鱼雷空投附件模块化设计探讨

帅智浩, 徐新栋, 李 兵, 赵 琪

鱼雷空投附件模块化设计探讨

帅智浩, 徐新栋, 李 兵, 赵 琪

(中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077)

传统鱼雷空投附件单一根据平台或雷型开展研制工作, 其研制周期长、成本高、使用保障困难。为解决以上问题, 文章首先对鱼雷空投附件吊挂鱼雷、稳定减速、解除待发绳约束、解除设定插头约束、空中止转和缓冲减阻等功能接口进行了梳理分析; 并借鉴产品模块化设计方法, 按照功能模块划分、模块系列化、模块组合的设计步骤, 分别形成了直升机、固定翼飞机和助飞平台带载不同鱼雷时的空投附件模块化设计方案; 最后给出了设计实例。鱼雷空投附件模块化设计思路可为空投附件工程研制提供参考。

鱼雷; 空投附件; 模块化

0 引言

鱼雷是由携载作战的平台在发现目标后发射入水, 在受控状态下自动航行, 用以攻击摧毁目标的水中武器[1]。随着制空权争夺的加剧和空中平台的蓬勃发展, 从空中到达预定水域进行反潜的空投鱼雷愈发受到重视[2]。鱼雷空投附件作为鱼雷同空中使用平台的连接纽带, 关乎到鱼雷能否从空中正常投放、按规定的参数入水, 进而完成其战斗使命。

鱼雷空投附件具有五方面的高使用要求: 鱼雷空投附件需要在特定高度及速度的组合条件下完成鱼雷与平台的分离, 同时保证鱼雷具有良好的初始分离状态, 为后续的空中弹道提供良好的输入条件, 投放/分离条件的确定直接影响鱼雷入水参数, 即投放/分离条件要求高; 鱼雷与平台分离后, 受雷体气动布局和气象风影响, 雷体会出现一定程度的俯仰、横滚和侧移, 随着各拉绳动作、降落伞打开, 雷伞系统(鱼雷和降落伞系统)需要在克服各种外力的耦合作用下, 实现雷体稳定减速降落, 即空中弹道稳定性要求高; 鱼雷入水时, 为保证鱼雷正常航行、雷内各组件可承受入水冲击过载, 空投附件需要完全同鱼雷分离, 并以规定的入水速度和入水角度入水, 入水后的姿态将直接影响到鱼雷能否顺利完成水下航行[3], 即入水姿态要求高; 在空投附件整个使用过程中, 除经历运输、贮存等环境外, 还要经历气象风、低温、起飞和降落、入水冲击等多种复杂环境, 能否耐受多种力学及气候环境直接关系到空投附件的功能实现[4], 即使用环境要求高; 鱼雷空投附件各组件安装在雷体不同位置, 在投放后必须按照一定的时序动作, 避免组件之间、空投附件同平台之间的交联干涉, 否则会直接威胁平台人员、使用平台和鱼雷安全, 即工作安全性要求高。

根据反潜作战需要, 鱼雷空投附件还需要满足直升机平台、固定翼飞机平台和助飞平台的搭载需求, 各平台的工作模式、挂载方式、接口形式以及投放/分离条件等均有所差别, 具体见表1。为满足各平台的使用需求, 形成了直升机用空投附件、固定翼飞机用空投附件和助飞鱼雷用空投附件3个系列。相比而言, 直升机用空投附件和固定翼飞机用空投附件组成相近, 因投放条件及工作模式不同, 组件的性能参数有所差异; 助飞鱼雷采用分离舱包覆鱼雷的方式替代了飞机吊装鱼雷飞行的方式, 并且受限于分离条件, 在飞行和入水过程中必须采取相应措施减阻缓冲, 所以助飞鱼雷用空投附件同飞机用空投附件在组成、结构、性能参数等方面均有区别。

表1 鱼雷空投附件在不同平台使用特点对比

随着各平台不断研发改进, 形成了一系列技术状态有所差异的鱼雷搭载平台, 从而对鱼雷空投附件的兼容性提出了更高的要求。以直升机平台为例, 2类最大起飞质量不同的直升机在投放高度、挂载方式、止动臂形式、挂载鱼雷数量等方面均不相同, 上述因素关系到鱼雷空投附件的质量、各拉绳长度、吊带解脱时机和各组件动作时序, 直接影响空投附件参数设计。

