1、第七章第七章弹身的结构与设计弹身的结构与设计 7.1 7.1 概述概述 7.1.1 7.1.1 弹身的功用、弹身的设计要求弹身的功用、弹身的设计要求 弹身是导弹弹体的重要组成部分。它弹身是导弹弹体的重要组成部分。它的主要功用是用来装载战斗部、推进剂和的主要功用是用来装载战斗部、推进剂和各种仪器设备，连接弹翼、舵面、发动机各种仪器设备，连接弹翼、舵面、发动机等其它部件，并承受它们的载荷。等其它部件，并承受它们的载荷。7.1.1 7.1.1 弹身的功用、弹身的设计要求弹身的功用、弹身的设计要求v弹身常常设计成在地面上可以分离和不可弹身常常设计成在地面上可以分离和不可分离的若干个功能舱段，如战斗部舱
2、、仪分离的若干个功能舱段，如战斗部舱、仪器舱、燃料舱、发动机舱、火箭级间连接器舱、燃料舱、发动机舱、火箭级间连接过渡段等。过渡段等。v为了减小飞行阻力，弹身应具有良好的气为了减小飞行阻力，弹身应具有良好的气动外形，弹身的剖面形状通常为圆形。动外形，弹身的剖面形状通常为圆形。7.1.1 7.1.1 弹身的功用、弹身的设计要求弹身的功用、弹身的设计要求 弹身设计时，必须遵守导弹结构设计弹身设计时，必须遵守导弹结构设计的基本要求，由于弹身占导弹结构重量的的基本要求，由于弹身占导弹结构重量的比重很大，必须比重很大，必须特别注意减轻结构重量特别注意减轻结构重量。解决的主要办法是设计合理的结构，充分解决的
3、主要办法是设计合理的结构，充分利用弹身的空间利用弹身的空间容积利用率容积利用率。容积利用率高，意味着内部装载安排容积利用率高，意味着内部装载安排紧凑、结构重量轻。紧凑、结构重量轻。容积利用率容积利用率 弹身内部装载的充满程度可用弹身内部装载的充满程度可用容积利用率容积利用率表示表示：式中式中 舱段容积利用率；舱段容积利用率；内部装载的体积；内部装载的体积；舱段的容积。舱段的容积。VV舱段特殊的设计要求舱段特殊的设计要求（1）自动瞄准头头部壳体）自动瞄准头头部壳体 1 1）要求气动阻力小，有要求气动阻力小，有流线型流线型的外形及的外形及光滑光滑的表的表面；面；2 2）电磁波或红外线的透过性好电磁
4、波或红外线的透过性好，产生的畸变折射，产生的畸变折射小；小；3 3）保证自动瞄准头相对导弹轴线的准确位置；保证自动瞄准头相对导弹轴线的准确位置；4）有解决有解决气动加热气动加热影响的措施。影响的措施。（2）仪器舱）仪器舱的设计要求的设计要求1)1)保证内部装载仪器的正常工作条件，如气保证内部装载仪器的正常工作条件，如气压、温度、湿度和耐振性等要求；压、温度、湿度和耐振性等要求；2)2)仪器安装迅速，维护、修理、更换方便；仪器安装迅速，维护、修理、更换方便；（3）战斗部舱）战斗部舱 的设计要求的设计要求1)1)舱体结构不应妨碍战斗部威力的发舱体结构不应妨碍战斗部威力的发挥；挥；2)2)安装迅速，
5、固定可靠，有保证地面安装迅速，固定可靠，有保证地面操作人员安全的措施。操作人员安全的措施。7.1.2 弹身的受载特点弹身的受载特点 弹身和弹翼相比，主要差别在弹身不仅承受弹身和弹翼相比，主要差别在弹身不仅承受很大的很大的横向载荷横向载荷，而且要承受很大的，而且要承受很大的轴向载荷轴向载荷。（1 1）研究弹翼时，主要考虑垂直于此翼平面的气动）研究弹翼时，主要考虑垂直于此翼平面的气动载荷，对弹身来说垂直平面和水平平面内的载荷载荷，对弹身来说垂直平面和水平平面内的载荷都应该考虑都应该考虑;（2）对弹翼来说，它的主要载荷是分布的空气动力。）对弹翼来说，它的主要载荷是分布的空气动力。而对弹身，作用于弹身
6、内部装载物的而对弹身，作用于弹身内部装载物的质量力质量力、各、各个空气动力面传给的个空气动力面传给的空气动力和质量力、发动机空气动力和质量力、发动机和助推器传来的推力和和助推器传来的推力和起吊、运输、支承处起吊、运输、支承处的作的作用力等常以用力等常以集中力集中力的形式作用于弹身。的形式作用于弹身。对弹身来说，众多的集中力则是它的主要载对弹身来说，众多的集中力则是它的主要载荷。荷。7.2 弹身的结构型式及承力元件弹身的结构型式及承力元件 7.2.1 弹身的结构型式弹身的结构型式 基本结构型式常见的有：基本结构型式常见的有：薄壁结构、整体结薄壁结构、整体结构和构架式结构构和构架式结构。薄壁结构一
