魚雷空投附件模塊化設計探討

帥智浩, 徐新棟, 李 兵, 趙 琪

魚雷空投附件模塊化設計探討

帥智浩, 徐新棟, 李 兵, 趙 琪

(中國船舶重工集團公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077)

傳統魚雷空投附件單一根據平臺或雷型開展研制工作, 其研制周期長、成本高、使用保障困難。為解決以上問題, 文章首先對魚雷空投附件吊掛魚雷、穩定減速、解除待發繩約束、解除設定插頭約束、空中止轉和緩沖減阻等功能接口進行了梳理分析; 并借鑒產品模塊化設計方法, 按照功能模塊劃分、模塊系列化、模塊組合的設計步驟, 分別形成了直升機、固定翼飛機和助飛平臺帶載不同魚雷時的空投附件模塊化設計方案; 最后給出了設計實例。魚雷空投附件模塊化設計思路可為空投附件工程研制提供參考。

魚雷; 空投附件; 模塊化

0 引言

魚雷是由攜載作戰的平臺在發現目標后發射入水, 在受控狀態下自動航行, 用以攻擊摧毀目標的水中武器[1]。隨著制空權爭奪的加劇和空中平臺的蓬勃發展, 從空中到達預定水域進行反潛的空投魚雷愈發受到重視[2]。魚雷空投附件作為魚雷同空中使用平臺的連接紐帶, 關乎到魚雷能否從空中正常投放、按規定的參數入水, 進而完成其戰斗使命。

魚雷空投附件具有五方面的高使用要求: 魚雷空投附件需要在特定高度及速度的組合條件下完成魚雷與平臺的分離, 同時保證魚雷具有良好的初始分離狀態, 為后續的空中彈道提供良好的輸入條件, 投放/分離條件的確定直接影響魚雷入水參數, 即投放/分離條件要求高; 魚雷與平臺分離后, 受雷體氣動布局和氣象風影響, 雷體會出現一定程度的俯仰、橫滾和側移, 隨著各拉繩動作、降落傘打開, 雷傘系統(魚雷和降落傘系統)需要在克服各種外力的耦合作用下, 實現雷體穩定減速降落, 即空中彈道穩定性要求高; 魚雷入水時, 為保證魚雷正常航行、雷內各組件可承受入水沖擊過載, 空投附件需要完全同魚雷分離, 并以規定的入水速度和入水角度入水, 入水后的姿態將直接影響到魚雷能否順利完成水下航行[3], 即入水姿態要求高; 在空投附件整個使用過程中, 除經歷運輸、貯存等環境外, 還要經歷氣象風、低溫、起飛和降落、入水沖擊等多種復雜環境, 能否耐受多種力學及氣候環境直接關系到空投附件的功能實現[4], 即使用環境要求高; 魚雷空投附件各組件安裝在雷體不同位置, 在投放后必須按照一定的時序動作, 避免組件之間、空投附件同平臺之間的交聯干涉, 否則會直接威脅平臺人員、使用平臺和魚雷安全, 即工作安全性要求高。

根據反潛作戰需要, 魚雷空投附件還需要滿足直升機平臺、固定翼飛機平臺和助飛平臺的搭載需求, 各平臺的工作模式、掛載方式、接口形式以及投放/分離條件等均有所差別, 具體見表1。為滿足各平臺的使用需求, 形成了直升機用空投附件、固定翼飛機用空投附件和助飛魚雷用空投附件3個系列。相比而言, 直升機用空投附件和固定翼飛機用空投附件組成相近, 因投放條件及工作模式不同, 組件的性能參數有所差異; 助飛魚雷采用分離艙包覆魚雷的方式替代了飛機吊裝魚雷飛行的方式, 并且受限于分離條件, 在飛行和入水過程中必須采取相應措施減阻緩沖, 所以助飛魚雷用空投附件同飛機用空投附件在組成、結構、性能參數等方面均有區別。