同时, 随着鱼雷型号的不断发展, 空投附件需要满足多平台带载多型鱼雷的使用需求, 单纯按平台或雷型进行空投附件的研制, 无疑会加长研制周期, 增加研制成本, 在造成资源浪费的同时, 给部队使用和保障带来诸多不便。目前国内缺乏关于鱼雷空投附件设计方法的研究, 作者结合工程研制经验, 提出了一种基于模块化的鱼雷空投附件设计思路, 在详细分析空投附件功能接口的基础上, 按照功能模块通用化、系列化和组合化的方式, 形成了不同平台带载不同鱼雷的空投附件设计方案, 为后续鱼雷空投附件的研制提供了借鉴。

1 功能接口分析

1.1 吊挂鱼雷

在直升机和固定翼飞机带载鱼雷起飞、飞行及降落过程中, 空投附件需将鱼雷稳固可靠地挂载在飞机挂架上, 为此设计有吊挂部件。

常用的吊挂部件形式有吊耳、导子和吊带, 如图1所示。吊耳固定在壳体上, 投放后吊耳翻转或缩回预留的凹槽内, 此吊挂部件需占用一定的雷体空间; 导子为直接固定在雷体表面上的横梁形式, 通过挂架上的抓手实现鱼雷挂载, 此吊挂部件会影响鱼雷的流体布局且要求发射管设计有相应的导向槽; 吊带为环绕雷体一周的弹性带, 在鱼雷投放后通过吊带拉绳拉脱锁紧机构的方式解除吊带对雷体的束缚, 吊带在弹力作用下远离鱼雷, 此吊挂部件机构设计相对复杂, 但不占用雷体空间和质量。对空间和质量有限、多平台使用的现代鱼雷而言, 空间和质量的节约可为雷内功能模块的使用提供更多可能, 故目前多采用吊带的吊挂方式。文中以吊带为例, 研究不同平台吊挂不同鱼雷时的功能需求差异。

图1 常用吊挂部件形式

吊带主要承力件为弹性带, 其应能承受螺栓拉紧时的预紧力和垂向过载, 且和鱼雷不发生轴向的相对窜动。弹性带主截面应力按式(1)进行计算, 轴向最小摩擦力按式(2)进行计算。弹性带主截面应力应小于材料的许用应力, 轴向最小摩擦力应大于鱼雷轴向过载, 且两者均留有足够的安全余量。

由式(1)和式(2)可知, 弹性带承载能力设计同鱼雷质量和预紧力矩直接相关, 而预紧力矩则由飞行条件决定。对于振动环境较好、起降及飞行过载偏小、投放速度较低的平台, 可选择厚度偏薄、主截面宽度较窄的弹性带; 对于振动环境恶劣、起降及飞行过载偏大、投放速度较高的平台, 可选择厚度偏厚、主截面宽度较宽的弹性带。在相同的飞行条件且鱼雷质量较大的情况下, 为降低主截面应力, 应选择厚度和宽度均较大的弹性带。

吊带通过其上固定的吊耳同飞机挂架连接。吊带拉绳一端连接在吊带的锁紧机构上, 另一端连接在飞机挂架上。在鱼雷投放后, 吊带拉绳解除吊带对雷体的束缚, 吊带弹离雷体, 吊带拉绳系留在挂架上。

1.2 稳定减速

由于鱼雷按水下航行性能设计流体布局, 在平台投放后雷体处于不稳定状态, 如不加以控制可能危害平台安全。且鱼雷以一定初速度投放, 在重力作用下雷体会不断加速, 以较大的速度入水, 从而造成雷内组件损坏, 必须通过增加稳定装置的方式实现开伞前及空中弹道段的稳定及减速, 使鱼雷按照规定的参数入水。以织物为主体的降落伞是常用的稳定减速部件[5-6], 因此稳定装置的设计重点是降落伞设计, 而降落伞设计的关键是伞型选择和伞衣面积确定。

无论使用何种平台进行鱼雷投放, 均希望获得较短的留空时间和稳定的减速效果, 因此应首先考虑稳定性好的降落伞。由于直升机投放鱼雷速度较低, 开伞冲击载荷较小, 为了在短时间内获得满意的减速效果, 直升机用空投附件通常采用阻力系数较大、易于加工的十字形伞, 无肋导向面伞或盘缝带伞等; 固定翼飞机和助飞平台同鱼雷分离时速度较高, 开伞冲击载荷较大, 所用空投附件多采用阻力系数和开伞动载系数均较小的平面带条伞。

