一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置

技术领域

本发明属于导弹分离技术领域，具体涉及一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置。

背景技术

导弹依靠发射筒底部的高温高压燃气来提供初始动力，尾罩在此过程中起到保护一级发动机及机电系统免受高温燃气破坏的作用导弹出筒后，应及时进行尾罩分离，由一级发动机喷流形成动力，同时防止发动机点火在尾罩内部形成高压区域，影响发动机喷流状态。

目前，尾罩分离方式主要分为两种：1)侧推分离：爆炸螺栓爆炸后，侧推发动机点火推动尾罩改变飞行方向，避开导弹尾焰及地面发射筒；2)旋转分离：尾罩与弹体通过铰链机构联结，爆炸螺栓爆炸后，尾罩沿回转装置旋转至安全角度，依靠惯性与弹体分离。上述方法都采用火工品方式分离，爆炸后不可重复利用，且爆炸碎片运动方向随机，容易损坏喷管和内部机电系统，造成安全隐患。

专利文献1(CN112361895A)公开了一种滞留式导弹尾罩，该专利文献公开的技术方案中将尾罩分离后滞留于发射筒内，但会增加发射弹筒内的尾罩回收处理工作；专利文献2(CN111189367A)公开了一种含罩体凹面和阻流凸台的罩体机体，该专利文献公开的技术方案中，通过改变导弹一级发动机的尾焰方向为罩体提供侧向动力，但这种方法无疑会对导弹的飞行姿态产生一定的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置，提供了一种高效精准的导弹尾罩侧抛分离装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置，包括：尾罩主体、弹体和发射筒。

所述的发射筒是导弹发射装置；

所述的弹体包括弹体底端，所述弹体底端包括发动机尾喷管、底端壁面及铁环；所述的底端壁面与铁环固定连接，所述的发动机尾喷管位于铁环的圆心。

所述的尾罩主体包括开口端、尾罩壁面和固定槽；

所述的开口端位于尾罩壁面上方，尾罩壁面为弧形面，固定槽位于尾罩壁面内部，固定槽用于固定步进电机。

所述开口端处包括强磁阵列，所述强磁阵列包括阵列①、阵列②、阵列③和阵列④，四部分阵列以开口端的圆心为中心点、十字中心线为标准线对称均匀分布在尾罩开口端靠近尾罩壁面位置处；所述阵列①、阵列②、阵列③、阵列④均包括一定数量的磁吸附装置，各阵列所含磁吸附装置结构、参数相同，所述阵列②与阵列④尾罩开口端处圆点为中心于近壁面处对称分布，均含4×1个磁吸附装置，所述阵列①与阵列③以尾罩开口端处圆点为中心于近壁面处对称分布，分别含8×1、4×1个磁吸附装置。所述的磁吸附装置用于与所述的弹体底端中铁环相吸附。

所述磁吸附装置包括永磁铁、金属架、顶端固定槽、丝杠轴、固定轴承、联轴器、步进电机、步进电机输出端和底部凹槽，所述永磁铁与金属架底部凹槽固定联结，金属架顶端固定槽与丝杠轴固定联结，固定轴承联结丝杆轴与联轴器，步进电机输出端与联轴器固定相接，所述步进电机启动输出带动联轴器旋转，联轴器通过固定轴承带动丝杠轴旋转；金属架在丝杆轴的旋转下进行上下运动的调节，带动永磁铁的上下运动的位置变化。所述弹体底端与尾罩开口端通过铁环与磁吸附装置中的永磁铁之间产生的磁力相联结，实现发射初期的保护作用。

永磁铁选用磁能积、矫顽力、磁性等同等条件下工作温度更高(最高温度可达550℃)的铝镍钴永磁铁(Alnico 9)，为限制永磁铁在步进电机启动时旋转对其余磁吸附装置中永磁铁的干扰，选用圆形磁铁，金属架选用铜材料制造，采用圆柱形镂空外形，凹槽内嵌圆柱形铝镍钴永磁体，步进电机选用57HB115-428型、转矩1.95N·m、重量1.5kg电机，强磁阵列中的步进电机均与尾罩壁面内部固定槽固定联结。

