一种航行器主动降载结构制造技术

本发明专利技术涉及一种航行器主动降载结构。包括航行器头部，航行器中段，航行器尾段，喷气整流阀，喷气通断阀和高压气瓶部分。其中，喷气整流阀位于航行器头部中心区域，为喷射出均匀高压气体的装置。喷气通断阀位于喷气整流阀的后部，连接着喷气整流阀和高压气瓶，控制着气流的通断，受航行器喷气控制系统的直接控制。高压气瓶位于喷气通断阀的后部，储存着产生超空泡所需要的全部高压气体。本发明专利技术将超空泡技术应用于航行器高速入水过程的降载问题，相比于传统的缓冲头帽和降载头型降载技术具有更优异的降载性能。本发明专利技术以高压压缩空气作为气源，相比于燃气喷气降载，系统更为紧凑小巧，更适合应用于中小型水下航行器。

An active load shedding structure of an aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种航行器主动降载结构
本专利技术涉及航行器高速入水降载领域，具体涉及一种航行器主动降载结构。
技术介绍
水下航行器在经由火箭助飞或飞机投放后将不可避免地经历入水过程。入水过程是一个速度快、时间短的瞬态过程，期间将对航行器产生巨大的冲击载荷。如果不通过一些技术手段进行降载，将对航行器的外形、结构、器件等造成显性或潜在的破坏。超空泡技术是一种非常有效的降载方法。俄罗斯最早提出了水下超空泡航行器的概念，通过将航行器包围在空泡之中，将航行器与水隔离开来，从而大大降低了航行器水下航行的阻力。超空泡减阻的基本原理是通过降低航行器周围流体介质的密度来实现的。通过人工通气，可以使自然空化的空泡面积增大，逐渐发展成为包围航行器的超空泡，并使空泡稳定。基于同样的原理，超空泡减阻可以应用于航行器入水阶段的降载，通过航行器头部喷气形成包裹空泡来降低冲击载荷。航行器高速入水降载技术是入水领域的核心技术之一，传统的降载技术包括使用脆性缓冲头帽、柔性缓冲头帽、应用冲击力小的特殊头型等方式。但以上技术的降载能力有限，随着入水速度的进一步增加，以上技术面临着失效的风险。申请公布号为CN109341443A的专利技术专利公布了一种基于反向喷气的导弹高速入水方法，该专利技术主要由燃气发生器、拉瓦尔喷管及长尾管组成。入水前，燃气发生器开始工作，产生的大量气体通过长尾管进入拉瓦尔喷管，经过拉瓦尔喷管加速到超音速喷出，从而在入水时将导弹包裹住。该方法利用导弹本身就携带燃料的特点，就地取材，可以为导弹高速入水提供保护；但应用于水下航行器时需要在本就非常紧凑的航行器内部放置一整套燃气发生和喷射系统，由此带来的重量、空间、性能成本是无法接受的。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种航行器主动降载结构，利用压缩气体代替燃气来进行工作，在入水瞬间生成包裹弹体的超空泡，应用超空泡技术解决入水降载问题，具有优良的降载性能和较小的工程代价，应用潜力较大。技术方案一种航行器主动降载结构，航行器为航行器头部、航行器中段和航行器尾段；其特征在于在航行器头部设置主动降载结构，包括喷气整流阀、喷气通断阀和高压气瓶，喷气整流阀安装在航行器头部的正中央，喷气整流阀上包含多个均匀分布的扁平形状的喷气孔，能够均匀的喷射气流；所述的均匀既包括各个喷气孔之间的喷射气流的均匀，也包括单个喷气孔在不同角度的喷射气流的均匀；喷气通断阀位于喷气整流阀的后方，连接着喷气整流阀和高压气瓶；喷气通断阀的状态受喷气控制系统的控制，当航行器即将触水时，喷气通断阀打开，喷气通断阀后侧的高压气瓶中的高压气体经由喷气通断阀和喷气整流阀喷出，形成包裹航行器的空泡，达到超空泡降载的目的。为了保证气流能喷射出并形成包围航行器的超空泡，开始空泡生成时的气体射流速度必须满足：式中：Pg——空泡内的气体压力，即空泡压力；ρg——气体密度；vg——气体速度；P∝——无穷远处水的压力；v∞——无穷远处水的速度；ρ——水的密度。有益效果本专利技术提出的一种航行器主动降载结构，包括航行器头部，航行器中段，航行器尾段，喷气整流阀，喷气通断阀和高压气瓶部分。