在伞型确定之后, 降落伞的减速效果主要取决于降落伞伞衣面积。为获得满意的稳定减速效果, 保证鱼雷入水参数符合要求, 伞衣面积越大越好; 为增加攻击隐蔽性, 尽可能缩短鱼雷的留空时间, 且雷伞连接部位所承受的载荷在许可范围之内, 伞衣面积越小越好。在设计过程中, 通常按以下3个条件确定降落伞伞衣面积。

1) 按最不利入水条件确定伞衣面积, 即鱼雷以许可的最大入水角入水, 此时需要的最小伞衣面积为

2) 按最低投放高度下满足入水参数确定伞衣面积, 即鱼雷在最低高度投放并以要求的入水速度入水, 此时需要的最小伞衣面积为

3) 按瞬间开伞过载满足尾轴承载能力确定伞衣面积, 即在鱼雷开伞瞬间产生的最大轴向冲击力小于鱼雷尾轴的轴向承载能力, 此时允许的最大伞衣面积为

由式(3)~式(5)可知, 降落伞伞衣面积的确定同投放/分离条件、入水条件、鱼雷质量息息相关。直升机用空投附件选择较小的伞衣面积可满足减速入水要求, 固定翼飞机用空投附件需要更大的伞衣面积来实现高速、大高度投放条件下的鱼雷减速, 而助飞鱼雷用空投附件则需要在考虑高速分离过程中尾轴承载能力的情况下确定是否采用多级开伞方式。在尾轴承载能力允许的情况下, 随着鱼雷质量的增加, 伞衣面积应相应增大。

降落伞安装在稳定装置的伞包内, 在鱼雷投放后, 通过拉绳解除伞包束缚, 实现规定时刻开伞。直升机和固定翼飞机均采用开伞拉绳的形式, 开伞拉绳一端连接在伞包上, 另一端连接在挂架上, 在投放后开伞拉绳系留在挂架上; 助飞鱼雷用拉绳集成在开伞机构上, 使用时直接安装在分离舱壳体上, 在分离后拉绳系留在分离舱上。

稳定装置安装在鱼雷尾部的雷伞连接部件上, 连接方式随稳定装置解脱原理而有所差异。直升机投放速度较低, 所用降落伞体积较小, 通常选择对开式脱伞机构, 在保证小体量的同时利用入水冲击实现入水解脱, 连接方式为螺钉紧固。固定翼飞机和助飞鱼雷投放/分离速度较高, 在开伞时可能产生大于入水冲击的过载, 因此采用带延时保险的脱伞机构, 在规避开伞最大过载后解除脱伞保险, 通过敏感入水冲击实现入水解脱, 连接方式为钢珠紧固。

为满足鱼雷投放后姿态和入水参数要求, 考虑到直升机用降落伞作用时间有限, 直升机用空投附件还需设计提供尾部拉力的施力组件。施力组件安装在稳定装置上, 可根据需求调整在鱼雷尾部施加的拉力值以提供不同的初始俯仰力矩, 进而满足多型鱼雷的入水角度需求。施力组件另外一端连接在挂架上, 在鱼雷下落时, 通过拉绳完成尾部力矩施加。在鱼雷投放后, 施力组件拉绳部分系留在挂架上, 其余部分随稳定装置同鱼雷分离。

1.3 解除待发绳约束

雷上动力点火、控制系统启控及引信动作, 均需确认鱼雷与平台已经分离, 这就需要空投鱼雷同平台分离时拔出雷体上母线处的待发绳, 为雷内各系统提供分离信号, 因此空投附件应具备拉拔待发绳的功能。

通常采用开关拉绳直接拉拔待发绳的设计实现上述功能, 开关拉绳一端同待发绳相连, 另一端连接在挂架的爆控机构或分离舱壳体上。在鱼雷与平台分离后, 开关拉绳系留在挂架或分离舱上。

