常规火箭弹的结构和外形介绍

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：常用的火箭弹, 目前均采用固体燃料火箭发动机。前封头与点火装置连接, 而后封头与喷管连接。火箭发动机喷管为超声速喷管, 其内形面由收敛段、临界面和扩张段组成。应当指出, 一个好的点火装置必须满足3 个条件: ①适当的点火药量;②一定的点火空间; ③具有一定强度的内装点火药包的点火药盒。

一般来说, 火箭弹由战斗部、火箭发动机和稳定装置等主要部分组成。

1.战斗部

战斗部由引信、阻力环、战斗部壳体、炸药装药和隔热、密封件组成。战斗部是完成战术任务的装置。对于不同目标, 需采用不同的战斗部。引信是战斗部的引爆装置。为获得较大的战斗效果, 对付不同的目标, 需采用不同性能和类型的引信。阻力环的作用是调节射程。

2.火箭发动机

火箭发动机的作用是产生火箭弹向前飞行的推力。一般来说, 有固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机两种。常用的火箭弹, 目前均采用固体燃料火箭发动机。固体燃料发动机主要由燃烧室、喷管、挡药板、推进剂和点火装置等组成。

燃烧室是火箭发动机的主体, 是用来储存火箭装药并在其中燃烧的部件,由筒体壳体、两端封头壳体及绝热层组成。对于短时间工作的小型发动机, 其燃烧室没有绝热层。燃烧室是火箭发动机的重要组成部件, 同时也是弹体结构的组成部分, 装药在其内燃烧, 将化学能转换成热能。燃烧室承受着高温高压燃气的作用, 还承受飞行时复杂的外力及环境载荷。燃烧室属于薄壁壳体, 其常用材料有合金钢材、轻合金材料及复合材料。由于选用材料不同和制造工艺不同, 燃烧室的结构形式有整体式、组合式和复合式。封头壳体一般为碟形或椭球形。前封头与点火装置连接, 而后封头与喷管连接。小型燃烧室的前封头多为平板形端盖。燃烧室筒体与封头连接常采用螺纹、焊接、长环连接方式,连接处要求密封可靠。

喷管是固体火箭发动机的重要部件之一, 具有先收敛后扩张的几何形状,用来控制燃烧室压力, 以及使亚声速气流变为超声速气流, 提高排气速度。喷管处于发动机尾部, 是能将燃烧室中的高温高压燃气的热能转换为燃气的动能, 并控制燃气流量的变截面管道。火箭发动机喷管为超声速喷管, 其内形面由收敛段、临界面和扩张段组成。喷管的种类按形面不同分为锥形喷管和特型喷管。锥形喷管的扩张段为简单锥形, 而特型喷管的扩张段为曲面形。特型喷管比锥形喷管的效率高, 常用在大、中型发动机上。按喷管个数不同又分为单喷管结构和多喷管结构, 而按制成结构材料不同分为普通简单喷管和复合喷管结构。复合喷管的热防护性能好, 常用于较长时间工作的发动机上。此外, 还有长尾管喷管、潜入式喷管、可调喷管和斜切喷管等。

挡药板是一个多孔的板或构件。挡药板配置在推进剂与喷管之间, 用以固定装药, 并防止未燃尽的药粒喷出或堵塞喷管孔。设计挡药板时, 必须使挡药板有足够的强度和通气面积, 要求挡药板上的孔径或环与环之间的缝隙不大于装药燃烧后期药柱端面的外径, 且其加强筋和各个内、外环也不应堵死装药燃气流的流动。挡药板的工作环境很差, 要受到高温高压燃气流的冲击, 所以挡药板的材料应采用低碳钢。当发动机工作时间较短时, 一般选用玻璃钢比较合适。

推进剂是发动机产生推力的能源, 常用双基推进剂、改性双基推进剂或复合推进剂, 加工成单孔管状或内孔呈星形等各类形状的药柱。药柱的几何形状和尺寸直接影响发动机的推力、压力随时间的变化, 所以药柱的设计在很大程度上决定了发动机的内弹道性能和质量指标的优劣。药柱设计的主要参数有药柱直径、药柱长度、药柱根数、肉厚系数、装填系数、面喉比、喉通比、装填方式等。按药柱燃面变化规律不同可分为恒面性、增面性、减面性, 按燃烧面位置不同分为端燃型、内侧燃型、内外侧燃型, 按空间直角坐标系燃烧方式不同分为一维、二维、三维药柱, 而按药柱燃面结构特点不同又分为开槽管形、分段管形、外齿轮形管形、锥柱形、翼柱形、球形等。最常用的有管形、内孔星形及端燃型药柱。药柱的装填方式依推进剂种类及成型工艺不同分为自由装填式和贴壁浇注式。

点火装置由点火线路、发火管、点火药、药盒等组成。其作用是提供足够的点火能量, 建立一定的点火压力, 以便全面迅速地点燃推进剂, 并使其正常燃烧。点火装置的工作过程是首先通过点火线路把电发火管点燃, 然后把点火药包点燃, 再把推进剂点燃。理想的点火过程是一个瞬时全面点燃推进剂的过程。应当指出, 一个好的点火装置必须满足3 个条件: ①适当的点火药量;②一定的点火空间; ③具有一定强度的内装点火药包的点火药盒。

3.稳定装置

稳定装置用来保证火箭弹稳定飞行, 其稳定方式有尾翼式 (尾翼稳定)和涡轮式(旋转稳定) 两种。涡轮式火箭弹靠弹体绕弹轴高速旋转所产生的陀螺效应来保证飞行稳定。使弹体旋转的力矩由燃气从与弹轴有一定切向倾角的诸喷孔喷出所形成。尾翼式火箭弹靠尾翼装置, 使空气动力合力的作用点 (压力中心) 位于全弹质心之后, 形成足够大的稳定力矩来保证飞行稳定。

常规火箭弹的结构和外形介绍

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