一种栅格舵的制作方法

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种栅格舵。

背景技术：

栅格舵广泛地应用于导弹、运载火箭上。栅格舵弦长较小，舵面上的压力中心距离铰链轴很近并且受状态量影响小，因此舵面的铰链力矩较小；栅格舵在不使用的时候可折叠贴在箭(弹)体表面，占用空间较小，对箭(弹)体外形影响较小。

现有技术中的栅格舵如图1所示，栅格舵的格壁厚度均为常值，按照这样的设计整个栅格舵的重量较大，不利于箭体运载能力的提高，因此，需要设计一种能满足箭体姿态调整需求且更为轻巧的栅格舵结构。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中格栅舵自身重量较重的问题，从而提供一种栅格舵。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种栅格舵，包括相连的舵面结构和舵轴，所述舵面结构由若干格壁交错连接形成网格结构，所述舵轴用于和箭体相连；所述舵面结构靠近所述舵轴一端的格壁的厚度大于远离所述舵轴一端的格壁的厚度。

进一步地，所述舵面结构靠近所述舵轴的一端为舵根、远离所述舵轴的一端为舵梢；自所述舵根到所述舵梢的方向上，所述格壁的厚度逐级减小。

进一步地，所述格壁包括自所述舵根到所述舵梢的方向厚度逐级减小的第一格壁、第二格壁、第三格壁、第四格壁和第五格壁。

进一步地，在所述舵面结构中，所述第一格壁、所述第二格壁和所述第三格壁在所述网格结构上的面积占比依次增大。

进一步地，所述第一格壁的厚度为17.07mm，所述第二格壁的厚度为10mm，所述第三格壁的厚度为7mm，所述第四格壁的厚度为5mm，所述第五格壁的厚度为3mm。

进一步地，所述第一格壁和所述舵轴一体成型。

进一步地，所述舵面结构包括位于外周的舵框和在所述舵框内交错连接形成网格结构的舵片。

进一步地，所述舵面结构在最大屈服应力大的格壁上加厚，所述舵面结构在最大屈服应力小的格壁上减厚。

进一步地，所述舵面结构的迎风面和/或背分面为弧面。

进一步地，所述弧面为与箭体外形相配的圆弧面。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的栅格舵，由于舵面结构靠近舵轴一端的应力大于远离舵轴一端的应力，将舵面结构的格壁采用变厚度的结构设计，使靠近舵轴的格壁的厚度大于远离舵轴的格壁的厚度，与现有技术中栅格舵采用同一厚度格壁的设计结构相比，可以在保证栅格舵舵轴处的最大应力满足屈服应力使用要求的条件下，减轻栅格舵的整体重量。

2.本发明提供的栅格舵，舵面结构的格壁在最大屈服应力大的位置加厚，在最大屈服应力小的位置减厚的结构设计，可以在保证栅格舵各处的最大应力满足屈服应力使用要求的条件下，进一步使栅格舵的质量更加轻巧。

3.本发明提供的栅格舵，舵面结构的迎风面和/或背分面采用弧面结构的设计，可以与箭体表面能够很好的贴合，减少栅格舵和箭体之间的缝隙。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中栅格舵的结构示意图；

图2为本发明实施例中栅格舵的结构示意图；

图3为本发明实施例中栅格舵舵根位置处的应力分布灰度图；

图4为本发明实施例中栅格舵舵根位置处的应力分布示意图；

图5为本发明实施例栅格舵折叠贴在箭体表面时的结构示意图。

附图标记说明：1、舵面结构；101、第一格壁；102、第二格壁；103、第三格壁；104、第四格壁；105、第五格壁；2、舵轴；3、箭体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术中的栅格舵如图1所示，栅格舵的舵面结构呈网格形状，舵面结构上所有格壁的厚度均为10mm。栅格舵在不使用的时候可折叠贴在箭体表面，减小栅格舵的占用空间和对箭体外形影响。

如图2所示，本发明实施例提出了一种栅格舵，包括相连的舵面结构1和舵轴2。其中，舵面结构1由若干格壁交错连接形成网格结构，舵轴2用于和箭体3铰接相连。舵面结构1靠近舵轴2一端的格壁的厚度大于远离舵轴2一端的格壁的厚度。

由于舵面结构1靠近舵轴2一端的应力大于远离舵轴2一端的应力，将舵面结构1的格壁采用变厚度的结构设计，使靠近舵轴2的格壁的厚度大于远离舵轴2的格壁的厚度，与现有技术中栅格舵采用同一常数值的格壁的设计结构相比，可以在保证栅格舵舵轴2处的最大应力满足屈服应力使用要求的条件下，减轻栅格舵的整体重量。