1.4 解除设定插头约束

平台带载鱼雷后, 通过机载武器系统的设定插头与鱼雷上的设定插座连接, 完成射前参数装订, 在鱼雷投放后需拉脱设定插头, 为此设计有设定拉绳。

通过控制设定拉绳系留点位置和长度, 可在满足规定拉拔力和拉拔角度的情况下拉脱设定插头。设定拉绳一端安装在鱼雷挂架或分离舱上, 一端固定在设定插座上, 在鱼雷与平台分离时, 借助鱼雷下坠的力完成设定插头拉拔。在鱼雷与平台分离后, 开关拉绳系留在挂架或分离舱上。

1.5 空中止转

在鱼雷投放后的空中弹道段, 应避免推进器转动造成鱼雷无法正常工作, 因此需要制止部件防止推进器空中转动, 兼顾改善雷体气动外形。

考虑直升机低速前飞及悬停投放的特点, 制止部件通常采用简易的制止圈形式, 而固定翼飞机投放和助飞鱼雷分离时需要抵抗更大的气动作用力, 制止部件通常采用整体成型的制止器形式, 通过制止器翼面设计可改善雷体气动布局。制止部件安装在鱼雷推进器上, 并固定在稳定装置上, 在入水时随稳定装置一起同鱼雷分离。

1.6 缓冲减阻

现代鱼雷多为自导鱼雷, 雷头的声学装置布置有换能器阵元。考虑到阵元布置空间的需求, 雷头线型只能设计为平端头形状。受限于此, 助飞鱼雷在高空完成鱼雷同平台的高速分离后, 雷头线型使得鱼雷在分离后的空中飞行阶段面临较大的气动阻力、在入水阶段面临较大的冲击力, 因此需要减少气动阻力、缓冲入水压力以保护雷内组件, 头帽应需而生。

头帽安装在鱼雷头部, 采用整流造型, 可有效降低飞行过程中的气动阻力和入水时头段承受的入水冲击。头帽在入水时碎裂, 实现同鱼雷分离。

2 模块化设计

2.1 模块化设计思路

模块是构成系统的具有某种特定功能和接口结构的典型通用独立单元, 具有相对独立性、相互柔性化及便于批产等特点[7-8]。模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块, 通过模块的选择和组合可以构成不同的产品, 以满足不同需求的设计方法[9-10]。

通过功能接口分析可知, 鱼雷空投附件具有相对独立的功能单元, 即实现挂载鱼雷的吊挂部件、实现稳姿减速的稳定装置、解除待发绳约束的开关拉绳、解除设定插头约束的设定拉绳、空中止转的制止部件、缓冲减阻的头帽、实现吊挂部件分离的吊带拉绳。同时, 鱼雷空投附件与鱼雷和平台的接口具有典型性, 在鱼雷和平台的研制过程中变化不大, 这为鱼雷空投附件模块化设计提供了可能。

借鉴上述设计理念, 结合空投附件实际研制情况, 总结得出了鱼雷空投附件模块化设计思路(见图2), 即: 首先依据使用需求进行功能划分, 明确空投附件应具备的全部功能, 并据此形成初步的功能模块; 结合平台使用特点, 将可以开展适应性改进的功能模块形成系列; 根据不同平台投放不同鱼雷的实际情况, 形成相适应的组合化设计方案。

图2 模块化设计思路

2.2 功能模块划分

根据功能接口分析, 对鱼雷空投附件进行功能模块划分, 结果见图3。划分好的鱼雷空投附件模块包括吊挂部件模块、吊带拉绳模块、开关拉绳模块、设定拉绳模块、开伞拉绳模块、稳定装置模块、施力组件模块、制止模块和头帽模块。

由于助飞鱼雷用于解脱伞包束缚的拉绳和固定翼飞机用开伞拉绳功能一致、接口相似, 因此将助飞鱼雷用拉绳从稳定装置上独立出来, 与固定翼飞机用开伞拉绳和直升机用开伞拉绳统一为开伞拉绳模块。

常用的鱼雷推进器有螺旋桨推进器和泵喷射推进器, 两者结构形式迥异, 制止部件无法直接满足两型推进器的止转需求, 需根据推进器形式进行安装上的适应性设计, 因此制止模块包括适用于螺旋桨推进器的制止模块和适用于泵喷射推进器的制止模块。

