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1、北京理工大学本科生毕业设计（论文）摘要导弹是现代战场中必要的武器，所以导弹的研发对一个国家来说是至关重要的，但是导弹的研发周期是很长的，从分析战术技术指标开始，经过设计导弹、制造导弹、还得做试验，再修改，每个步骤都需要很多物力、人力等等，成本很高。由于很多原因，不可能每次都要设计出与众不同的导弹，所以大多数情况下，都会在已有的导弹上加以修改得到性能符合的导弹。基于以上问题，本论文着重研究导弹的快速设计方法，基于三维设计软件“SolidWorks”二次开发的飞行器快速设计方法。导弹的快速设计方法是基于参数化设计方法的，参数化设计方法有几种，本文就选用其中一种来实现导弹的快速设计，即修改尺寸的方法
2、。在已经设计好的导弹模型下，利用MFC设计程序界面，通过在此程序框架里编写二次开发程序实现导弹的三维模型输出和导弹的质量特性的输出。关键词：导弹总体设计，SolidWorks二次开发，Visual C+6.0，MFCAbstractMissiles are necessary weapons in the modern battlefield, so the development of missiles is crucial for a country, but the development cycle of missile is very long, from the analysis
3、of tactical and technical target, through the design of missiles, missile manufacturing, having a test, and also amend it, each step requires a lot of material and human resources, etc., the cost is very high. For many reasons, we can not always design a unique missile, so in most cases, we will mod
4、ify the missiles which already exist to meet our need.Based on the above issues, this paper focuses on the rapid design of missiles, secondary development of aircraft rapid design based on three-dimensional design software SolidWorks. Missile design is based on the parametric design method. There ar
5、e several parametric methods, this paper choose one of these methods to achieve rapid design of the missile, which modify the size of the missile. After the missile model has been designed, then use the MFC to design program interface, by writing the program in the framework, we can output the three
6、-dimensional model of the missile and also the quality characteristics of the missile.Key Words: Missile Design, SolidWorks Secondary Development, Visual C+6.0，MFC53目录第一章 绪论11.1 论文选题的背景和意义11.2 国内外发展现状与趋势11.2.1 参数化设计的发展现状11.2.2 参数化设计和数据驱动的理论方法21.2.3 我国CAD技术现状及发展趋势51.2.4 SolidWorks二次开发61.3 论文要研究解决的问题7
7、1.4 论文研究主要内容71.4.1 导弹总体设计概述71.4.2 基于Visual C+的SolidWorks二次开发81.4.3 把上面两个研究结果结合起来最终实现导弹总体的快速设计8第二章 飞行器总体参数设计92.1 飞行器战术技术指标分析92.1.1 战术技术指标分析的意义92.1.2 战术技术指标分析论证的复杂性92.1.3 战术技术指标分析方法102.2 飞行器总体方案初步设计102.2.1 总体方案初步设计的任务102.2.2 战斗部系统设计112.2.3 发动机系统设计132.2.4 气动系统设计152.3.5 制导与控制系统设计192.3.6 结构系统设计19第三章 Visu
