海效导弹外形设计及气动布局研究

　　海效导弹是指能长时间在海面地效区内巡航的种6航导弹，既有极强的突防能力和攻志力，有远大，自由空间中6行的升阻比，足种极具发展前途的新概念导弹。导弹在海面地效区内飞行的气动特性0由空间，很火区别。首先是升力随飞行高度1降呈现强烈由于海面风浪的干扰，气动力具有非定常效应。这些特点使得海效导弹的外形设计及气动布有别孓般的飞航导弹。由，进入海而地效区巡航前，海效导弹首先要6越0由空间，或大实际使用环境条件劣丁设计条件时导弹需改在地效区外巡航，外形设计及布局也应兼顾到0由空间。

　　尽管地效飞机的气动设计己取得了定的经验，但海效导弹不可能完全借鉴。本文在分析地效区气动特性变化规律的基础上，提出了海效导弹气动设计的方法。当然，海效导弹外形设计，必须通过各种模拟试验才能被确定。

　　2地效区内的流动特性2.1地面效应和增升机理6行器接近地面飞行时，由于地面紧靠机翼下面，迫使下面附近空气只能顺地面流动不能穿透地面，造成机翼的升力增大，诱导阻力减小，压力中心后移。地面对飞行器自由空间。

　　地面效应也称面效应，板块效应，地垫效应。这种效应虽早在20年代就被人们在机较合理的解秆足，气流流过地效内的山攻角配1时，面仝气闪地面的存在受到挤队，形成地塾8，仍，心，面乐增人，而1.面基本不受影响，因此在同攻角，地效区翼面的升力将人丁地效区外的，由空间升力。在小攻角，这种增升效应，始足随6行高度的降低增人，气降至某临界高度后，闲地垫受到破坏，升力反而降；攻角增人时，i，将提府出现，甚至进入地效区升力就随H的减小而减小，这是因为F翼面气流被阻塞，地垫向前扩，而逃逸。在负攻角时，山丁出现Venturi效应，使F翼面负压随H的减小而增加，造成升力开始就随H的减小而减小。研究明，增升效应主要取决翼面下面的形状，而与面的形状关系不人。122.2地效区内外压力中心的变化压力中心的变化对导弹操稳性分析外形设计及气动布局都有重耍意义。理论及试验研究皆已证明，在地效区内，作用在翼面的升力可分为两部分部分与行高度无关，作用在14弦线亚音速马2弦线超音速附近处；5；部分是地垫引起的升力，沿弦线基本呈均匀分布，压力中心在40.，50弦长间。因此，地效区内翼面总爪力中心较，由空间后移，且后移量在小攻角时随攻角增大或高度的降增人，但在大攻角时因前缘吸力较自由空间中强烈，总压力中心反而要前移，甚至移至自由空间压心之前。

　　2.3非线性非定常特性在地效区内，气动力升力压心俯仰力矩阻力随攻角及行高度的变化规律可能是非线性非单调，这取决于翼面的平面及剖面形状，翼身尾的布局形式。对尸大展弦比及小展弦比翼的非线性特性，在相当宽广的6高及攻角范围内包括小6高和大攻角，理论计算值与试验结果吻合较好。对大展弦比5翼，气动力随攻角的线性关系将随日的减小而变小；同高度下，线性范围随入的减小增长。中等展弦比翼的非线性特性较难计算。

　　在翼尖处安装端板或端体，减小诱阻，增大升力，并减弱中小展弦比翼的非线性效应。从行器控制角度看，总是希望气动特性随6行参数的变化尽量足现线性关系。

　　由于海浪运动及海面干扰气流的影响，海面地效区内的气动力总是非定常的，尤其是在高海情。非定常气动力的个重要特性是时间滞后效应，带来的后果是6行高度和海浪高度的不同步，即海浪波峰处并非6行轨迹最高点，导致6行过程中6行器有击水的危险。

　　非线性1定常气动力的求解比般气动力要困难得多，从严格意义上讲必须与飞行动力学计算耦合进行。1 2.4冲翼效应在海面地效区内，翼面若能处于发动机的喷流之中，获取高速喷流的额外能量，则翼面冲翼效应取决喷流速度，翼面形状尤其足后缘部分及攻角若能在翼两端加上端板，则冲翼效果更佳。

　　3部件外形设计3.1翼面设计翼面是产生地垫升力的主耍部分。在地效区，翼面的气动特性主要取决丁剖面形状。剖面设计的原则是在设计高度及攻角范围内，地效区流动不受到破坏，总升力能随攻角的增加或度的降而增大，同时要兼顾到1由空间中的流动特性。地效机的翼面般选择克拉克翼型。海效导弹可选用带弯度的圆头，型，若想获取冲翼效应，弹翼后缘应配置襟翼，巡航时襟翼后缘点应调至合适位置，使冲配。效柯摄佳。

　　平面参数最主要的是展弦比。从增大地效观点出发，展弦比以大为好。但海效导弹进入海面地效区巡航时，弹翼要承受较大的周期性的非定常载荷作用，还可能伴有定的海浪冲击，弹翼必须设汁成根尖比较人的梯形翼，且展弦比及翼展都不能太大。考虑到发射条件应安装端板或端体，这样还减轻弹翼流场的元效应，减小诱阻端板的效果优丁端体，提高全弹的升阻比。如果不用端板端体，则可采用下反后掠翼，保证翼端足以贴近水面，使翼端涡的范围及强度火大减小。