表1 魚雷空投附件在不同平臺使用特點對比

隨著各平臺不斷研發改進, 形成了一系列技術狀態有所差異的魚雷搭載平臺, 從而對魚雷空投附件的兼容性提出了更高的要求。以直升機平臺為例, 2類最大起飛質量不同的直升機在投放高度、掛載方式、止動臂形式、掛載魚雷數量等方面均不相同, 上述因素關系到魚雷空投附件的質量、各拉繩長度、吊帶解脫時機和各組件動作時序, 直接影響空投附件參數設計。

同時, 隨著魚雷型號的不斷發展, 空投附件需要滿足多平臺帶載多型魚雷的使用需求, 單純按平臺或雷型進行空投附件的研制, 無疑會加長研制周期, 增加研制成本, 在造成資源浪費的同時, 給部隊使用和保障帶來諸多不便。目前國內缺乏關于魚雷空投附件設計方法的研究, 作者結合工程研制經驗, 提出了一種基于模塊化的魚雷空投附件設計思路, 在詳細分析空投附件功能接口的基礎上, 按照功能模塊通用化、系列化和組合化的方式, 形成了不同平臺帶載不同魚雷的空投附件設計方案, 為后續魚雷空投附件的研制提供了借鑒。

1 功能接口分析

1.1 吊掛魚雷

在直升機和固定翼飛機帶載魚雷起飛、飛行及降落過程中, 空投附件需將魚雷穩固可靠地掛載在飛機掛架上, 為此設計有吊掛部件。

常用的吊掛部件形式有吊耳、導子和吊帶, 如圖1所示。吊耳固定在殼體上, 投放后吊耳翻轉或縮回預留的凹槽內, 此吊掛部件需占用一定的雷體空間; 導子為直接固定在雷體表面上的橫梁形式, 通過掛架上的抓手實現魚雷掛載, 此吊掛部件會影響魚雷的流體布局且要求發射管設計有相應的導向槽; 吊帶為環繞雷體一周的彈性帶, 在魚雷投放后通過吊帶拉繩拉脫鎖緊機構的方式解除吊帶對雷體的束縛, 吊帶在彈力作用下遠離魚雷, 此吊掛部件機構設計相對復雜, 但不占用雷體空間和質量。對空間和質量有限、多平臺使用的現代魚雷而言, 空間和質量的節約可為雷內功能模塊的使用提供更多可能, 故目前多采用吊帶的吊掛方式。文中以吊帶為例, 研究不同平臺吊掛不同魚雷時的功能需求差異。

圖1 常用吊掛部件形式

吊帶主要承力件為彈性帶, 其應能承受螺栓拉緊時的預緊力和垂向過載, 且和魚雷不發生軸向的相對竄動。彈性帶主截面應力按式(1)進行計算, 軸向最小摩擦力按式(2)進行計算。彈性帶主截面應力應小于材料的許用應力, 軸向最小摩擦力應大于魚雷軸向過載, 且兩者均留有足夠的安全余量。

由式(1)和式(2)可知, 彈性帶承載能力設計同魚雷質量和預緊力矩直接相關, 而預緊力矩則由飛行條件決定。對于振動環境較好、起降及飛行過載偏小、投放速度較低的平臺, 可選擇厚度偏薄、主截面寬度較窄的彈性帶; 對于振動環境惡劣、起降及飛行過載偏大、投放速度較高的平臺, 可選擇厚度偏厚、主截面寬度較寬的彈性帶。在相同的飛行條件且魚雷質量較大的情況下, 為降低主截面應力, 應選擇厚度和寬度均較大的彈性帶。

吊帶通過其上固定的吊耳同飛機掛架連接。吊帶拉繩一端連接在吊帶的鎖緊機構上, 另一端連接在飛機掛架上。在魚雷投放后, 吊帶拉繩解除吊帶對雷體的束縛, 吊帶彈離雷體, 吊帶拉繩系留在掛架上。

1.2 穩定減速

由于魚雷按水下航行性能設計流體布局, 在平臺投放后雷體處于不穩定狀態, 如不加以控制可能危害平臺安全。且魚雷以一定初速度投放, 在重力作用下雷體會不斷加速, 以較大的速度入水, 從而造成雷內組件損壞, 必須通過增加穩定裝置的方式實現開傘前及空中彈道段的穩定及減速, 使魚雷按照規定的參數入水。以織物為主體的降落傘是常用的穩定減速部件[5-6], 因此穩定裝置的設計重點是降落傘設計, 而降落傘設計的關鍵是傘型選擇和傘衣面積確定。