出于水密并具有良好水声性能的需要, 雷头外部硫化有透声橡胶, 为了保证良好的噪声性能, 硫化的透声橡胶沿鱼雷长度进行了延伸, 这为头帽安装带来了困难。为适应不同长度透声橡胶的鱼雷, 需对头帽在雷体上的限位形式进行改进, 为此将头帽模块分为滚轮头帽模块和固定垫头帽模块。滚轮头帽模块可通过滚轮将滑动摩擦转化为滚动摩擦, 降低头帽工作过程中自导头的承载压力, 避免损伤透声橡胶, 适用于长自导头(透声橡胶大); 固定垫头帽模块通过固定垫作用于非硫化橡胶表面, 可保证在一定轴向冲击载荷作用下的稳定连接, 适用于短自导头(透声橡胶面积小)。

图3 鱼雷空投附件功能模块划分

2.3 功能模块系列化

由于各平台在挂载方式、接口形式、投放/分离条件等方面有所差别, 只是进行功能模块划分, 无法完全满足各平台的使用需求。结合鱼雷空投附件研制现状, 可采用压缩精干方式[11]开展功能模块的系列化设计, 即在原有空投附件各组件的基础上进行压缩, 形成精干的规格系列。

直升机和固定翼飞机用空投附件均需要吊挂部件模块, 虽然直升机和固定翼飞机飞行和投雷条件不同, 但吊挂部件接口和功能一致, 通过合理的弹性带厚度和宽度设计, 在尺寸和质量允许的条件下可用较厚、较宽的弹性带替代较薄、较窄的弹性带, 即采用通用的吊带模块实现2种平台吊挂功能的兼容。

吊带通过吊带拉绳解脱其在雷体上的束缚, 直升机投放鱼雷时, 由于其携带武器较为单一, 在鱼雷下落一定距离后吊带拉绳直接拉脱锁紧机构、释放吊带即可; 固定翼飞机投放鱼雷时, 由于其武器舱内悬挂物较多, 且武器舱空间较大, 采用吊带拉绳直拉的方式会在武器舱内遗留较长的一段拉绳, 影响飞行安全, 为此借助降落伞打开时的气动力, 将吊带拉绳连接在降落伞和吊带锁紧机构之间, 采用伞开吊带的方式实现吊带释放。因此, 吊带拉绳模块包括适用于直接解脱吊带的吊带拉绳Ⅰ型和适用于伞开吊带的吊带拉绳Ⅱ型。

由于待发绳的拉拔具有拉拔力和拉拔角度要求, 在直升机使用时, 需要兼顾内挂、外挂2种挂载方式, 开关拉绳需要在雷体下落一定高度后拉脱待发绳且又不能在武器舱内留下过长的长度, 故开关拉绳主体设计为可伸缩形式; 在固定翼飞机使用时, 需要避免同挂架及吊带干涉, 开关拉绳主体设计为可弯折形式; 在助飞鱼雷使用时, 需要满足狭小空间的安装要求, 开关拉绳主体设计为直拉式。因此, 受限于平台挂载方式和接口形式的差异, 开关拉绳模块包括适用于直升机内挂和外挂的可伸缩式开关拉绳、适用于固定翼飞机的可弯折式开关拉绳和适用于助飞鱼雷的直拉式开关拉绳3个系列。

直升机和固定翼飞机使用时, 设定拉绳均连接在挂架上, 且2种状态下系留点位置同设定插座中心的距离相近, 考虑到设定拉绳在分离舱上的系留点位置可调整, 因此可通过设定拉绳系留点位置和长度设计兼容3种平台使用需求。

由于投放/分离条件和伞衣面积不同, 直升机用空投附件采用开伞拉绳直接拉开降落伞的方式, 即可保证雷机分离安全; 固定翼飞机和助飞鱼雷用空投附件采用开伞拉绳拉动延时开伞机构的延时开伞方式, 在雷伞系统离开平台一定距离后再打开降落伞。考虑到分离舱内部安装空间有限, 助飞鱼雷用开伞拉绳需采取一定的设计措施,以确保可从外部安装开伞拉绳且拉绳不打结。因此, 受限于投放/分离速度、伞衣面积和接口形式, 开伞拉绳模块包括适用于低速开伞的开伞拉绳Ⅰ型、适用于延时开伞的开伞拉绳Ⅱ型和适用于分离舱外部安装的开伞拉绳Ⅲ型。