7、般也都是由薄壁结构一般也都是由纵（轴）向加强件纵（轴）向加强件（梁、桁条）、横向加强件（隔框）和蒙皮（梁、桁条）、横向加强件（隔框）和蒙皮组成。组成。薄壁结构弹身可分为薄壁结构弹身可分为硬壳式和半硬壳式结构硬壳式和半硬壳式结构。半硬壳式弹身结构型式又分为半硬壳式弹身结构型式又分为桁条式和梁式桁条式和梁式（桁（桁梁式）结构。梁式）结构。大型导弹的级间段常用构架式结构。大型导弹的级间段常用构架式结构。弹身结构型式弹身结构型式 表表7.2.1弹体结构型式分类弹体结构型式分类（1）梁式结构）梁式结构 1-蒙皮蒙皮 2-梁梁 3-隔框隔框（1）梁式结构）梁式结构 梁是承受轴向力和弯矩的主要受力元件。梁是
8、承受轴向力和弯矩的主要受力元件。当将整个弹身看作是支持在弹翼上的一根梁时，当将整个弹身看作是支持在弹翼上的一根梁时，可以看出，梁式结构中的所谓梁实际上只相当于可以看出，梁式结构中的所谓梁实际上只相当于翼梁的凸缘。翼梁的凸缘。梁式结构的蒙皮一般只用于承受作用在弹身上的梁式结构的蒙皮一般只用于承受作用在弹身上的局部气动载荷、剪力和扭矩局部气动载荷、剪力和扭矩，所以，所以蒙皮一般较薄蒙皮一般较薄 这种结构还包括一些横向元件这种结构还包括一些横向元件:前后端的隔框。前后端的隔框。（1）梁式结构）梁式结构优点优点:可以可以在梁间开大舱口在梁间开大舱口缺点缺点:蒙皮的材料不易充分利用。蒙皮的材料不易充分利
9、用。当弹身的某个舱段作用有较大的纵向当弹身的某个舱段作用有较大的纵向集中力时，或为了开大型舱口，常用这种集中力时，或为了开大型舱口，常用这种结构形式。结构形式。（2）桁条式结构）桁条式结构 1 桁条桁条 2 蒙皮蒙皮 3 普通框普通框 4 加强框加强框（2）桁条式结构）桁条式结构 桁条布置较密桁条布置较密，并能提高蒙皮的临界应力，从而使蒙皮除，并能提高蒙皮的临界应力，从而使蒙皮除了能承受弹身的剪力和扭矩外还能参与桁条一起了能承受弹身的剪力和扭矩外还能参与桁条一起承受弹身承受弹身的轴向力和弯矩的轴向力和弯矩。与梁式结构相比，这种结构的材料大部分分布在与梁式结构相比，这种结构的材料大部分分布在弹身
10、剖面弹身剖面的最大高度的最大高度上，当结构重量相同时，这种结构的弯曲和扭上，当结构重量相同时，这种结构的弯曲和扭转刚度大。转刚度大。缺点是舱体上缺点是舱体上不宜开大型舱口不宜开大型舱口，这是因为大型舱口会切断，这是因为大型舱口会切断较多的主要受力元件较多的主要受力元件桁条，为了弥补由于开口引起强桁条，为了弥补由于开口引起强度的削弱，开口处需要加强，这要增加结构重量；度的削弱，开口处需要加强，这要增加结构重量；由于桁条剖面比梁剖面弱得多，由于桁条剖面比梁剖面弱得多，不宜传递较大的纵向集中不宜传递较大的纵向集中力。力。（3）桁梁式结构）桁梁式结构 图图7.2.3 桁梁式结构桁梁式结构 桁梁式结构桁
11、梁式结构桁梁式结构：桁梁式结构：梁式结构、桁条式结构梁式结构、桁条式结构的折衷结构，的折衷结构，由由较弱的梁（也称桁梁）和桁条、蒙皮、隔框组较弱的梁（也称桁梁）和桁条、蒙皮、隔框组合合而成，见图而成，见图7.2.3。轴向力和弯矩主要由梁和桁条共同承受，蒙皮只轴向力和弯矩主要由梁和桁条共同承受，蒙皮只承受剪力和扭矩。承受剪力和扭矩。结构特点是便于桁梁之间开舱口，能充分发挥各结构特点是便于桁梁之间开舱口，能充分发挥各构件的承载能力，结构重量较轻。构件的承载能力，结构重量较轻。适用于大型导适用于大型导弹弹。(4)硬壳式结构硬壳式结构 1 1 蒙皮蒙皮 2 2 隔框隔框 图图7.2.4 硬壳式结构硬壳
12、式结构(4)硬壳式结构硬壳式结构 特点：没有纵向加强元件，仅由特点：没有纵向加强元件，仅由蒙皮和隔框蒙皮和隔框组成。组成。构造简单，装配工作量少，气动外形好，容易保构造简单，装配工作量少，气动外形好，容易保证舱段的密封，有效容积大；证舱段的密封，有效容积大；缺点是承受纵向集中力的能力较弱，不宜开舱口，缺点是承受纵向集中力的能力较弱，不宜开舱口，若必须开口，一般均应采用受力式口盖以补偿挖若必须开口，一般均应采用受力式口盖以补偿挖去的蒙皮。去的蒙皮。适用于适用于直径较小直径较小的弹身，这是因为圆柱形蒙皮的的弹身，这是因为圆柱形蒙皮的临界应力（，式中为蒙皮材料的弹性模量；为蒙临界应力（，式中为蒙皮材
13、料的弹性模量；为蒙皮厚度；为弹身直径。）随直径的加大而降低，皮厚度；为弹身直径。）随直径的加大而降低，弹径越大，材料的利用率越低，结构重量越大。弹径越大，材料的利用率越低，结构重量越大。（5）整体结构）整体结构 将蒙皮和骨架（梁、框、桁条）元件加工将蒙皮和骨架（梁、框、桁条）元件加工成一体成一体 除了具有半硬壳式结构的优点外，还具有除了具有半硬壳式结构的优点外，还具有强度、刚度好，结构整体性好，装配工作强度、刚度好，结构整体性好，装配工作量少，外形质量高等量少，外形质量高等优点。优点。常要受加工条件限制，主要用于常要受加工条件限制，主要用于直径不大直径不大的战术导弹舱体的战术导弹舱体。（5）整