無論使用何種平臺進行魚雷投放, 均希望獲得較短的留空時間和穩定的減速效果, 因此應首先考慮穩定性好的降落傘。由于直升機投放魚雷速度較低, 開傘沖擊載荷較小, 為了在短時間內獲得滿意的減速效果, 直升機用空投附件通常采用阻力系數較大、易于加工的十字形傘, 無肋導向面傘或盤縫帶傘等; 固定翼飛機和助飛平臺同魚雷分離時速度較高, 開傘沖擊載荷較大, 所用空投附件多采用阻力系數和開傘動載系數均較小的平面帶條傘。

在傘型確定之后, 降落傘的減速效果主要取決于降落傘傘衣面積。為獲得滿意的穩定減速效果, 保證魚雷入水參數符合要求, 傘衣面積越大越好; 為增加攻擊隱蔽性, 盡可能縮短魚雷的留空時間, 且雷傘連接部位所承受的載荷在許可范圍之內, 傘衣面積越小越好。在設計過程中, 通常按以下3個條件確定降落傘傘衣面積。

1) 按最不利入水條件確定傘衣面積, 即魚雷以許可的最大入水角入水, 此時需要的最小傘衣面積為

2) 按最低投放高度下滿足入水參數確定傘衣面積, 即魚雷在最低高度投放并以要求的入水速度入水, 此時需要的最小傘衣面積為

3) 按瞬間開傘過載滿足尾軸承載能力確定傘衣面積, 即在魚雷開傘瞬間產生的最大軸向沖擊力小于魚雷尾軸的軸向承載能力, 此時允許的最大傘衣面積為

由式(3)~式(5)可知, 降落傘傘衣面積的確定同投放/分離條件、入水條件、魚雷質量息息相關。直升機用空投附件選擇較小的傘衣面積可滿足減速入水要求, 固定翼飛機用空投附件需要更大的傘衣面積來實現高速、大高度投放條件下的魚雷減速, 而助飛魚雷用空投附件則需要在考慮高速分離過程中尾軸承載能力的情況下確定是否采用多級開傘方式。在尾軸承載能力允許的情況下, 隨著魚雷質量的增加, 傘衣面積應相應增大。

降落傘安裝在穩定裝置的傘包內, 在魚雷投放后, 通過拉繩解除傘包束縛, 實現規定時刻開傘。直升機和固定翼飛機均采用開傘拉繩的形式, 開傘拉繩一端連接在傘包上, 另一端連接在掛架上, 在投放后開傘拉繩系留在掛架上; 助飛魚雷用拉繩集成在開傘機構上, 使用時直接安裝在分離艙殼體上, 在分離后拉繩系留在分離艙上。

穩定裝置安裝在魚雷尾部的雷傘連接部件上, 連接方式隨穩定裝置解脫原理而有所差異。直升機投放速度較低, 所用降落傘體積較小, 通常選擇對開式脫傘機構, 在保證小體量的同時利用入水沖擊實現入水解脫, 連接方式為螺釘緊固。固定翼飛機和助飛魚雷投放/分離速度較高, 在開傘時可能產生大于入水沖擊的過載, 因此采用帶延時保險的脫傘機構, 在規避開傘最大過載后解除脫傘保險, 通過敏感入水沖擊實現入水解脫, 連接方式為鋼珠緊固。

為滿足魚雷投放后姿態和入水參數要求, 考慮到直升機用降落傘作用時間有限, 直升機用空投附件還需設計提供尾部拉力的施力組件。施力組件安裝在穩定裝置上, 可根據需求調整在魚雷尾部施加的拉力值以提供不同的初始俯仰力矩, 進而滿足多型魚雷的入水角度需求。施力組件另外一端連接在掛架上, 在魚雷下落時, 通過拉繩完成尾部力矩施加。在魚雷投放后, 施力組件拉繩部分系留在掛架上, 其余部分隨穩定裝置同魚雷分離。