其中，喷气整流阀位于航行器头部中心区域，为喷射出均匀高压气体的装置。喷气通断阀位于喷气整流阀的后部，连接着喷气整流阀和高压气瓶，控制着气流的通断，受航行器喷气控制系统的直接控制。高压气瓶位于喷气通断阀的后部，储存着产生超空泡所需要的全部高压气体。本专利技术将超空泡技术应用于航行器高速入水过程的降载问题，相比于传统的缓冲头帽和降载头型降载技术具有更优异的降载性能。本专利技术以高压压缩空气作为气源，相比于燃气喷气降载，系统更为紧凑小巧，更适合应用于中小型水下航行器。附图说明图1为一种航行器主动降载结构设计的整体示意图图2为一种航行器主动降载结构设计的局部视图附图标记说明：1-航行器头部、2-航行器中段、3-航行器尾段、4-喷气整流阀、5-喷气通断阀、6-高压气瓶。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：如附图1所示，本专利技术的应用对象为水下航行器。通常，水下航行器可以分为航行器头部1，航行器中段2，航行器尾段3。本专利技术在航行器头部1内设置主动降载系统，主动降载系统占用空间较小，不对整体布局产生大的影响。主动降载系统包括喷气整流阀4、喷气通断阀5和高压气瓶6。喷气整流阀4安装在航行器头部1的正中央，喷气整流阀4上包含多个均匀分布的扁平形状的喷气孔，能够均匀的喷射气流。这里的均匀既包括各个喷气孔之间的喷射气流的均匀，也包括单个喷气孔在不同角度的喷射气流的均匀。如图2所示，喷气通断阀5紧挨着喷气整流阀，位于喷气整流阀的后方。喷气通断阀5的状态受喷气控制系统的控制，当航行器即将触水时，喷气通断阀5打开，喷气通断阀5后侧的高压气瓶6中的高压气体经由喷气通断阀5和喷气整流阀4喷出，形成包裹航行器的空泡，达到超空泡降载的目的。此外，为了保证气流能喷射出并形成包围航行器的超空泡，喷射气体的压强必须大于航行器头部驻点处液体的压强。根据超空泡生成后的伯努利方程：式中：Pg——空泡内的气体压力，即空泡压力；ρg——气体密度；vg——气体速度；P∞——无穷远处水的压力；v∞——无穷远处水的速度；ρ——水的密度。由此可以估算开始空泡生成时的气体射流速度必须满足：因此，在工程实际中，喷射气体的压强应满足式②的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航行器主动降载结构，航行器为航行器头部(1)、航行器中段(2)和航行器尾段(3)；其特征在于在航行器头部(1)设置主动降载结构，包括喷气整流阀(4)、喷气通断阀(5)和高压气瓶(6)，喷气整流阀(4)安装在航行器头部(1)的正中央，喷气整流阀(4)上包含多个均匀分布的扁平形状的喷气孔，能够均匀的喷射气流；所述的均匀既包括各个喷气孔之间的喷射气流的均匀，也包括单个喷气孔在不同角度的喷射气流的均匀；喷气通断阀(5)位于喷气整流阀(4)的后方，连接着喷气整流阀(4)和高压气瓶(6)；喷气通断阀(5)的状态受喷气控制系统的控制，当航行器即将触水时，喷气通断阀(5)打开，喷气通断阀(5)后侧的高压气瓶(6)中的高压气体经由喷气通断阀(5)和喷气整流阀(4)喷出，形成包裹航行器的空泡，达到超空泡降载的目的。/n

【技术特征摘要】
1.一种航行器主动降载结构，航行器为航行器头部(1)、航行器中段(2)和航行器尾段(3)；其特征在于在航行器头部(1)设置主动降载结构，包括喷气整流阀(4)、喷气通断阀(5)和高压气瓶(6)，喷气整流阀(4)安装在航行器头部(1)的正中央，喷气整流阀(4)上包含多个均匀分布的扁平形状的喷气孔，能够均匀的喷射气流；所述的均匀既包括各个喷气孔之间的喷射气流的均匀，也包括单个喷气孔在不同角度的喷射气流的均匀；喷气通断阀(5)位于喷气整流阀(4)的后方，连接着喷气整流阀(4)和高压气瓶(6)；喷气通断阀(5)的状态受喷气控制系统的控制，当航行器即将触水时...

【专利技术属性】
技术研发人员：施瑶，宋保维，赵海瑞，潘光，黄桥高，曹永辉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61