14、体结构）整体结构整体结构舱段具体型式主要有：整体结构舱段具体型式主要有：机械加工圆筒结构机械加工圆筒结构 铸造结构铸造结构 机械加工或化铣钣材焊接结构机械加工或化铣钣材焊接结构 旋压壳体结构等。旋压壳体结构等。（5）整体结构）整体结构1）机械加工圆筒结构）机械加工圆筒结构 一般是由一般是由厚壁管材作为毛坯厚壁管材作为毛坯，经过机械加，经过机械加工而成，如图工而成，如图7.2.5所示。所示。在在空空空导弹，反坦克导弹、小型地空导弹，反坦克导弹、小型地空空导弹导弹上主要采用这种结构。上主要采用这种结构。图图7.2.5 机械加工圆筒结构机械加工圆筒结构（5）整体结构）整体结构2 2）机械加工或化铣钣
15、材焊接结构）机械加工或化铣钣材焊接结构 由几块通过机械加工铣切或化学铣切成形的壁板由几块通过机械加工铣切或化学铣切成形的壁板弯曲后焊接而成的，弯曲后焊接而成的，如图如图7.2.6所示所示。舱体内表面有舱体内表面有纵向和横向加强筋纵向和横向加强筋，分别起桁条和，分别起桁条和框的作用。框的作用。在受集中力较大处或开口周围布置了较强的加强在受集中力较大处或开口周围布置了较强的加强筋。筋。图图7.2.6所示是由四块壁板焊接而成的整体结所示是由四块壁板焊接而成的整体结构，工艺过程如图中箭头所示。构，工艺过程如图中箭头所示。板弯焊接整体结构板弯焊接整体结构图图7.2.6 板弯焊接整体结构板弯焊接整体结构
16、返回返回整体结构的设备舱整体结构的设备舱 图图7.2.7所示所示的结构是由四块机械加工铣切的镁合的结构是由四块机械加工铣切的镁合金壁板弯曲后焊接而成的整体结构设备舱金壁板弯曲后焊接而成的整体结构设备舱 内装高压气瓶、自动驾驶仪、无线电控制仪等设内装高压气瓶、自动驾驶仪、无线电控制仪等设备备 为装折维护设备方便，舱体开有约占舱段半周的为装折维护设备方便，舱体开有约占舱段半周的大开口，口盖和舱体有强而方便的连接，以保证大开口，口盖和舱体有强而方便的连接，以保证口盖参加舱体总体受力。口盖参加舱体总体受力。这种结构适合于中等直径战术导弹的设备舱、舵这种结构适合于中等直径战术导弹的设备舱、舵机舱等。机舱
17、等。整体结构设备舱整体结构设备舱图图7.2.7 整体结构设备舱整体结构设备舱 返回返回3）铸造结构 图7.2.8是铸造整体结构。为保持外表面的质量和尺寸精度，常对外表面和两端连接处进行机械加工，这种结构适合于各种中等弹径的舱段。图图7.2.8 铸造整体结构铸造整体结构返回返回铸造整体结构舵机舱铸造整体结构舵机舱 图图7.2.9是铸造整体结构的舵机舱。内装自是铸造整体结构的舵机舱。内装自动驾驶仪、蓄压器、舵机系统等，舱外安动驾驶仪、蓄压器、舵机系统等，舱外安装全动弹翼和脱落插头，舱段有较多的开装全动弹翼和脱落插头，舱段有较多的开口，不仅结构复杂，且处于全弹受力最大口，不仅结构复杂，且处于全弹受力
18、最大部位，舱段内设多个中间框以安装各种设部位，舱段内设多个中间框以安装各种设备。设备自身密封，舱段实施水密，为保备。设备自身密封，舱段实施水密，为保持舱内干燥，装有防潮砂罐和指示器。持舱内干燥，装有防潮砂罐和指示器。图图7.2.9 铸造整体结构舵机舱铸造整体结构舵机舱 返回返回4）旋压结构）旋压结构 通过金属通过金属旋压加工方法旋压加工方法形成的舱体结构。形成的舱体结构。金属旋压是通过毛坯旋转与施加的外力两者联合作用促使金属旋压是通过毛坯旋转与施加的外力两者联合作用促使金属毛坯或预成型毛坯产生塑性变形的成型技术，它是制金属毛坯或预成型毛坯产生塑性变形的成型技术，它是制造各种筒体、锥体、半球体等
19、空心回转体零件的有效方法。造各种筒体、锥体、半球体等空心回转体零件的有效方法。导弹舱体一般为导弹舱体一般为空心筒形件或锥形件空心筒形件或锥形件，宜于采用这类成型，宜于采用这类成型工艺。工艺。国内外导弹舱体已开始采用旋压舱段，国外主要用于固体国内外导弹舱体已开始采用旋压舱段，国外主要用于固体发动机外壳发动机外壳 旋压结构舱体可分为旋压结构舱体可分为内旋压舱体和外旋压舱体内旋压舱体和外旋压舱体，本节重点，本节重点叙述内旋压舱体。叙述内旋压舱体。内旋压舱内旋压舱（a a）舱段整体性好）舱段整体性好 其整体性仅比铸铝舱略低。内旋压壳体为舱段主体，只须铆上部分其整体性仅比铸铝舱略低。内旋压壳体为舱段主体