1.3 解除待發繩約束

雷上動力點火、控制系統啟控及引信動作, 均需確認魚雷與平臺已經分離, 這就需要空投魚雷同平臺分離時拔出雷體上母線處的待發繩, 為雷內各系統提供分離信號, 因此空投附件應具備拉拔待發繩的功能。

通常采用開關拉繩直接拉拔待發繩的設計實現上述功能, 開關拉繩一端同待發繩相連, 另一端連接在掛架的爆控機構或分離艙殼體上。在魚雷與平臺分離后, 開關拉繩系留在掛架或分離艙上。

1.4 解除設定插頭約束

平臺帶載魚雷后, 通過機載武器系統的設定插頭與魚雷上的設定插座連接, 完成射前參數裝訂, 在魚雷投放后需拉脫設定插頭, 為此設計有設定拉繩。

通過控制設定拉繩系留點位置和長度, 可在滿足規定拉拔力和拉拔角度的情況下拉脫設定插頭。設定拉繩一端安裝在魚雷掛架或分離艙上, 一端固定在設定插座上, 在魚雷與平臺分離時, 借助魚雷下墜的力完成設定插頭拉拔。在魚雷與平臺分離后, 開關拉繩系留在掛架或分離艙上。

1.5 空中止轉

在魚雷投放后的空中彈道段, 應避免推進器轉動造成魚雷無法正常工作, 因此需要制止部件防止推進器空中轉動, 兼顧改善雷體氣動外形。

考慮直升機低速前飛及懸停投放的特點, 制止部件通常采用簡易的制止圈形式, 而固定翼飛機投放和助飛魚雷分離時需要抵抗更大的氣動作用力, 制止部件通常采用整體成型的制止器形式, 通過制止器翼面設計可改善雷體氣動布局。制止部件安裝在魚雷推進器上, 并固定在穩定裝置上, 在入水時隨穩定裝置一起同魚雷分離。

1.6 緩沖減阻

現代魚雷多為自導魚雷, 雷頭的聲學裝置布置有換能器陣元。考慮到陣元布置空間的需求, 雷頭線型只能設計為平端頭形狀。受限于此, 助飛魚雷在高空完成魚雷同平臺的高速分離后, 雷頭線型使得魚雷在分離后的空中飛行階段面臨較大的氣動阻力、在入水階段面臨較大的沖擊力, 因此需要減少氣動阻力、緩沖入水壓力以保護雷內組件, 頭帽應需而生。

頭帽安裝在魚雷頭部, 采用整流造型, 可有效降低飛行過程中的氣動阻力和入水時頭段承受的入水沖擊。頭帽在入水時碎裂, 實現同魚雷分離。

2 模塊化設計

2.1 模塊化設計思路

模塊是構成系統的具有某種特定功能和接口結構的典型通用獨立單元, 具有相對獨立性、相互柔性化及便于批產等特點[7-8]。模塊化設計是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊, 通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品, 以滿足不同需求的設計方法[9-10]。

通過功能接口分析可知, 魚雷空投附件具有相對獨立的功能單元, 即實現掛載魚雷的吊掛部件、實現穩姿減速的穩定裝置、解除待發繩約束的開關拉繩、解除設定插頭約束的設定拉繩、空中止轉的制止部件、緩沖減阻的頭帽、實現吊掛部件分離的吊帶拉繩。同時, 魚雷空投附件與魚雷和平臺的接口具有典型性, 在魚雷和平臺的研制過程中變化不大, 這為魚雷空投附件模塊化設計提供了可能。

借鑒上述設計理念, 結合空投附件實際研制情況, 總結得出了魚雷空投附件模塊化設計思路(見圖2), 即: 首先依據使用需求進行功能劃分, 明確空投附件應具備的全部功能, 并據此形成初步的功能模塊; 結合平臺使用特點, 將可以開展適應性改進的功能模塊形成系列; 根據不同平臺投放不同魚雷的實際情況, 形成相適應的組合化設計方案。