步进电机由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)控制，尾罩主体内部阵列①、阵列②、阵列③以及阵列④中步进电机并联处理，当尾罩主体与弹体分离指令发出后，PLC接收原始电信号，经处理后的输出信号可控制强磁阵列内部磁吸附装置中各步进电机同时启动。

阵列①在强磁阵列内全部步进电机同时启动后，相较阵列②、阵列③、阵列④较迟完成弹体底端中铁环与尾罩主体内磁吸附装置中永磁铁的分离，在惯性力及尾罩主体重力作用下，阵列①会带动尾罩主体向阵列①所处位置外侧运动，当达到阵列①临界分离位置时，在发动机尾喷管喷流作用下，弹体与尾罩主体完成全部分离并实现尾罩主体按照设定姿态侧抛。

本发明的有益效果是：

本发明公开的一种基于排列的导弹尾罩分离装置，尾罩主体内强磁阵列中的步进电机在分离指令发出后PLC控制其全部快速、同步启动，通过联轴器和丝杠轴带动与金属架相连的永磁铁向下运动，远离弹体底端相吸附铁环，实现快速、可靠、可控的尾罩分离；强磁阵列内磁吸附装置在分离时，当阵列②、③、④与铁环达到分离临界距离处，由于阵列①中磁吸附装置数量多，磁吸力大，在惯性作用及尾罩整体重力的作用下，可实现尾罩向阵列①外侧抛开，实现尾罩侧抛；同时以十字标准线对称排列的阵列位置可变，可按分离需求合理选择侧抛位置。综上本发明的公开的导弹尾罩分离装置，不采用火工品方式分离，安全高效，便于控制；尾罩分离位置可自主设计，侧抛不会对地面装置等造成安全危害；同时该方法可重复利用，环保可靠。

附图说明

图1是本发明一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置的结构示意图；

图2是本发明强磁阵列中磁吸附装置在尾罩开口端处位置设置示意图；

图3是本发明单个磁吸附装置的结构示意图；

图4是本发明步进电机控制启动的结构示意图；

图5是本发明分离过程中实现侧抛的结构示意图；

图6是本发明单个磁吸附装置与尾罩壁面联结的结构示意图。

图中：1.弹体，2.尾罩主体，3.发射筒，4.弹体底端，5.尾罩开口端，6.铁环，7.阵列①，8.阵列②，9.阵列③，10.阵列④，101.磁吸附装置，1010.永磁铁，1011.金属架，1012.金属架顶端固定槽，1013.丝杠轴，1014.固定轴承，1015.联轴器，1016.步进电机，1017.步进电机输出端，1018.金属架底部凹槽，11.分离指令，12.原始电信号，13.可编程逻辑控制器，14.输出信号，15.强磁阵列，40.弹体底端壁面，41.发动机尾喷管，50.尾罩壁面，51.尾罩主体内固定槽。

具体实施

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护方案。

实施例1

本发明公开的一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置，如图1所示，包括弹体1、尾罩主体2、发射筒 3，其中弹体1包括弹体底端 4，弹体底端4包括发动机尾喷管41、底端壁面40及与固定连接的铁环6；尾罩主体2包括开口端5、尾罩壁面50、固定槽51，开口端5处包括强磁阵列15，强磁阵列15包括一定数量的磁吸附装置101，磁吸附装置101用于与弹体底端4中铁环6吸附联结；发射筒3是导弹发射装置；通过尾罩主体2内强磁阵列与弹体内的铁环之间的磁吸作用实现尾罩主体与弹体的连接，实现发射初期的保护作用。