由于投放条件不同, 直升机用稳定装置同固定翼飞机用稳定装置在降落伞设计、解脱原理等方面均不相同。固定翼飞机用稳定装置和助飞鱼雷用稳定装置在伞型选择、解脱原理等方面相一致, 主要差异在于是否采用多级开伞方式。因此, 稳定装置模块包括适用于低空、低速的稳定装置Ⅰ型, 适用于高度偏高、速度偏高的稳定装置Ⅱ型和适用于高空、高速的稳定装置Ⅲ型。

施力组件需满足不同雷型投放时的俯仰力矩需求, 故根据其施力大小形成系列。

由于直升机投放条件同固定翼飞机和助飞鱼雷的分离条件相差较大, 制止圈难以满足高速下的推进器制止需求, 而如果在低速下采用制止器制止形式, 则存在入水分离困难, 因此制止模块包括适用于低速的制止圈模块和适用于高速的制止器模块。

随着助飞鱼雷运载技术的发展, 超音速飞行成为头帽研制直接面临的问题, 现有头帽难以有效抵抗高马赫数飞行时的气流作用, 存在异常碎裂风险, 需通过头帽局部增强设计, 兼顾发射及飞行过程对鱼雷头部的保护作用和入水碎裂分离的功能。因此, 根据分离条件, 头帽模块包括跨音速头帽和超音速头帽。

综上, 鱼雷空投附件功能模块系列化的结果见表2。

表2 鱼雷空投附件模块系列化设计结果

2.4 组合化的鱼雷空投附件方案

在上述模块化和系列化的基础上, 分析得到了不同平台带载不同鱼雷时的鱼雷空投附件模块化设计方案, 具体见表3~表5。

上述组合化的鱼雷空投附件方案可以最大限度的利用通用化产品, 统筹设计资源, 提高产品的继承性。随着后续鱼雷和使用平台的发展, 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 设计实例

现通过设计实例详细说明鱼雷模块化空投附件设计思路对实际设计工作的指导意义。

1) 确定设计实例用飞机带载鱼雷的具体要求

根据设计实例用飞机使用特点确定其带载鱼雷的具体要求, 见表6。

表3 直升机带载不同鱼雷时的鱼雷空投附件模块化设计方案

表4 固定翼飞机带载不同鱼雷时的鱼雷空投附件模块化设计方案

表5 助飞平台带载不同鱼雷时的鱼雷空投附件模块化设计方案

表6 固定翼飞机带载鱼雷具体要求

2) 确定空投附件功能模块

根据上述要求, 结合不同平台使用特点, 可知该实例应根据固定翼飞机用空投附件开展设计工作。结合固定翼飞机用鱼雷空投附件模块化设计方案, 设计实例用飞机的空投附件应包括吊挂部件模块、吊带拉绳模块、开关拉绳模块、设定拉绳模块、稳定装置模块、制止模块和开伞拉绳模块。

3) 对比分析形成初步方案

对比表中规定的设计要求与现有固定翼飞机用空投附件的设计要求(见表1), 分析各功能模块是否满足使用要求, 以形成初步设计方案。

对吊挂部件模块使用需求进行分析, 由于该型飞机挂载载荷同典型空投鱼雷相一致, 接口形式同样为挂架连接, 投放速度不超过固定翼飞机投放速度, 因此采用通用的吊带可满足该型飞机挂载需求。对稳定装置模块使用需求进行分析, 由于该型飞机投放高度范围大于固定翼飞机投放高度范围, 且投放速度普遍低于固定翼飞机投放速度, 因此需要对稳定装置Ⅱ型的适应性进行分析, 包括降落伞涨满过程分析、弹道稳定性分析、入水参数分析等。如在降落伞涨满过程分析时发现降落伞涨满力不足以打开吊带的锁紧机构, 则优先考虑采用吊带拉绳Ⅰ型, 反之则选择吊带拉绳Ⅱ型。根据该型飞机投放条件及推进器特点, 优先选择适用于高空、高速的制止器。结合挂载方式、接口形式及载荷要求可初步判断, 可弯折式开关拉绳、通用设定拉绳、开伞拉绳Ⅱ型可满足使用需求。