圖2 模塊化設計思路

2.2 功能模塊劃分

根據功能接口分析, 對魚雷空投附件進行功能模塊劃分, 結果見圖3。劃分好的魚雷空投附件模塊包括吊掛部件模塊、吊帶拉繩模塊、開關拉繩模塊、設定拉繩模塊、開傘拉繩模塊、穩定裝置模塊、施力組件模塊、制止模塊和頭帽模塊。

由于助飛魚雷用于解脫傘包束縛的拉繩和固定翼飛機用開傘拉繩功能一致、接口相似, 因此將助飛魚雷用拉繩從穩定裝置上獨立出來, 與固定翼飛機用開傘拉繩和直升機用開傘拉繩統一為開傘拉繩模塊。

常用的魚雷推進器有螺旋槳推進器和泵噴射推進器, 兩者結構形式迥異, 制止部件無法直接滿足兩型推進器的止轉需求, 需根據推進器形式進行安裝上的適應性設計, 因此制止模塊包括適用于螺旋槳推進器的制止模塊和適用于泵噴射推進器的制止模塊。

出于水密并具有良好水聲性能的需要, 雷頭外部硫化有透聲橡膠, 為了保證良好的噪聲性能, 硫化的透聲橡膠沿魚雷長度進行了延伸, 這為頭帽安裝帶來了困難。為適應不同長度透聲橡膠的魚雷, 需對頭帽在雷體上的限位形式進行改進, 為此將頭帽模塊分為滾輪頭帽模塊和固定墊頭帽模塊。滾輪頭帽模塊可通過滾輪將滑動摩擦轉化為滾動摩擦, 降低頭帽工作過程中自導頭的承載壓力, 避免損傷透聲橡膠, 適用于長自導頭(透聲橡膠大); 固定墊頭帽模塊通過固定墊作用于非硫化橡膠表面, 可保證在一定軸向沖擊載荷作用下的穩定連接, 適用于短自導頭(透聲橡膠面積小)。

圖3 魚雷空投附件功能模塊劃分

2.3 功能模塊系列化

由于各平臺在掛載方式、接口形式、投放/分離條件等方面有所差別, 只是進行功能模塊劃分, 無法完全滿足各平臺的使用需求。結合魚雷空投附件研制現狀, 可采用壓縮精干方式[11]開展功能模塊的系列化設計, 即在原有空投附件各組件的基礎上進行壓縮, 形成精干的規格系列。

直升機和固定翼飛機用空投附件均需要吊掛部件模塊, 雖然直升機和固定翼飛機飛行和投雷條件不同, 但吊掛部件接口和功能一致, 通過合理的彈性帶厚度和寬度設計, 在尺寸和質量允許的條件下可用較厚、較寬的彈性帶替代較薄、較窄的彈性帶, 即采用通用的吊帶模塊實現2種平臺吊掛功能的兼容。

吊帶通過吊帶拉繩解脫其在雷體上的束縛, 直升機投放魚雷時, 由于其攜帶武器較為單一, 在魚雷下落一定距離后吊帶拉繩直接拉脫鎖緊機構、釋放吊帶即可; 固定翼飛機投放魚雷時, 由于其武器艙內懸掛物較多, 且武器艙空間較大, 采用吊帶拉繩直拉的方式會在武器艙內遺留較長的一段拉繩, 影響飛行安全, 為此借助降落傘打開時的氣動力, 將吊帶拉繩連接在降落傘和吊帶鎖緊機構之間, 采用傘開吊帶的方式實現吊帶釋放。因此, 吊帶拉繩模塊包括適用于直接解脫吊帶的吊帶拉繩Ⅰ型和適用于傘開吊帶的吊帶拉繩Ⅱ型。

由于待發繩的拉拔具有拉拔力和拉拔角度要求, 在直升機使用時, 需要兼顧內掛、外掛2種掛載方式, 開關拉繩需要在雷體下落一定高度后拉脫待發繩且又不能在武器艙內留下過長的長度, 故開關拉繩主體設計為可伸縮形式; 在固定翼飛機使用時, 需要避免同掛架及吊帶干涉, 開關拉繩主體設計為可彎折形式; 在助飛魚雷使用時, 需要滿足狹小空間的安裝要求, 開關拉繩主體設計為直拉式。因此, 受限于平臺掛載方式和接口形式的差異, 開關拉繩模塊包括適用于直升機內掛和外掛的可伸縮式開關拉繩、適用于固定翼飛機的可彎折式開關拉繩和適用于助飛魚雷的直拉式開關拉繩3個系列。