20、，只须铆上部分口框、支架即成舱体。口框、支架即成舱体。（b b）强度刚度大）强度刚度大 结构强度比铸铝舱、铆接舱都高。结构强度比铸铝舱、铆接舱都高。（c c）气动性能好）气动性能好 内旋压舱的外形准确度、对称性、表面质量都很高。内旋压舱的外形准确度、对称性、表面质量都很高。（d d）工装通用性好）工装通用性好 主要工装为一套主要工装为一套旋压模具旋压模具，可适用于外径相同的各舱段，且产品，可适用于外径相同的各舱段，且产品尺寸可以自由调整，设计更改和改型设计方便。尺寸可以自由调整，设计更改和改型设计方便。（6）构架式结构 多级火箭级间过渡段常用构架式结构。多级火箭级间过渡段常用构架式结构。构架式
21、结构又称构架式结构又称杆系结构杆系结构，是由端框和数，是由端框和数根杆形材料焊接而成的开敞式刚性构架。根杆形材料焊接而成的开敞式刚性构架。如图如图7.2.12（a）所示，这种结构主要所示，这种结构主要用作火箭级间载荷的传递，发动机工作初用作火箭级间载荷的传递，发动机工作初期产生的高热气体顺畅，排出弹体。图期产生的高热气体顺畅，排出弹体。图7.2.12（b）为类似结构。）为类似结构。图图7.2.12 构架式结构构架式结构 返回返回7.2.2 弹身主要承力元件及其功用弹身主要承力元件及其功用 隔框可分为普通框、加强框、连接框三类。普通框只起支持蒙皮、桁条，维持弹身外形的作用，作用载荷较小，一般可用
22、铝板材压制而成。板材厚度按工艺要求确定时，强度往往有剩余，因此框缘上允许挖制穿越桁条的缺口，如图7.2.13（a）所示。框缘剖面形状常见的有形、形、形等（图7.2.13（b）。图图7.2.13 普通框普通框 返回返回装配式加强框装配式加强框 加强框除了加强框除了维持弹身外形维持弹身外形，其主要的功用是承受，其主要的功用是承受弹身的横向集中载荷。弹身的横向集中载荷。它的构造也可分为它的构造也可分为装配式和整体式装配式和整体式两类。装配式两类。装配式的加强框的加强框如图如图7.2.14所示。该框由框缘、腹板、加所示。该框由框缘、腹板、加强件三部分装配而成，加强件用以直接承受横向强件三部分装配而成，
23、加强件用以直接承受横向集中力，以改善框的受力形式，腹板可以提高框集中力，以改善框的受力形式，腹板可以提高框的强度与刚度。的强度与刚度。图图7.2.14 装配式加强框装配式加强框 返回返回整体式加强框整体式加强框 整体式加强框多用整体式加强框多用铸件或锻件铸件或锻件机械加工而机械加工而成。成。如图如图7.2.15所示所示。连接框实际上也是加强框，由于它用在弹连接框实际上也是加强框，由于它用在弹身舱段间的连接部位，所以又称为连接框。身舱段间的连接部位，所以又称为连接框。为了提高连接框在垂直框平面方向的刚度，为了提高连接框在垂直框平面方向的刚度，常用增加框缘剖面的尺寸，特别是加长沿常用增加框缘剖面的
24、尺寸，特别是加长沿弹身轴线方向的尺寸来实现。弹身轴线方向的尺寸来实现。图图7.2.15 整体式加强框整体式加强框 返回返回7.3 弹身结构设计中的几个问题弹身结构设计中的几个问题 弹身设计是以弹身设计是以舱段舱段为设计单元的。为设计单元的。舱段的设计不仅要解决好舱段内部的构造舱段的设计不仅要解决好舱段内部的构造设计问题，作为弹身的一个组成部分，在设计问题，作为弹身的一个组成部分，在结构布局上还要解决好诸如载荷的传递、结构布局上还要解决好诸如载荷的传递、舱段间的连接以及外形等方面与相邻舱段舱段间的连接以及外形等方面与相邻舱段协调一致的问题。协调一致的问题。7.3.1 纵、横结构元件的布置纵、横结
25、构元件的布置 纵向元件纵向元件的布置与相邻舱段传来的轴向载荷的大小与的布置与相邻舱段传来的轴向载荷的大小与分布、内部装载的安装位置以及舱口的位置有关。分布、内部装载的安装位置以及舱口的位置有关。一般有轴向集中力作用的部位和舱口的两侧都应布置纵向一般有轴向集中力作用的部位和舱口的两侧都应布置纵向加强元件，如某海防导弹纵向连有助推器（加强元件，如某海防导弹纵向连有助推器（图图7.3.1），其），其轴向推力通过球头传给弹身。在弹身相应的部位应布置一轴向推力通过球头传给弹身。在弹身相应的部位应布置一根纵梁，承受和传递轴向推力。根纵梁，承受和传递轴向推力。一般为使生产制造方便，纵向元件应沿周向均匀布置，