　　3.2操纵面操纵面的设计对海效导弹安全6汀至关重要，设计时应注意到下列特点⑴升降舵升降舵是海效导弹最重耍的操纵面，因为导弹进入或退出地效区时都要靠升降舵来操纵。

　　在地效区内外，升降舵偏转时都应能产生足够的俯仰力矩，保证导弹在各种海情下都能按控制要求安全进入或退出地效区。为提操纵效率，般采用后缘舵。

　　襟翼般的飞航导弹都没有襟翼。在地效区内巡航时，弹翼的地垫升力值与弹翼下面形状及翼后缘离海面的距离有很大关系。若在弹翼上安装襟翼并调整适当偏角，可控制下翼面形状及后缘离海面的距离趋于设佳状态地垫升力最大。

　　副翼山丁海浪及海面气流的丁扰，弹翼左流场不可能完全对称。当海效导弹在地效区的飞行方向与海浪传播方向近似呈90，弹翼左右流场的不对称最为严重。流场不对称导致了升力不对称。由此产生的滚转干扰力矩必须靠+断偏转副翼去平衡。由于弹翼两端要安装端板或端体，副翼不能放到翼尖处。

　　固有频率操纵面的固有频率自动3驶仪频率导弹巡航时缩减频率每秒飞过海浪的个数不应3.3弹身弹身产生的地面效很小，设计原则马般6航导弹相同。

　　4气动布局研究及飞行参数设计4.1布局依据和原则海效导弹气动布局的依据仍然是导弹的战技指标，主耍有导弹的质童射程巡航速度和高度发射条件使用海情等；与般飞航导弹的不同点是，巡航高度是气动布局的最重要依据。

　　海效导弹方面要能在地效区内巡航，另方面在进入地效区前先要经历自由空间，同时在高海情使用时也可能要在地效区外巡航，闪此气动布局必须兼顾自由空间和地效区两者的特点。地效区内外6行的最大特点是同导弹的纵向静稳定性随6行高度急剧变化，而地效区的高度范围，很小，故海效导弹布局的原则是确保地效区内外都有必要的稳定性和操纵性。

　　4.2布局类型为保证地效区内具有6高稳定性，和地效飞机样，海效导弹般采用正常式布局。平尾的布置有几种方案4将平尾置1地效区外，即采用高平尾布置。

　　平尾在地效区内，但有个负的安装角；或弹翼有正安装角，平尾无安装角。

　　将平尾移到超出弹翼翼尖的无下洗区。

　　如果导弹要挂机或从水下发射，高平尾布局难以实现。水下发射时尾翼移至弹翼下洗区外也很困难。

　　为利用发动机喷流，发动机应安装在弹翼前端，使发动机产生的喷流能流经弹翼下面和水面之间，形成冲翼。也可将发动机安装在立尾上，这样可避开海水喷溅对发动机的影响。

　　为避免不同0，度的运动如俯仰和沉浮耦合在起，全弹质心应尽量放在靠近随飞变化的升力作用点处。平尾的位置面积展弦比及安装角应选择得使绕重心的俯仰力矩被平衡，并保证地效区外也具有俯仰稳定性。

　　4.3巡航高度设计从理论1并，巡航高度越低，全弹升阻比越人，同时6行隐蔽性也越好，应该是设计所追求的目标。但是，在海面地效区巡航时，海面干扰将导致6行过稃导弹偏离装定的巡航高度，海情越高波於波高越大偏离童越人；巨偏离量超过巡航高度，则导弹就可能市水。因此，巡航高度应根据实际使用海情来决定。高度设计必须注意到，在地效区内升力随高度减小而增人，临界点，过此临界点升力反而下降另外，高度太小会使纵向静稳定性太人，从而导致导弹也地效冈内难。振荡不稳定，影响6行安全。1 4.4平飞攻角在地效区内，只，攻角6行导弹才可能具有6高稳定性。平6攻角的设计主要是根据导弹质量巡航速度及弹贺气动特性来确定。平6攻角宜小不宜人，耍尽显使攻角产生的气动力能与攻角维持线性关系；同时，也只有在不大的攻角下，地垫效应才不会受到破坏，气动力与6高也能维持线性关系，这样才奋利于导弹的操纵。

　　4.5设计中的相互协调导弹参数设计与战技指标间存在着相江依赖，不同参数或不同指标之间也会有相互影响因此，参数设计过程中必须相互间或与战技指标要求进行协调。例如，当巡航高度和攻角设定后，不仅需要检验导弹的6稳定性和俯仰稳定性是否满足要求，还应检验导弹在规定巡航速度是否具有速度稳定性。完成个优良外形和布局的设计，这种协调往往要反复多次。

　　8国蓖，周丹杰，徐志国，线性非定常气动力计算方法研究。中国航天机电集团公司院部，2000.5吕国鑫，周丹杰，海效导弹纵向稳定性及操纵性研究。中国航天机电集体院部，2000.7