直升機和固定翼飛機使用時, 設定拉繩均連接在掛架上, 且2種狀態下系留點位置同設定插座中心的距離相近, 考慮到設定拉繩在分離艙上的系留點位置可調整, 因此可通過設定拉繩系留點位置和長度設計兼容3種平臺使用需求。

由于投放/分離條件和傘衣面積不同, 直升機用空投附件采用開傘拉繩直接拉開降落傘的方式, 即可保證雷機分離安全; 固定翼飛機和助飛魚雷用空投附件采用開傘拉繩拉動延時開傘機構的延時開傘方式, 在雷傘系統離開平臺一定距離后再打開降落傘。考慮到分離艙內部安裝空間有限, 助飛魚雷用開傘拉繩需采取一定的設計措施,以確保可從外部安裝開傘拉繩且拉繩不打結。因此, 受限于投放/分離速度、傘衣面積和接口形式, 開傘拉繩模塊包括適用于低速開傘的開傘拉繩Ⅰ型、適用于延時開傘的開傘拉繩Ⅱ型和適用于分離艙外部安裝的開傘拉繩Ⅲ型。

由于投放條件不同, 直升機用穩定裝置同固定翼飛機用穩定裝置在降落傘設計、解脫原理等方面均不相同。固定翼飛機用穩定裝置和助飛魚雷用穩定裝置在傘型選擇、解脫原理等方面相一致, 主要差異在于是否采用多級開傘方式。因此, 穩定裝置模塊包括適用于低空、低速的穩定裝置Ⅰ型, 適用于高度偏高、速度偏高的穩定裝置Ⅱ型和適用于高空、高速的穩定裝置Ⅲ型。

施力組件需滿足不同雷型投放時的俯仰力矩需求, 故根據其施力大小形成系列。

由于直升機投放條件同固定翼飛機和助飛魚雷的分離條件相差較大, 制止圈難以滿足高速下的推進器制止需求, 而如果在低速下采用制止器制止形式, 則存在入水分離困難, 因此制止模塊包括適用于低速的制止圈模塊和適用于高速的制止器模塊。

隨著助飛魚雷運載技術的發展, 超音速飛行成為頭帽研制直接面臨的問題, 現有頭帽難以有效抵抗高馬赫數飛行時的氣流作用, 存在異常碎裂風險, 需通過頭帽局部增強設計, 兼顧發射及飛行過程對魚雷頭部的保護作用和入水碎裂分離的功能。因此, 根據分離條件, 頭帽模塊包括跨音速頭帽和超音速頭帽。

綜上, 魚雷空投附件功能模塊系列化的結果見表2。

表2 魚雷空投附件模塊系列化設計結果

2.4 組合化的魚雷空投附件方案

在上述模塊化和系列化的基礎上, 分析得到了不同平臺帶載不同魚雷時的魚雷空投附件模塊化設計方案, 具體見表3~表5。

上述組合化的魚雷空投附件方案可以最大限度的利用通用化產品, 統籌設計資源, 提高產品的繼承性。隨著后續魚雷和使用平臺的發展, 可以快速便捷地形成新的空投附件方案, 便于空投附件的使用和保障。

3 設計實例

現通過設計實例詳細說明魚雷模塊化空投附件設計思路對實際設計工作的指導意義。

1) 確定設計實例用飛機帶載魚雷的具體要求

根據設計實例用飛機使用特點確定其帶載魚雷的具體要求, 見表6。

表3 直升機帶載不同魚雷時的魚雷空投附件模塊化設計方案

表4 固定翼飛機帶載不同魚雷時的魚雷空投附件模塊化設計方案

表5 助飛平臺帶載不同魚雷時的魚雷空投附件模塊化設計方案

表6 固定翼飛機帶載魚雷具體要求

2) 確定空投附件功能模塊

根據上述要求, 結合不同平臺使用特點, 可知該實例應根據固定翼飛機用空投附件開展設計工作。結合固定翼飛機用魚雷空投附件模塊化設計方案, 設計實例用飛機的空投附件應包括吊掛部件模塊、吊帶拉繩模塊、開關拉繩模塊、設定拉繩模塊、穩定裝置模塊、制止模塊和開傘拉繩模塊。