26、然一般为使生产制造方便，纵向元件应沿周向均匀布置，然后可根据内部装载安装位置的要求和开口的要求，适当调后可根据内部装载安装位置的要求和开口的要求，适当调整一些纵向元件的位置，或者增加特殊的加强元件。整一些纵向元件的位置，或者增加特殊的加强元件。总之，纵梁主要承受弹身纵轴方向的集中力，如发动总之，纵梁主要承受弹身纵轴方向的集中力，如发动机和助推器的推力、战斗部的轴向惯性力等。纵梁长度一机和助推器的推力、战斗部的轴向惯性力等。纵梁长度一般以集中力扩散到弹身蒙皮受力均匀时为宜。般以集中力扩散到弹身蒙皮受力均匀时为宜。1 1 弹身弹身 2 2 助推器助推器 3 3 球头球头 4 4 纵梁纵梁 5 5
27、巢座巢座 6 6 支架支架 7 7 螺母螺母图图7.3.1 承受轴向集中力的纵梁承受轴向集中力的纵梁 返回返回横结构元件的布置横结构元件的布置 普通隔框也应均匀布置，但弹身两框之间的框距对弹身的普通隔框也应均匀布置，但弹身两框之间的框距对弹身的刚度和总体失稳临界应力有较大的影响，一般隔框间距以刚度和总体失稳临界应力有较大的影响，一般隔框间距以能将相应舱体简化为短筒状态为宜。能将相应舱体简化为短筒状态为宜。在有横向集中力作用的部位，如各种翼面的接头处、大中在有横向集中力作用的部位，如各种翼面的接头处、大中型舱口的两端处、舱段对接处、设计分离面处以及弹内设型舱口的两端处、舱段对接处、设计分离面处以
28、及弹内设备的支座处等均应布置加强框。为了简化结构和减少质量，备的支座处等均应布置加强框。为了简化结构和减少质量，在总体安排时要考虑在总体安排时要考虑“一框多用一框多用”的原则。的原则。对整体结构来说，纵、横加强筋特别是安装设备的支座，对整体结构来说，纵、横加强筋特别是安装设备的支座，可以根据需要进行布置，并在整体结构上直接加工出来。可以根据需要进行布置，并在整体结构上直接加工出来。与装配式结构相比，其装配工作量少，元件的布置可以更与装配式结构相比，其装配工作量少，元件的布置可以更为合理。为合理。7.3.2 相邻舱段的受力协调问题相邻舱段的受力协调问题 为了使弹身相邻舱段之间传力路线最短，通常可
29、采取如为了使弹身相邻舱段之间传力路线最短，通常可采取如下措施：下措施：（1）如果相邻舱段都具有纵向元件时，应使纵向元件对应）如果相邻舱段都具有纵向元件时，应使纵向元件对应安排，使之具有连续性。安排，使之具有连续性。图图7.3.2所示所示为两相邻舱段的纵向为两相邻舱段的纵向加强元件（梁）对应安排的例子，它们布置在同一直线上，加强元件（梁）对应安排的例子，它们布置在同一直线上，并通过梁上的连接接头与加强框用螺栓相互连接起来。这并通过梁上的连接接头与加强框用螺栓相互连接起来。这样传力路线短，结构重量轻。样传力路线短，结构重量轻。（2 2）相邻舱段尽可能采用相同或相近的结构形式。例如与）相邻舱段尽可能
30、采用相同或相近的结构形式。例如与受力式贮箱相邻的舱段。由于贮箱只宜承受分布的轴向载受力式贮箱相邻的舱段。由于贮箱只宜承受分布的轴向载荷，因此与之相邻的舱段宜采用硬壳式结构、桁条式结构荷，因此与之相邻的舱段宜采用硬壳式结构、桁条式结构或整体结构，而不宜用梁式结构。或整体结构，而不宜用梁式结构。1 1、4 4 蒙皮蒙皮 2 2、5 5 梁梁 3 3 螺栓螺栓 6 6、9 9 连接接头连接接头 7 7、8 8 相邻舱段的端框相邻舱段的端框图图7.3.2 两舱段的梁对应安排两舱段的梁对应安排 返回返回（3）若由于条件限制，不能采用相近结构型式时，构造上则应采取）若由于条件限制，不能采用相近结构型式时，
31、构造上则应采取措施保证相邻舱段间受力协调。若相邻舱段之间发生了分布力和集中措施保证相邻舱段间受力协调。若相邻舱段之间发生了分布力和集中力相互传递的矛盾时，应采取构造措施，使集中力转化为分布力后再力相互传递的矛盾时，应采取构造措施，使集中力转化为分布力后再传递给相邻舱段。方法之一是增加对接框的刚度，这种方法的缺点是传递给相邻舱段。方法之一是增加对接框的刚度，这种方法的缺点是若要把集中力分散得很均匀，必须把对接框设计得很强，结构重量要若要把集中力分散得很均匀，必须把对接框设计得很强，结构重量要增加。另一种方法是利用力的增加。另一种方法是利用力的“参与参与”原理，在集中力作用处布置变原理，在集中力作
