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1、种小型轻质折叠弹翼展开解锁机构设计和动力学仿真研究摘要：弹翼折叠是提高战机载弹量的一种有效方法，展开解锁机构的设计是折叠弹翼总体结构设计的关键之。本文利用形状记忆合金(SMA)功重比高的特点，设计了一种新型的基于SMA触发的展开解锁机构，进行了相关力学分析，根据得到的载荷径向分力N及预载扭矩Mmax设计计算了SMA驱动器参数，通过其解锁过程的ADAMS动力学仿真及解锁实验，验证了该设计的可行性。关键词：折叠弹翼；解锁机构；SMA；动力学仿真中图分类号：TJ760.3+4文献标识码：A文章编号：1673-5048(2013
2、)04-0007-03SystemDesignandDynamicSimulationAnalysisofReleaseMechanismforaSmallLightFoldingWingLlJunshanl,LIANGXul,LlUPengl,XUMinl,MENGJianxin2,3,ZHANGShiwul(l.UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230000,China；2.ChinaAirborneMissileAcademy,Luoyang471009,Ch
3、ina；3.AviationKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAirborneGuidedWeapons,Luoyang471009,China)Abstract:Missi1ewingfoldingisaneffectivemethodforimprovingthecarryingcapacityofaaircraft・Thereleasemechanismplaysanimportantroleingeneralstructuredesignofthemissilefoldin
4、gwing.Thispaperproposesanewkindofreleasemechanismbasedonshapememoryalloy(SMA)・Therelativemechanicsanalysisismade,andwiththeradialforceNofloadandpreloadtorqueMmax,SMAdriverparametersarecalculated.ThefeasibilityofthisreleasemechanismisverifiedbytheADAMSdynamicsimul
5、ationanalysisandthereleaseexperiment.Keywords:foldingwing；releasemechanism；SMA；dynamicsimulation0引言近年来，隐形战机在执行目标打击任务中扮演着越来越重要的角色，因此各国对新一代作战飞机都明确要求具有优良的隐身效果。隐形战机为了达到良好的隐身能力和优良的气动布局，普遍采用了内埋弹舱[1],但内埋弹舱容积较小,因而使得作战飞机的载弹量大幅降低。国外开始采取一系列措施减小制导武器的空间尺寸，包括小直径弹体设计、翼面折叠和舵面小型化
6、等，并已经在部分武器中得到应用。由于制导武器的空间尺寸中弹翼尺寸较大,因此在不影响制导武器容积和机动性的基础上，采用折叠弹翼可以大幅缩减制导武器的空间尺寸，从而提髙隐形战机的武器弹药携带量。1展开解锁机构的设计利用SMA的特点设计了一个解锁机构，其三维尺寸为66mmX42mmX22mm,这样可以保证安装不占用较大的弹体空间。机构采用四片分瓣螺母与螺杆配合提供负载能力，其优点是可以采用很小的解锁力释放很大的载荷。系统装配图和实物图如图1所示。解锁机构的主要工作过程如图2所示。初始为锁紧状态,利用卡块的作用将旋转轮的位置固定
7、，4片分瓣螺母与螺杆的螺纹紧密配合，依靠保持架、滚柱和分瓣螺母的接触作用承受螺杆底部负载；当弹翼准备打开时，SMA合金丝经加热变形产生拉应力，使得卡块移动，旋转轮在预载扭矩的作用下转动一定角度后，滚柱落入相应凹槽中，此时4片分瓣螺母分离，螺杆在初始负载的作用下快速弹出，弹翼展开。3解锁机构动力学仿真分析利用MSC-ADAMS软件对解锁机构进行动力学仿真分析,去掉对仿真影响很小的零件后，建立物理虚拟样机。取螺杆初始负载为1000N，SMA收缩产生的触发力用ADAMS中的STEP函数［8］代替。解锁过程中解锁机构的受力变化如
8、图6所示。4解锁机构解锁实验本实验中螺杆端部负载利用弹簧加力装置完成，SMA加热电源为28V/5A,通电加热时间由单片机控制，由于解锁时间很短，采用高速摄像机拍摄解锁过程(见图8),得到解锁时间约为2mso参考文献：［1］吴继飞，罗新福，范召林•内埋式弹舱流场特性及武器分离特性改进措施［J］•航空学报，2009,30