3) 對比分析形成初步方案

對比表中規定的設計要求與現有固定翼飛機用空投附件的設計要求(見表1), 分析各功能模塊是否滿足使用要求, 以形成初步設計方案。

對吊掛部件模塊使用需求進行分析, 由于該型飛機掛載載荷同典型空投魚雷相一致, 接口形式同樣為掛架連接, 投放速度不超過固定翼飛機投放速度, 因此采用通用的吊帶可滿足該型飛機掛載需求。對穩定裝置模塊使用需求進行分析, 由于該型飛機投放高度范圍大于固定翼飛機投放高度范圍, 且投放速度普遍低于固定翼飛機投放速度, 因此需要對穩定裝置Ⅱ型的適應性進行分析, 包括降落傘漲滿過程分析、彈道穩定性分析、入水參數分析等。如在降落傘漲滿過程分析時發現降落傘漲滿力不足以打開吊帶的鎖緊機構, 則優先考慮采用吊帶拉繩Ⅰ型, 反之則選擇吊帶拉繩Ⅱ型。根據該型飛機投放條件及推進器特點, 優先選擇適用于高空、高速的制止器。結合掛載方式、接口形式及載荷要求可初步判斷, 可彎折式開關拉繩、通用設定拉繩、開傘拉繩Ⅱ型可滿足使用需求。

4) 確定最終設計方案

通過仿真分析、臺架試驗、匹配試驗等方式驗證上述初步方案是否可行。對需要改進的模塊, 按照“基礎改進、向前兼容”原則開展具體的設計工作, 即盡可能的在現有空投附件模塊的基礎上進行適應性改進設計, 并在設計時考慮兼容已有模塊的功能、接口, 實現模塊的繼承式發展, 進而形成最終的設計方案。

4 結束語

為解決魚雷空投附件適用多平臺帶載多型雷使用的難題, 提出了基于模塊化的魚雷空投附件設計方法, 形成了直升機投放不同魚雷的空投附件模塊化設計方案、固定翼飛機投放不同魚雷的空投附件模塊化設計方案和助飛平臺帶載不同魚雷的空投附件模塊化設計方案, 并給出了設計實例, 對魚雷空投附件研制具有一定的指導意義。后續將對產品系列化設計方法在魚雷空投附件設計上的應用開展進一步研究。

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Discussion on Modular Design of Airborne Torpedo Accessories

SHUAI Zhi-hao, XU Xin-Dong, LI Bing, ZHAO Qi

(The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi’an 710077, China)

Traditional design procedures of airborne torpedo accessories are only based on platforms or torpedoes, which will bring problems such as longer lead time, higher cost, and difficult use and maintenance. This paper analyzes the functional interfaces of airborne torpedo accessories for such as suspending torpedo, stable deceleration, releasing rope constraint, relieving plug, scotching rotation of torpedo in the air, buffering, and reducing drag. According to the modular design method of products, the modular design schemes of airborne torpedo accessories are proposed following the design procedures of functional modules’ partition, serialization, and combination. Hence, the modular design schemes of airborne torpedo accessories for different types of torpedoes are obtained for helicopter, fixed-wing aircraft, and fly-assisting platform. Generic products can be used and design resources can be coordinated furthest. In addition, a design example is given using the modular design schemes.

torpedo; airborne torpedo accessories; modularization

TJ631.7; TJ630.2

A

2096-3920(2019)05-0580-09

10.11993/j.issn.2096-3920.2019.05.015

帥智浩, 徐新棟, 李兵, 等. 魚雷空投附件模塊化設計探討[J]. 水下無人系統學報, 2019, 27(5): 580-588.

2019-01-21;

2019-03-08.

帥智浩(1991-), 男, 碩士,研究方向為魚雷總體技術.

(責任編輯: 陳 曦)