32、用处布置变剖面的纵向元件。剖面的纵向元件。如图如图7.3.3所示所示的某地的某地-空导弹助推器与连接舱的连空导弹助推器与连接舱的连接简图。为了使连接舱承受和扩散助推器的推力，舱上布置了一个加接简图。为了使连接舱承受和扩散助推器的推力，舱上布置了一个加强框和四根变剖面梁。由于该元件的剖面由大变小，使蒙皮逐渐参与强框和四根变剖面梁。由于该元件的剖面由大变小，使蒙皮逐渐参与承力，一段距离后就可以将集中力均匀分散给蒙皮。因舱体有锥度，承力，一段距离后就可以将集中力均匀分散给蒙皮。因舱体有锥度，梁的轴线与集中力梁的轴线与集中力R的轴线不重合，集中力的轴线不重合，集中力R在作用点处可以分解为在作用点处可以
33、分解为垂直于舱体轴线的分量垂直于舱体轴线的分量R2和沿梁轴线方向的分量和沿梁轴线方向的分量R1。横向集中力。横向集中力R2由由加强框承受和扩散，框腹板能够提高框平面内的刚度；纵向集中力加强框承受和扩散，框腹板能够提高框平面内的刚度；纵向集中力R1由变剖面梁来承受和扩散，经过一段均匀化长度，至由变剖面梁来承受和扩散，经过一段均匀化长度，至a-b剖面时就被剖面时就被转化为蒙皮剖面上均匀分布的正应力了。转化为蒙皮剖面上均匀分布的正应力了。1 1 连接舱连接舱 2 2 加强框加强框 3 3 变剖面梁变剖面梁 4 4 助推器助推器 5 5 腹板腹板图图7.3.3 助推器与连接舱的连接简图助推器与连接舱的
34、连接简图 返回返回7.3.3 弹身的开口问题弹身的开口问题 为满足对弹内设备的安装使用、维护等要求，特别是为满足对弹内设备的安装使用、维护等要求，特别是大、中型弹身上，往往要开大小不等和形状不同的各种舱大、中型弹身上，往往要开大小不等和形状不同的各种舱口。口。如萨姆如萨姆-2导弹就有大小舱口导弹就有大小舱口19个，大的如仪器舱舱口，尺个，大的如仪器舱舱口，尺寸为，小的如观察孔，其直径只有几十毫米。寸为，小的如观察孔，其直径只有几十毫米。在大、中型舱口的开口部位，蒙皮、桁条、甚至隔框均有在大、中型舱口的开口部位，蒙皮、桁条、甚至隔框均有可能被切断，构造上应采取补偿措旋，如构造形式上可以可能被切断
35、，构造上应采取补偿措旋，如构造形式上可以采用梁式结构，也可以在开口处布置加强口框，或采用受采用梁式结构，也可以在开口处布置加强口框，或采用受力式口盖来补偿因开口所引起的削弱。力式口盖来补偿因开口所引起的削弱。根据舱口的口盖是否参加舱体总体受力，可分为受力式和根据舱口的口盖是否参加舱体总体受力，可分为受力式和非受力式两种口盖。非受力式两种口盖。（1）受力式口盖）受力式口盖 受力式口盖受力式口盖：口盖参加舱体总体受力和传力：口盖参加舱体总体受力和传力 应保证两个条件：应保证两个条件：1.1.口盖本身需具有足够的强度；口盖本身需具有足够的强度；2.2.口盖与舱体的连接应保证可靠地将舱体在舱口部口盖与
36、舱体的连接应保证可靠地将舱体在舱口部位的载荷通过舱盖传递出去。位的载荷通过舱盖传递出去。受力式口盖结构上的考虑受力式口盖结构上的考虑 完全受力的口盖为了能完全替补舱体上被挖去的部完全受力的口盖为了能完全替补舱体上被挖去的部分，结构上分，结构上1.1.大致都采取与舱体相同或相近的结构大致都采取与舱体相同或相近的结构;2.2.稍有加强（如增加边框，加厚蒙皮等），纵、横骨架的稍有加强（如增加边框，加厚蒙皮等），纵、横骨架的布置则应与舱体骨架一一对应布置则应与舱体骨架一一对应;3.3.口盖与舱口的口框用连接件相连（口盖与舱口的口框用连接件相连（图图7.3.4（a）。）。4.4.沿纵向接合缝，连接件布置
37、较密，以便传递剪力和扭矩，沿纵向接合缝，连接件布置较密，以便传递剪力和扭矩，横向接合缝的接头应使舱盖上的纵向元件与舱体上的纵横向接合缝的接头应使舱盖上的纵向元件与舱体上的纵向元件紧密相连。向元件紧密相连。5.5.为了使接头能够传较大的力，常用螺栓连接。这样的结为了使接头能够传较大的力，常用螺栓连接。这样的结合缝可以保证舱体的载荷能通过舱盖直接传递。合缝可以保证舱体的载荷能通过舱盖直接传递。1 1 舱体舱体 2 2 口盖口盖 3 3 螺钉螺钉 4 4 托板螺母托板螺母 5 5 螺栓螺栓图图7.3.4 口盖与舱口的连接口盖与舱口的连接 返回返回“萨姆萨姆-2”导弹仪器舱上的大型受力式口盖导弹仪器舱
38、上的大型受力式口盖 如图如图7.3.5 所示所示，口盖结构与舱体一致口盖结构与舱体一致，都是，都是整体结构。整体结构。1.1.为了使舱盖与舱体的外形、结构能协调一致，舱为了使舱盖与舱体的外形、结构能协调一致，舱盖是从整舱体上切割下来的：横向切割掉的宽度盖是从整舱体上切割下来的：横向切割掉的宽度（切刀的宽度），可以由切割下的舱盖的加工余（切刀的宽度），可以由切割下的舱盖的加工余量来补偿，使舱口与口盖的长度一致，纵向的切量来补偿，使舱口与口盖的长度一致，纵向的切刀宽度（即出现了纵向缝隙），用垫片来补偿。刀宽度（即出现了纵向缝隙），用垫片来补偿。2.2.口盖上的纵、横加强筋保证了口盖本身的强度和口盖
