宋 斌

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引言

對于復合制導的空空導彈，由于在導引頭開機截獲目標前存中制導段，使導引頭對目標的截獲引入了中制導階段的誤差。為了提高截獲概率，要求在導彈發(fā)射前彈上慣導與機載慣導進行動基座對準，在空空導彈和機載火控系統(tǒng)之間建立一個統(tǒng)一的慣性坐標系，使機載火控系統(tǒng)向?qū)梻鬏數(shù)目偩€數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)鏈信息都統(tǒng)一在一個坐標系內(nèi)。為了提高機載火控系統(tǒng)與導彈內(nèi)建立的慣性坐標系之間的對準精度，降低導航誤差，對導彈系統(tǒng)的掛裝要提出懸掛姿態(tài)精度和位置精度等方面的要求。

為了滿足空空導彈懸掛精度的要求，通常采用的方法是經(jīng)過仔細論證和計算將懸掛精度分配給飛機、空空導彈和發(fā)射裝置，各個部分按照要求確保實現(xiàn)各自的要求指標，從而確保導彈懸掛后整個系統(tǒng)的懸掛精度。具體到發(fā)射裝置來說，就是要對發(fā)射裝置自身結(jié)構(gòu)及裝配精度進行合理的設計來滿足導彈分配給發(fā)射裝置的懸掛精度要求。翼尖發(fā)射裝置由于自身結(jié)構(gòu)和掛裝特點的特殊性，需要對其懸掛精度進行分析。

1 某翼尖發(fā)射裝置的特點

1.1 懸掛精度的定義

翼尖發(fā)射裝置固定安裝在飛機的翼尖掛點，用于懸掛和發(fā)射空空導彈。發(fā)射裝置與載機的機械接口位于發(fā)射裝置側(cè)面，有20個M8螺栓，30個M6螺栓，2個Φ12定位銷釘和1個Φ8定位銷釘，貼合面為上下兩凸臺面，如圖 1所示。

圖1 翼尖發(fā)射裝置示意圖

對發(fā)射裝置懸掛精度的要求具體可劃分為三部分：俯仰角、偏航角和滾轉(zhuǎn)角的角度誤差。如圖1中的坐標系，俯仰角為X向軸線在X、Y平面內(nèi)繞原點轉(zhuǎn)動的角度，用符號θ表示；偏航角為X向軸線在X、Z平面內(nèi)繞原點轉(zhuǎn)動的角度，用符號β表示；滾轉(zhuǎn)角為Z、Y平面繞X向軸線轉(zhuǎn)動的角度，用符號γ表示。

空空導彈對翼尖發(fā)射裝置提出的懸掛要求為俯仰角、偏航角誤差不超過±5′，橫滾角誤差不超過±10′。

1.2 翼尖發(fā)射裝置掛裝特點分析

目前發(fā)射裝置與飛機掛架之間較為常用的連接方式為“762 mm螺栓+止動平面”的形式[1]。這種連接形式主要由螺栓、螺栓根部的定位軸和止動平面組成，安裝發(fā)射裝置時，發(fā)射裝置上的止動平面與飛機掛架上的止動平面貼平，螺栓根部的定位軸與飛機掛架上的定位孔相配合。為滿足懸掛精度的具體要求，這種連接形式只需要對發(fā)射裝置上的兩個止動平面和飛機掛架上的兩個止動平面提出具體的平面度要求，為螺栓根部的定位軸與飛機掛架上的定位孔選擇合適的配合關(guān)系。而翼尖發(fā)射裝置固定安裝于飛機翼尖，貼合面即圖2中所示的凸臺面，位于發(fā)射裝置的側(cè)面。

圖2 發(fā)射裝置掛裝示意圖

通過兩種連接方式的比較，可以發(fā)現(xiàn)采用“螺栓+止動平面”的形式除了通過靠設計、零件加工和裝配調(diào)整來保證懸掛精度，還可以在螺栓蓋板和發(fā)射裝置殼體之間加入精度調(diào)節(jié)墊片調(diào)整懸掛精度，而翼尖發(fā)射裝置的凸臺面與殼體一體加工，屬于殼體零件的一部分，因此只能以機械加工來保證其懸掛精度。

結(jié)合翼尖發(fā)射裝置的掛裝與結(jié)構(gòu)特點和懸掛精度的定義可以得出該發(fā)射裝置懸掛精度的最終表現(xiàn)形式：以前、后銷釘孔中心軸線所在平面為水平基準平面，以凸臺平面所在平面為豎直基準面，從發(fā)射裝置在導彈前、后吊掛處的導軌面所在的平面及導彈前、后吊掛處的導軌中心平面組成的坐標面到基準面所產(chǎn)生的俯仰角、偏航角誤差不超過±5′，橫滾角誤差不超過±10′，分別用θ、β、γ表示。

1.3 影響懸掛精度的因素

發(fā)射裝置自身結(jié)構(gòu)及裝配精度影響著發(fā)射裝置的懸掛精度。根據(jù)懸掛精度的定義[2]和要求，為了控制懸掛精度，最終應落實在保證以下形位公差的要求：1)導彈前、后吊掛處的導軌面對前、后銷釘孔中心軸線所在平面有足夠的平行度；2)導彈前、后吊掛處的導軌中心平面對凸臺平面有足夠的平行度；3)導彈前、后吊掛處的導軌面對凸臺平面有足夠的垂直度。也就是說懸掛精度最終取決于凸臺面前、后銷釘孔中心軸線所在平面與導彈前、后吊掛處的導軌面，導彈前、后吊掛處的導軌中心平面的相對位置公差。