8、al C+和SolidWorks联合应用223.1Visual C+6.0简介及开发环境的构成223.1.1 Visual C+简介223.1.2 MFC的程序开发233.2 SolidWorks软件二次开发技术29第四章 基于SolidWorks二次开发飞行器快速设计324.1快速设计方法介绍324.2 程序基本概念和开发思路324.2.1 程序的基本概念324.2.2 程序开发思路334.3 快速设计流程334.3.1基于SolidWorks的导弹外形建模344.3.2 快速设计平台对话框的建立354.3.3 快速设计关键步骤的程序代码44第五章 结论与展望505.1 结论505.2 展望
9、50第一章 绪论1.1 论文选题的背景和意义导弹是现代战争中的重要武器，是国防现代化的标志，随着战争需要的变化和科学技术的进步而不断发展。从20世纪40年代到现在，各国发展的导弹种类繁多，导弹的性能也逐渐强大，能适应各种战场。随着现代化战争中使用的高技术武器威胁的不断增强，现有的导弹已不能对付新的威胁，国外发达国家的武器研发周期比国内明显短。所以，要搞好国防，保护好自己的国家，必须有能力快速设计和研发出能对付新的威胁的新型导弹。为了提高导弹快速设计的效率以及降低设计人员的工作量，以VC+60为开发环境，充分利用Solidworks基于骨架模型的参数化建模、变量化和单一数据库等技术，研究基于So
10、lidworks的二次开发技术。实现应用软件与SolidWorks之间的数据通信以及数据共享，从而保证了飞行器的外形及其相关参数能够快速、自动地更新，进而驱动各个学科自动分析。1.2 国内外发展现状与趋势目前，参数化设计已成为CAD中最热门的应用科技之一，能否实现参数化设计也成为评价CAD系统优劣的重要技术指标。这是因为它更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想，工程设计人员设计开始阶段可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束最后精确成图。1.2.1 参数化设计的发展现状参数化设计是Revit Building的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Rev
11、it Building中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是
12、决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。参数化设计是通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸, 或修改已定义好的零件参数, 自动完成对图形中相关部分的改动, 从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。用户在设计轮廓时无需准确地定位和定形, 只需勾画出大致轮廓, 然后通过修改标注的尺寸值来达到最终的形状, 或者只需将零件的关键部分定义为某个参数,
13、 通过对参数的修改实现对产品的设计和优化。参数化设计极大地改善了图形的修改手段,提高了设计的柔性, 在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用, 体现出很高的应用价值。1.2.2 参数化设计和数据驱动的理论方法参数化设计技术以约束造型为核心, 以尺寸驱动为特征，允许设计者首先进行草图设计，勾画出设计轮廓，然后输入精确尺寸值来完成最终的设计。与无约束造型系统相比，参数化设计更符合实际工程设计习惯，因为在实际设计的初期阶段，设计人员关心的往往是零部件的大致形状和性能，对精确的尺寸并不十分关心，特别是在系列化设计中，参数化造型技术的优点就更加突
14、出。设计过程可视为约束满足的过程，设计活动本质上是通过提取产品有效的约束来建立其约束模型并进行约束求解。参数驱动中约束方程的求解或尺寸链的推导是难点，如何保证在各种情况下都得到稳定的解，尚未得到完全的解决。目前，解决参数驱动中约束的方法主要有如下几种：（1）基于几何约束的变量几何法：这是一种基于约束的数学方法，它将图形的几何模型分散为一系列的特征点，以特征点为变量形成了一个非线性方程组，当约束变化时，利用非线性方程组就可以求出这些特征点的新坐标，从而形成新图形。但由于非线性方程组求解过程本身的不足，求解稳定性的问题并没有得到根本解决，现在有不少研究正在寻求提高求解稳定性的途径。（2）基于几何推
15、理的人工智能法：这种方法是用基于规则的推理方法来确定用一组约束描述的几何模型。在推理过程中，利用专家系统将几何形体的约束关系用一阶逻辑谓词描述，存入事实库中。推理机把从规则库中提取出的规则用于当前的事实库中，然后推理出几何形体的细节。推理过程输出是由一系列推理出的规则组成的一个几何形体的构造计划。参数化模型由在构造计划中顺序算出的规则所决定。这种方法通过谓词可以表达很复杂的约束，例如相切，这一点是其他方法所无法比拟的。但由于在推理过程中要查询匹配规则，所以用这种方法建立的系统过于庞大，而且速度较慢。（3）基于构造过程的构造法：该方法在交互造型过程中采用了一种称为“参数化履历”（Parametr
16、ic History）的机制，在设计过程中系统自动记录造型操作过程的程序化描述，将记录的定量信息作为变量化参数，当赋予参数不同的值时，就会得到不同大小或形状的几何模型。这种方法较适用于结构相同儿尺寸不同的零件设计，但由于需要严格遵循某种构图顺序，故柔性和灵活性较差。（4）基于辅助线法：这种方法的几何图形轮廓线都建立在辅助线的基础上，辅助线的求解条件在作图的过程中已明确规定，由辅助线来管理图形的几何约束和结构约束，并直接定义图形的约束集，这样就可以在图中搜索和检查求解条件，使约束的表达得以简化，减小了约束方程的求解规模。从本质上讲，这种方法的求解速度较快，但当图形比较复杂时，作辅助线会增加作图的