39、上的纵、横加强筋保证了口盖本身的强度和刚度。刚度。“萨姆萨姆-2”导弹仪器舱上的大型受力式口盖导弹仪器舱上的大型受力式口盖3.3.口盖与舱体通过口盖周缘的连接螺栓与销钉来口盖与舱体通过口盖周缘的连接螺栓与销钉来连接，口盖两端、即和端的连接接头承受舱体连接，口盖两端、即和端的连接接头承受舱体的弯矩、轴向力、剪力和扭矩在该对缝处所引的弯矩、轴向力、剪力和扭矩在该对缝处所引起的正应力和剪应力；起的正应力和剪应力；4.4.口盖两侧，靠锥形销钉来承受由剪力和扭矩在口盖两侧，靠锥形销钉来承受由剪力和扭矩在该处所引起的剪流。该处所引起的剪流。5.5.口盖两侧还用压紧螺钉连接，用以消除侧面对口盖两侧还用压紧螺
40、钉连接，用以消除侧面对缝间隙，使口盖与舱体上的横向加强筋条连接缝间隙，使口盖与舱体上的横向加强筋条连接起来，并承受口盖上气动力引起的吸力。起来，并承受口盖上气动力引起的吸力。1 1 舱体舱体 2 2 口盖口盖 3 3 螺栓螺栓 4 4 锥形销锥形销 图图7.3.5 受力式口盖受力式口盖 返回返回关于完全受力的口盖强度计算关于完全受力的口盖强度计算的几点意见的几点意见 1）口盖和舱体可看成一个整体。）口盖和舱体可看成一个整体。2 2）进行下列计算：）进行下列计算：当口盖处于弯曲受拉状态时，要对接头（如螺栓当口盖处于弯曲受拉状态时，要对接头（如螺栓等）进行强度计算；等）进行强度计算；当口盖处于受压
41、状态时，要对端面进行挤压强度当口盖处于受压状态时，要对端面进行挤压强度计算；计算；当口盖处于受剪状态时，要进行销钉（或螺钉）当口盖处于受剪状态时，要进行销钉（或螺钉）的剪切、挤压的强度计算；的剪切、挤压的强度计算；口框的边缘和口盖的边缘应加强口框的边缘和口盖的边缘应加强 理论上可以认为理论上可以认为完全受力式口盖完全受力式口盖能够参加舱能够参加舱体总体受力体总体受力,但实际上由于工艺制造等原因但实际上由于工艺制造等原因,口盖口盖不可能达到理想的受力状态不可能达到理想的受力状态,因而口框的边缘和口因而口框的边缘和口盖的边缘仍应进行局部加强的强度计算。盖的边缘仍应进行局部加强的强度计算。从构造上讲
42、从构造上讲,口框和口盖边缘的局部加强也是口框和口盖边缘的局部加强也是为安装连接接头所需要的。而在舱体总体强度计为安装连接接头所需要的。而在舱体总体强度计算中则不必计及局部的加强所带来的影响。算中则不必计及局部的加强所带来的影响。这种口盖对缝处接头的受力可简述如下（这种口盖对缝处接头的受力可简述如下（图图7.3.6）1 1 舱体舱体 2 2 口盖口盖 3 3 螺钉螺钉 4 4 托板螺母托板螺母图图7.3.6 受力式口盖受力式口盖 返回返回口盖对缝处接头的受力口盖对缝处接头的受力计算计算 横向接缝处每个接头的受力为：横向接缝处每个接头的受力为：口盖纵向接缝处每个接头的受力为：口盖纵向接缝处每个接头
43、的受力为：一般均采用一般均采用同规格等间距同规格等间距的接头，因此计算的接头，因此计算时需计算最大应力处的接头强度，同时还应检查时需计算最大应力处的接头强度，同时还应检查口盖和舱上接头孔的挤压、剪切等强度。口盖和舱上接头孔的挤压、剪切等强度。22()()ABABABPtqtBCBCPqt部分受力的口盖部分受力的口盖强度计算的几点意见强度计算的几点意见 口盖只参加受剪，因而舱体与口盖只有在口盖只参加受剪，因而舱体与口盖只有在承剪时才看作一个整体。口盖的受剪在总承剪时才看作一个整体。口盖的受剪在总体受剪中计算。体受剪中计算。接合缝的接头应作剪切、挤压的强度计算。接合缝的接头应作剪切、挤压的强度计算
44、。因舱体在舱口处的轴向拉、压是由舱口处因舱体在舱口处的轴向拉、压是由舱口处的纵向加强元件承受的，因此对纵向加强的纵向加强元件承受的，因此对纵向加强元件应作拉、压的强度计算。元件应作拉、压的强度计算。（2）非受力式口盖）非受力式口盖 不参加舱体总体受力、传力的口盖称为非受不参加舱体总体受力、传力的口盖称为非受力式口盖。力式口盖。1.1.口盖和舱口边缘必须布置加强口框，以便通过口盖和舱口边缘必须布置加强口框，以便通过加强口框来承受和传递挖口处的载荷。加强口框来承受和传递挖口处的载荷。2.2.口盖仅起维形作用，即仅承受在口盖上的口盖仅起维形作用，即仅承受在口盖上的局部局部气动载荷气动载荷。3.3.口