2 保證懸掛精度的主要措施2.1 翼尖發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)特點

翼尖發(fā)射裝置與載機的機械接口位于發(fā)射裝置側(cè)面，有20個M8螺栓，30個M6螺栓，2個Φ12定位銷釘和1個Φ8定位銷釘，如圖3所示。

圖3 殼體側(cè)面示意圖

考慮到加工的工藝性，導軌的尺寸公差、形位公差可以達到的尺寸如圖4所示。

導彈以前、后吊掛在發(fā)射裝置上定位，導彈吊掛位置航向間距為1366 mm，導軌面寬度為59 mm，凸臺面航向前后端面最大距離為1292 mm，高度方向上下端面最大距離為151 mm。

圖4 前后吊掛處導軌局部截面

2.2 加工方法

根據(jù)翼尖發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)特點可知，由于和懸掛精度密切相關(guān)的兩個凸臺面分屬于上下殼體，兩個殼體采用螺接形式連接，而銷釘孔分別加工在前、中、后墊塊上。由于在殼體裝配過程中會不可避免的產(chǎn)生各種裝配誤差，倘若在殼體加工中先將凸臺面按懸掛精度的誤差要求加工出來， 隨著裝配誤差的積累最終有可能導致懸掛精度不能滿足要求。因此應選擇在殼體組件裝配完成后再進行凸臺面和銷釘孔的加工，這樣可以完全消除殼體在裝配過程中產(chǎn)生的誤差影響。

選擇定位基準是加工前的一個重要內(nèi)容，定位基準選擇得正確與否，必然會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為了盡可能的減小導軌形位公差的影響，在凸臺面的加工時最好直接以導彈前、后吊掛處的導軌面為定位基準。因為在測量懸掛精度時是以凸臺面為測量基準來考核導軌面的位置公差，這樣令兩者互為基準可提高兩者的相互位置精度，避免因基準不重合產(chǎn)生的基準不重合誤差。為了排除基準要素即導彈前、后吊掛處的導軌面本身的形狀誤差對位置誤差的影響，基準要素本身要符合最小條件原則[3]。根據(jù)最小條件原則的定義：在確定理想要素的位置時，應使理想要素與實際要素相接觸，并使兩者的最大距離為最小。

為了滿足最小條件原則，在用銑床對其加工的過程中，在導彈前后吊掛處的導軌面下面墊“凸”型塞塊，如圖 5所示。裝夾時調(diào)整前后調(diào)整墊片，首先應該使前后調(diào)整墊片相對于導軌中心面分別位于兩邊，同時還要通過調(diào)整殼體組件的位置和調(diào)整墊片的數(shù)量來保證最終狀態(tài)下兩邊墊片厚度相同。根據(jù)導軌的加工精度，導軌下底面跟導軌面可以認為是完全平行的。這樣就是以水平面來體現(xiàn)基準面即導軌前后吊掛處導軌面的理想位置，而水平面就可以認為是銑床的加工水平基準面。調(diào)整后用壓板壓緊，應調(diào)整合適的壓緊力以減少殼體的變形，壓緊時在前后裝夾處用測量儀測量來防止殼體組件在壓緊過程中產(chǎn)生左右方向上的變形。

圖5 裝夾示意圖

2.3 懸掛精度計算

用X、Y、Z分別表示前后銷釘孔中心線所在平面對加工水平面的平行度、凸臺面對加工豎直面的平行度、凸臺面對加工水平面的垂直度(表1-表3)。

表1 對加工水平面的平行度

表2 對加工豎直面的平行度

表3 對加工水平面的垂直度

|θmax|=5′

Xmax=1261×tan5′=1.83

即前后銷釘孔中心線對加工水平面的平行度不大于1.83 mm，就能滿足俯仰角±5′。

|βmax|=5′

Ymax=1292×tan(5′-0.38′)=1.74

即凸臺面對加工豎直面的平行度不大于1.74 mm就能滿足偏航角±5′。式中β1為導軌側(cè)面與塞塊的間隙引起的偏航角度誤差。

|γmax|=10′

Zmax=151×tan10′=0.44

即凸臺面對加工水平面的垂直度不大于0.44 mm就能滿足滾轉(zhuǎn)角±10′。

實際加工精度完全可以滿足X、Y、Z的要求。根據(jù)加工精度可以在設計中對其分別要求控制在0.4、0.8、0.4，則懸掛精度分別可以控制在俯仰角±1.1′、偏航角±2.5′、滾轉(zhuǎn)角±9.1′。滿足懸掛精度的要求。

3 結(jié)論

本文針對翼尖發(fā)射裝置特殊的掛裝方式，對影響懸掛精度的因素進行了分析計算，為了減小、消除導軌形狀誤差對懸掛精度的影響，滿足懸掛精度的要求，提出了具體的加工方法，結(jié)果證明采用的方法有效解決了問題。本文計算數(shù)據(jù)可靠，對有懸掛精度要求的發(fā)射裝置設計具有一定的指導意義。