具体的，舵面结构1靠近舵轴2的一端为舵根、远离舵轴2的一端为舵梢；自舵根到舵梢的方向上，格壁的厚度呈逐级减小的趋势。在本实施例的一种具体实施方式中，舵面结构1按照格壁的厚度划分为五个区域，分别为第i区域、第ii区域、第iii区域、第iv区域、第v区域，每个区域内格壁的厚度相同。在其他实施方式中，舵面结构1按照格壁的厚度还可以划分为两个区域、三个区域、四个区或六个及以上的区域，舵面结构1上区域的划分的越多，更有利于栅格舵结构的轻量化设计，但也会增大舵面结构1的设计制造难度，因此，在本实施例中优选方式是按照格壁厚度将舵面结构1划分为五个相接的区域。

在本实施例中，格壁包括自舵根到舵梢的方向厚度逐级减小的第一格壁101、第二格壁102、第三格壁103、第四格壁104和第五格壁105。具体的，第一格壁101的厚度为17.07mm，第二格壁102的厚度为10mm，第三格壁103的厚度为7mm，第四格壁104的厚度为5mm，第五格壁105的厚度为3mm。格壁厚度逐级减小的方式，可以在满足应力需求的情况下，使栅格舵的结构更加轻巧。

在舵面结构1中，由于栅格舵在靠近舵轴2的舵根位置满足屈服应力使用要求的最大应力值比较多，而在靠近舵轴2的舵根位置满足屈服应力使用要求的最大应力值比较小，且栅格舵自舵根到舵梢的方向的各个位置需要满足屈服应力使用要求的最大应力值是逐渐减小的；因此，将舵面结构1和舵轴2连接处的第一格壁101的厚度设置为大于现有技术格壁常数值(具体为10mm)的17.07mm，而将最远离舵根的第五格壁105的厚度设置为小于现有技术格壁常数值的3mm，其它第二格壁102、第三格壁103、第四格壁104的厚度依次设置为10mm、7mm和5mm，这种设计结构的栅格舵的舵根可以很好地满足屈服应力使用需求，而且相对于格壁常数值为10mm的栅格舵，可以减轻栅格舵的整体重量。

具体的，第一格壁101和舵轴2为一体成型结构；第一格壁101、第二格壁102和第三格壁103在网格结构上的面积占比依次增大。在本实施例的一种具体实施方式中，以网格结构的棱数为例，第一格壁101有四条，第二格壁102有10条，第三格壁103有18条，第四格壁104有26条，第五格壁105有32条。

另一方面，舵面结构1由位于外周的舵框和在舵框内交错连接形成网格结构的舵片组成，舵片和舵片之间、以及舵片和舵框之间均为一体成型结构。

在本实施例的一种优选实施方式中，舵面结构1在最大屈服应力大的格壁上做加厚处理，舵面结构1在最大屈服应力小的格壁上做减厚处理。在一定条件下(比如马赫数为2.0，攻角10度，高度0km的情况下)，对栅格舵各处的应力进行分析，得到栅格舵整体的应力分布图。以栅格舵舵根位置处的应力分布图为例，如图3和图4所示，图5中区域a、区域b、区域c、区域d、区域e、区域f、区域g、区域h、区域i中各处需要满足屈服应力使用要求的最大应力值依次增大；因此，可以根据舵面结构1的应力分布图，在最大屈服应力大的格壁上加厚，在最大屈服应力小的格壁上减厚，以在满足应力要求的情况下尽可能地减轻栅格舵的整体质量。

如图5所示，在本实施例中，舵面结构1的迎风面和/或背分面为弧面。具体的，当箭体3的外形为圆柱形时，弧面为与箭体3外形相配的圆弧面。弧面的半径由箭体3的半径确定。这种迎风面和/或背分面设计为弧面的栅格舵，与现有技术中迎风面和背风面均为平面的设计结构相比，可以和箭体3表面更好地向贴合，减少栅格舵收起时舵面结构1和箭体3之间的缝隙。

综上所述，本发明实施例提供的栅格舵，一方面，舵面结构1的格壁采用变厚度的结构设计，可以在保证栅格舵舵轴2处的最大应力满足屈服应力使用要求的条件下，减轻栅格舵的整体重量；另一方面，舵面结构1的迎风面和/或背分面为设计为弧面，可以和箭体3表面更好地向贴合，减少栅格舵收起时舵面结构1和箭体3之间的缝隙。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。