45、盖与舱体的结合缝很简单，只要用很少几个口盖与舱体的结合缝很简单，只要用很少几个定位螺钉或快卸螺钉、锁扣、铰链合页定位螺钉或快卸螺钉、锁扣、铰链合页等连接等连接在舱口上即可。在舱口上即可。非受力式口盖非受力式口盖 一般导弹上极少采用大型的非受力式口盖。对小型口盖则一般导弹上极少采用大型的非受力式口盖。对小型口盖则常采用非受力式的，因开口强度削弱不大，通常开口和口常采用非受力式的，因开口强度削弱不大，通常开口和口盖只需带有板弯件的边框。盖只需带有板弯件的边框。对很小的开口，比如尺寸只有对很小的开口，比如尺寸只有5060mm的：开口加工光的：开口加工光滑，矩形开口四角用圆弧过渡。滑，矩形开口四角用圆
46、弧过渡。为了安装口盖，在舱口或口盖上仍带有结构很简单的边框，为了安装口盖，在舱口或口盖上仍带有结构很简单的边框，如用如用带翻边的加强梗带翻边的加强梗做成。做成。对中型舱口则常用部分受力式口盖，加强口框可用对中型舱口则常用部分受力式口盖，加强口框可用铸造或铸造或锻造的刚性框锻造的刚性框制成，口盖用螺钉连接（制成，口盖用螺钉连接（图图7.3.7）。）。图图7.3.7 部分受力式口盖部分受力式口盖 返回返回快卸口盖快卸口盖 快卸口盖：它的接头可以快速装卸，它们常常快卸口盖：它的接头可以快速装卸，它们常常是是非受力式口盖非受力式口盖。快卸口盖是由于弹内某些设备有特殊要求，需要快卸口盖是由于弹内某些设备
47、有特殊要求，需要在导弹发射前测试、调整和检查而设置的。在导弹发射前测试、调整和检查而设置的。在小型口盖上常用的快速接头在小型口盖上常用的快速接头如图如图7.3.87.3.8所示所示，只，只要用手轻轻一压（如图中箭头所示），就可立即要用手轻轻一压（如图中箭头所示），就可立即打开口盖。打开口盖。图图7.3.9所示所示为另一种快卸口盖为另一种快卸口盖 图图7.3.8 快卸口盖快卸口盖 返回返回1 1 舱体舱体 2 2 口框口框 3 3 钢索钢索 4 4 杆子杆子 5 5 口盖口盖 6 6 定位铆钉定位铆钉图图7.3.9 快卸口盖快卸口盖 返回返回口框的计算口框的计算 7.4 弹身设计计算与强度估算弹
48、身设计计算与强度估算 1.1.估算估算主要受力元件的剖面尺寸。主要受力元件的剖面尺寸。2.2.舱体的舱体的细节设计细节设计。3.3.强度估算强度估算：判断舱体的强度、刚度是否满足要：判断舱体的强度、刚度是否满足要求。求。通常为了计算方便，计算模型简单的，但物通常为了计算方便，计算模型简单的，但物理概念清楚。理概念清楚。下面介绍工程梁理论的设计计算方法和隔框下面介绍工程梁理论的设计计算方法和隔框的设计计算方法。的设计计算方法。7.4.1弹身剖面的设计计算弹身剖面的设计计算 1 1 蒙皮蒙皮 2 2 桁条或梁桁条或梁 图图7.4.1 半硬壳式弹身剖面及正应力的分布图半硬壳式弹身剖面及正应力的分布图
49、（2）正应力计算）正应力计算 假设剖面正应力沿弹身剖面高度为线性分布，则由弯矩假设剖面正应力沿弹身剖面高度为线性分布，则由弯矩M在剖面任意元件上引起的正应力为：在剖面任意元件上引起的正应力为：由轴向力由轴向力N N引起的正应力为：引起的正应力为：MijMYJNjNF弹身剖面减缩面积和惯性矩弹身剖面减缩面积和惯性矩 弹身剖面受轴向压力的减缩面积为：弹身剖面受轴向压力的减缩面积为：弹身剖面受弯时减缩剖面的惯性矩为：弹身剖面受弯时减缩剖面的惯性矩为：(2)jsicFfC 22)2()2(icpmsicprsjYCfYCfJ（3）剪应力的计算）剪应力的计算 总剪流为总剪流为弹身剖面上的剪力弹身剖面上的
50、剪力与与扭矩扭矩引起引起的剪流的叠加，其表达式为的剪流的叠加，其表达式为:QTqqq(4)强度条件强度条件 对桁条（或梁）式结构：对桁条（或梁）式结构：当桁条（或梁）压应力达到当桁条（或梁）压应力达到失稳临界应力失稳临界应力或者或者拉应力拉应力达到抗拉强度极限，则认为结达到抗拉强度极限，则认为结构破坏。故其强度条件可写为构破坏。故其强度条件可写为:m a xf7.4.2 框的设计计算框的设计计算 首先给定一个首先给定一个初始的剖面尺寸初始的剖面尺寸，进行试算、，进行试算、修改、再试算，直到剩余强度系数满足要修改、再试算，直到剩余强度系数满足要求为止，该剖面尺寸就是通过设计计算得求为止，该剖面尺
