载巡航武器4的宽度方向相对设置的第一导向支架11和第二导向支架12；第一导向支架11和第二导向支架12均为倾斜的工字型结构；第一导向支架11与第二导向支架12可以相同结构，也可以为不同结构，在本实施例中，以采用对称结构的第一导向支架11和第二导向支架12为例进行说明；第一导向支架11和第二导向支架12之间的间距可以根据不同直径的巡航武器进行调节，使得该发射导轨1可适应多种不同尺寸的机载巡航武器4；
44.在第一导向支架11朝向第二导向支架12的一侧设置有第一内侧导向凹槽13，在第一导向支架11背离第二导向支架12的另一侧设置有第一外侧导向凹槽14；
45.在第二导向支架12朝向第一导向支架11的一侧设置有第二内侧导向凹槽15，在第二导向支架12背离第一导向支架11的另一侧设置有第二外侧导向凹槽16；
46.第一内侧导向凹槽13、第一外侧导向凹槽14、第二内侧导向凹槽15以及第二外侧
导向凹槽16均沿机载巡航武器4的长度方向延伸，并用于与机载巡航武器4的吊挂滑块滑动配合。如图4所示，第一内侧导向凹槽13和第二内侧导向凹槽15与机载巡航武器4的前吊挂滑块2配合，第一外侧导向凹槽14与机载巡航武器4的一个后吊挂滑块3配合，第二外侧导向凹槽16与机载巡航武器4的另一个后吊挂滑块3配合，从而将机载巡航武器4吊挂于飞机7的发射架5内。
47.一种具体的实施方式中，如图2和图3所示，第一导向支架11和第二导向支架12均包括沿竖直方向设置的立板17、固定连接于立板17内侧表面的两个平行设置的外侧导向板18、以及固定连接于立板17外侧表面的两个平行设置的内侧导向板19，还包括固定连接于第一导向支架11和第二导向支架12顶部的连接板20；通过连接板20可以将第一导向支架11和第二导向支架12的顶部固定连接为一体；
48.外侧导向板18和内侧导向板19均倾斜设置且与立板17形成相同的夹角θ；夹角θ为45
°
～90
°
，如：45
°
、60
°
、65
°
、75
°
、80
°
、85
°
；沿第一导向支架11的外侧导向板18朝向内侧导向板19方向，外侧导向板18和内侧导向板19均由下向上倾斜；
49.外侧导向板18和内侧导向板19的前端部对齐；外侧导向板18和内侧导向板19可以具有相同长度，也可以具有不同长度；当内侧导向板19的第一长度小于外侧导向板18的第二长度时，外侧导向板18的后端部与内侧导向板19的后端部之间具有长度差，并且长度差为机载巡航武器4的前、后吊挂滑块3之间的距离，用于实现前、后吊挂滑块3的同时滑离；
50.第一内侧导向凹槽13由第一导向支架11的立板17与两个内侧导向板19围绕形成，第一外侧导向凹槽14由第一导向支架11的立板17与两个外侧导向板18围绕形成；
51.第二内侧导向凹槽15由第二导向支架12的立板17与两个内侧导向板19围绕形成，第二外侧导向凹槽16由第二导向支架12的立板17与两个外侧导向板18围绕形成。
52.更进一步地，吊挂滑块与第一内侧导向凹槽13、第一外侧导向凹槽14、第二内侧导向凹槽15以及第二外侧导向凹槽16之间均具有法向接触间隙和侧向接触间隙，并且法向接触间隙小于侧向接触间隙。
53.具体地，在顶部的内侧导向板19后端部均设置有导向结构；导向结构为圆弧段21。通过圆弧段21等导向结构有利于巡航武器4在发射时产生低头力矩。
54.上述机载武器发射导轨1的第一导向支架11和第二导向支架12均为倾斜的工字型结构，在第一导向支架11和第二导向支架12的内、外侧分别形成与机载巡航武器4的吊挂滑块滑动配合的导向凹槽，使得吊挂滑块与导向支架之间的法向接触力相对于巡航武器4的质心的力臂减小，在扰动情况下，具有小于传统结构的滚转扰动力臂，达到减小滚转扰动的目的；同时，导轨凹槽结构使得侧向接触面无碰撞发生，即间隙内无碰撞发生，以此减小偏航扰动；因此，采用上述结构的发射导轨1能够抑制巡航武器4在随机振动激励作用下的滚转波动、偏航波动，并且结构简单、易于实现、不额外增加发射系统的重量。
55.在如图6所示的振动环境下，与传统发射导轨相比，采用本发明发射导轨条件下机载巡航武器的滚转角速度和偏航角速度波动情况如图7和图8所示。根据结果可知，本发明发射导轨能够有效的抑制随机振动激励作用下，机载巡航武器的滚转和偏航波动。
56.实施例二
57.本发明实施例还提供了一种机载巡航武器后向发射方法，采用上述发射导轨1进行发射，如图9所示，具体发射方法包括以下步骤：
58.弹射力作用，驱动机载巡航武器4沿发射导轨1运动；