4) 确定最终设计方案

通过仿真分析、台架试验、匹配试验等方式验证上述初步方案是否可行。对需要改进的模块, 按照“基础改进、向前兼容”原则开展具体的设计工作, 即尽可能的在现有空投附件模块的基础上进行适应性改进设计, 并在设计时考虑兼容已有模块的功能、接口, 实现模块的继承式发展, 进而形成最终的设计方案。

4 结束语

为解决鱼雷空投附件适用多平台带载多型雷使用的难题, 提出了基于模块化的鱼雷空投附件设计方法, 形成了直升机投放不同鱼雷的空投附件模块化设计方案、固定翼飞机投放不同鱼雷的空投附件模块化设计方案和助飞平台带载不同鱼雷的空投附件模块化设计方案, 并给出了设计实例, 对鱼雷空投附件研制具有一定的指导意义。后续将对产品系列化设计方法在鱼雷空投附件设计上的应用开展进一步研究。

[1] 尹韶平, 刘瑞生. 鱼雷总体技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2011.

[2] 李兵. 鱼雷用降落伞设计技术[J]. 鱼雷技术, 2004, 12(3): 37-40.Li Bing. Preliminary Discussion of Torpedo Parachute[J]. Torpedo Technology, 2004, 12(3): 37-40.

[3] 杨日杰, 郑强, 陈佳琪, 等. 空投鱼雷入水点影响因素研究[J]. 火力与指挥控制, 2017, 42(6): 71-73.Yang Ri-jie, Zheng Qiang, Chen Jia-qi, et al. Research on Influencing Factors of Airdrop Torpedo Water Entry Point[J]. Fire Control & Command Control, 2017, 42(6): 71-73.

[4] 张志民, 田树红, 曹小娟, 等. 鱼雷空投附件振动试验相关问题探讨[J]. 鱼雷技术, 2009, 17(4): 6-9.Zhang Zhi-min, Tian Shu-hong, Cao Xiao-juan, et al. Discussion about Vibration Test of Airborne Torpedo Accessories[J]. Torpedo Technology, 2009, 17(4): 6-9.

[5] 杜晓旭, 宋保维, 潘光. 带降落伞空投水雷空中弹道仿真分析[J]. 系统仿真学报, 2011, 23(9): 2018-2022.Du Xiao-xu, Song Bao-wei, Pan Guang. Aerial Trajectory Simulation and Analysis of Airdropped Mine with Parachute[J]. Journal of System Simulation, 2011, 23(9): 2018-2022.

[6] 张章, 王立武, 王文强, 等. 降落伞强度空投试验模型的气动-动力学特性仿真[J]. 航天返回与遥感, 2018, 39(1): 1-10.Zhang Zhang, Wang Li-wu, Wang Wen-qiang, et al. Numerical Simulation on Aerodynamic & Dynamic Characteristics of Parachute Airdrop Test Model[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2018, 39(1): 1-10.

[7] 范玢. 潜艇通信系统模块化设计研究[J]. 舰船科学与技术, 2009, 31(12): 86-89.Fan Fen. The Research on The Modular Design of Submarine Communication System[J]. Ship Science and Technology, 2009, 31(12): 86-89.

[8] 杨伟杰. 浅谈模块化理念在产品设计研究中的价值体现[J]. 工业设计, 2017(12): 14-16.Yang Wei-jie. The Analysis of the Modularization Concept’s Value in Product Design Research[J]. Industrial Design, 2017(12): 14-16.

[9] 贾延林. 模块化设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1993.

[10] 李福龙, 刘安心, 刘红良. 军用工程机械传动系统的模块化设计[J]. 工程机械, 2008, 39(3): 44-48.Li Fu-long, Liu An-xin, Liu Hong-liang. Modular Design for Drive Systems of Military Construction Machinery[J]. Construction Machinery and Equipment, 2008, 39(3): 44-48.

[11] 麦绿波. 系列化的理论和设计研究(中)[J]. 学术探讨, 2014(4): 57-60.Mai Lü-bo. Research on Serialization Theory and Design(Part B)[J]. Discussion about Science, 2014(4): 57-60.

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

帅智浩, 徐新栋, 李兵, 等. 鱼雷空投附件模块化设计探讨[J]. 水下无人系统学报, 2019, 27(5): 580-588.

2019-01-21;

2019-03-08.

帅智浩(1991-), 男, 硕士,研究方向为鱼雷总体技术.

(责任编辑: 陈 曦)