如图2所示，进一步地，强磁阵列15由阵列①7、阵列②8、阵列③9、阵列④10组成，四部分以开口端圆心为中心点、十字中心线为标准线对称均匀分布在尾罩开口端5靠近尾罩壁面50位置处，阵列①7、阵列②8、阵列③9、阵列④10均包括一定数量的磁吸附装置101，各排列机构所含磁吸附装置101结构、参数相同，阵列②8与阵列④10以尾罩开口端5处圆点为中心于近壁面50处对称分布，均含4×1个磁吸附装置101，阵列①7与阵列③9以尾罩开口端5处圆点为中心于近壁面50处对称分布，分别含8×1、4×1个磁吸附装置101。

如图3所示,磁吸附装置101由永磁铁1010、金属架1011、顶端固定槽1012、丝杠轴1013、固定轴承1014、联轴器1015、步进电机1016、步进电机输出端1017、底部凹槽1018组成。永磁铁1010与金属架1011底部凹槽1018固定联结，金属架1011顶端固定槽1012与丝杠轴1013固定联结，固定轴承1014联结丝杆轴1013与联轴器1015，步进电机输出端1017与联轴器1015固定相接，步进电机1016启动输出带动联轴器1015旋转，联轴器通1015过固定轴承1014带动丝杠轴1013旋转；金属架1011在丝杆轴1013的旋转下进行上下运动的调节，带动永磁铁1010的上下运动的位置变化。永磁铁1010磁能积、矫顽力、磁性等同等条件下工作温度更高(最高温度可达550℃)的铝镍钴永磁铁(Alnico 9)，为限制永磁铁1010在步进电机1016启动时旋转对其余磁吸附装置101中永磁铁1010的干扰，选用圆形磁铁；金属架1011选用铜材料制造，采用圆柱形镂空外形，凹槽1018内嵌圆柱形铝镍钴永磁体1010步进电机1016选用57HB115-428型、转矩1.95N·m、重量1.5kg电机，如图6所示，强磁阵列15中的步进电机1016均与尾罩壁面50内部固定槽51固定联结。

如图4所示，进一步地，步进电机1016由可编程逻辑控制器13(ProgrammableLogic Controller，PLC)控制，尾罩主体2内部阵列①7、阵列②8、阵列③9和阵列④10中各步进电机1016并联处理，当尾罩主体2与弹体1的分离指令11发出后，PLC13接收原始电信号12，经处理后的输出信号14可控制强磁阵列15内部磁吸附装置101中各步进电机1016同时启动。

阵列①7在步进电机1016同时启动后，当阵列②8、阵列③9、阵列④10与铁环6达到分离临界距离处，由于阵列①7中磁吸附装置101数量多，磁吸力大，相同时间下迟于阵列②8、阵列③9、阵列④10达到临界分离距离，如图5所示，在惯性作用及尾罩主体2重力的作用下，阵列①7会带动尾罩主体2向阵列①7所处位置外侧运动，当达到阵列①7临界分离位置时，在发动机尾喷管41喷流作用下，弹体1与尾罩主体2完成全部分离并实现尾罩主体2按照设定姿态侧抛。

综上，本发明公开的一种基于强磁阵列的导弹尾罩分离装置，基于永磁铁1010与铁环6之间产生的磁吸附力，采用非火工品方式分离，可重复利用，环保可靠；尾罩主体2内强磁阵列15中的步进电机1016在分离指令11发出后，PLC13控制其全部快速、同步启动，通过联轴器1015和丝杠轴1013带动与金属架1011相连的永磁铁1010向下运动，远离弹体底端4相吸附的铁环6，实现快速、可靠、可控的尾罩分离；根据强磁阵列15内磁吸附装置101数量不同，磁吸力分布不同，导致各阵列临界分离位置不同，实现尾罩主体2侧抛，不会对地面装置等造成安全危害。

实施例2

进一步地，在实施例1的基础上，以十字标准线对称排列的强磁阵列15位置可变，强磁阵列15中四部分阵列中磁吸附装置101数量较其余三个阵列多的阵列位置为尾罩主体2侧抛位置，可按分离需求合理选择侧抛位置。

以上所述的实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见的得到的技术方案的简单变化或者等效替换，均属于本发明的保护范围。