59.机载巡航武器4的前、后吊挂滑块3同时脱离发射导轨1，通过导向结构使机载巡航武器4获得低头力矩，使机载巡航武器4具有正的俯仰角速度；
60.机载巡航武器4相对飞机7后退并低头，使机载巡航武器4的瞄准线指向地面；
61.机载巡航武器4的发动机点火，在制导系统的引导下按照弹道8飞向攻击目标9，实施打击。
62.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种机载武器发射导轨，其特征在于，该发射导轨包括沿机载巡航武器的宽度方向相对设置的第一导向支架和第二导向支架；所述第一导向支架和所述第二导向支架均为倾斜的工字型结构；在所述第一导向支架朝向所述第二导向支架的一侧设置有第一内侧导向凹槽，在所述第一导向支架背离所述第二导向支架的另一侧设置有第一外侧导向凹槽；在所述第二导向支架朝向所述第一导向支架的一侧设置有第二内侧导向凹槽，在所述第二导向支架背离所述第一导向支架的另一侧设置有第二外侧导向凹槽；所述第一内侧导向凹槽、所述第一外侧导向凹槽、所述第二内侧导向凹槽以及所述第二外侧导向凹槽均沿机载巡航武器的长度方向延伸，并用于与机载巡航武器的吊挂滑块滑动配合。2.如权利要求1所述的机载武器发射导轨，其特征在于，所述第一导向支架和所述第二导向支架均包括沿竖直方向设置的立板、固定连接于所述立板内侧表面的两个平行设置的外侧导向板、以及固定连接于所述立板外侧表面的两个平行设置的内侧导向板；所述外侧导向板和所述内侧导向板均倾斜设置且与所述立板形成相同的夹角；所述外侧导向板和所述内侧导向板的前端部对齐；所述第一内侧导向凹槽由所述第一导向支架的立板与两个内侧导向板围绕形成，所述第一外侧导向凹槽由所述第一导向支架的立板与两个外侧导向板围绕形成；所述第二内侧导向凹槽由所述第二导向支架的立板与两个内侧导向板围绕形成，所述第二外侧导向凹槽由所述第二导向支架的立板与两个外侧导向板围绕形成。3.如权利要求2所述的机载武器发射导轨，其特征在于，所述第一导向支架与所述第二导向支架为对称结构；沿所述第一导向支架的外侧导向板朝向内侧导向板方向，所述外侧导向板和所述内侧导向板均由下向上倾斜；所述夹角为45
°
～90
°
。4.如权利要求3所述的机载武器发射导轨，其特征在于，所述内侧导向板的第一长度小于所述外侧导向板的第二长度，并且长度差为机载巡航武器的前、后吊挂滑块之间的距离，用于实现前、后吊挂滑块的同时滑离。5.如权利要求4所述的机载武器发射导轨，其特征在于，还包括固定连接于所述第一导向支架和所述第二导向支架顶部的连接板。6.如权利要求1-5任一项所述的机载武器发射导轨，其特征在于，吊挂滑块与所述第一内侧导向凹槽、所述第一外侧导向凹槽、所述第二内侧导向凹槽以及所述第二外侧导向凹槽之间均具有法向接触间隙和侧向接触间隙，并且法向接触间隙小于侧向接触间隙。7.如权利要求6所述的机载武器发射导轨，其特征在于，在顶部的内侧导向板后端部均设置有导向结构。8.如权利要求7所述的机载武器发射导轨，其特征在于，所述导向结构为圆弧段。9.一种机载巡航武器后向发射方法，其特征在于，采用如权利要求8中任意一项所述的发射导轨进行发射，具体发射方法包括以下步骤：弹射力作用，驱动机载巡航武器沿发射导轨运动；机载巡航武器的前、后吊挂滑块同时脱离发射导轨，通过导向结构使机载巡航武器获
得低头力矩，使机载巡航武器具有正的俯仰角速度；机载巡航武器相对飞机后退并低头，使机载巡航武器的瞄准线指向地面；机载巡航武器的发动机点火，在制导系统的引导下飞向攻击目标，实施打击。

技术总结
本发明公开了一种机载武器发射导轨及机载巡航武器后向发射方法，该发射导轨包括沿机载巡航武器的宽度方向相对设置的第一导向支架和第二导向支架；第一导向支架和第二导向支架均为倾斜的工字型结构；在第一导向支架的一侧设置有第一内侧导向凹槽，另一侧设置有第一外侧导向凹槽；在第二导向支架的一侧设置有第二内侧导向凹槽，另一侧设置有第二外侧导向凹槽；各个导向凹槽均沿机载巡航武器的长度方向延伸，并用于与机载巡航武器的吊挂滑块滑动配合。上述发射导轨能够有效的抑制振动激励作用下吊挂的巡航武器在滚转和偏航方向上的波动，提高了发射精度和发射安全性。提高了发射精度和发射安全性。提高了发射精度和发射安全性。


技术研发人员：蔡云龙 姜毅 王登 杨宝生
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/5/11