17、操作，影响作图速度，而且要保证用辅助线定义图形约束集地完整性比较困难。上面介绍的几种方法目前应用较为广泛，但几何推理法采用谓词描述约束，而且采用专家系统进行推理求解，效率低，难以满足交互绘图的要求。构造法通过对造型过程的记录，记下几何元素的生成顺序及其相互间的关系，当用户修改参数时，系统按原来的造型顺序和几何元素之间的关系重新构造设计过程，构造法能够克服前面两种方法的不足，但要求用户严格遵守一定的造型顺序，缺乏灵活性。另外，对隐含约束、过程约束、约束不足的处理既是参数化技术的关键问题，又是没有得到很好解决的问题。因此，为了解决这些问题，有许多人提出了一些新思想和新技术。吴睿等提出了约束分离的参
18、数化设计方法，他们把几何图形的结构约束同尺寸约束分离开来，并通过记录用户所生成几何图形的特征点坐标，形成几何图形的结构约束数据，他们认为当用户形成图形时，结构约束已经形成，所以通过特征点的记录可以方便地反映隐含的约束。用户修改几何约束之间结构关系的过程是通过施加结构约束完成的，在修改过程中，系统通过一定的算法改变特征点的坐标，形成新的结构约束。当几何体的结构约束确定之后，在通过尺寸的变化驱动图形的变化。约束分离的特点是修改结构约束时，不考虑尺寸的影响，而在尺寸过程驱动中保持结构约束不变。这种方法参考了Koichi Kondo提出的用约束传播有向图来表达约束的方法，并对其进行了改进。特征参数化设
19、计：1978年麻省理工学院机械工程系的一篇CAD零件的特征表示揭开了特征设计的序幕。自20世纪80年代以来，基于特征设计的方法已被公认为是解决产品开发与过程设计集成问题的有效手段。特征是具有工程含义的几何实体它表达的产品模型兼含语义和形状两方面的信息。而特征语义包含设计和加工信息，它为设计者提供了符合人们思维的设计环境，设计人员不必关注组成特征的集合细节，而是用熟悉的工程术语阐述设计意图的方式来进行设计。因此基于特征的设计越来越广泛地应用于参数化设计中。知识驱动的智能化设计：知识驱动的基本思想是要寻求、记录不同类型知识的方法，这些知识用来策划、设计和完成一种产品、项目或工程，是将人工智能（包括
20、知识库、知识规则、逻辑推理等）与CAX集成系统有机地结合为一体。知识的获取方式是多种多样的：（1）来自于设计标准、手册、规范、专家经验等；（2）从现有的、成熟的、成功的国内外产品、科研实践中反求出来。人工智能的推理机制主要包括：（1）知识的运用，即从已有的知识中推导出所需要的结论和知识；（2）控制搜索过程，即确定知识库中规则的扫描顺序，决定在每一个控制信息下要出发的规则。但知识库必须储存大量专家的经验、知识及已知的事实和采用这些知识的规则，并且知识库中的知识数据能够被推理机制所采纳，可以通过相应的软件来添加、修改和维护，因此这种基于知识的智能化设计仍然在研究和发展中。UG公司利用知识驱动开发出
21、了知识驱动的自动化设计（KDA），此技术能够记录、重复使用和维护各种类型的用于工程设计的知识，并用它来驱动、建立、选择和装配相应的几何实体，利用这种技术，用户只需输入产品的工作环境条件、推理机自动搜索规则，提出相应的设计建议，大大提高了设计效率。在CAD软件开发中, 参数化设计方法的研究已成为研究和开发的热点, 但目前的所有软件还没有十分完美地解决现今存在的一些问题。各种参数化技术的相互融合, 各种新技术的不断发展, 相信最终会出现能较完美实现参数化功能的技术。目前，有关SolidWorks软件二次开发的书籍很少，而且以介绍使用VB进行SolidWorks软件二次开发为主，中国的广大学者只能依
22、靠SolidWorks API帮助自己摸索。但是SolidWorks API的帮助全是英文的，这对于广大的SolidWorks软件使用人员和开发人员阅读理解有一定的困难，而且SolidWorks API帮助偏重于理论上的介绍，联系实际应用的很少。所以国内的二次开发技术一直落后与美国等发达国家，国外的发达国家基本上都用二次开发技术快速设计与研发工业产品，效率很高，但在国内，二次开发技术普及的不好，真正掌握二次开发技术的工作人员很少。1.2.3 我国CAD技术现状及发展趋势（1）现状与回顾我国的CAD技术起步于60年代末,“六五”和“七五”期间开展了多方面的研究工作，“八五”期间根据抓应用、促发展
23、的方针，积极开展推广CAD技术的应用工作，取得了可喜的成果，开发出了一批有自主产权的2D CAD系统，在国内占有了一定的市场，一些3D CAD系统也已初步形成，广大企业推广应用了二维系统，不少企业应用2D CAD进行设计绘图，基本上甩掉了绘图板，可以说我国CAD应用已走过了初创阶段和大面积普及阶段的历程：1、 自主版权的二维CAD系统已形成产品，占领了国内部分市场2、 三维CAD系统已初步形成，在我国市场已崭露头角3、 产品数据管理(PDM)系统开发也取得了成效，市场初具雏型（2）CAD领域的新课题 我国CAD技术在二维方面已较成熟，但在3D CAD系统的开发还有很多课题。 1、曲面技术：曲面
24、建模技术中，曲面方程的参数计算速度和弹性调整的最佳化技术；曲面修改技术的设定限制条件的弹性修改；参数化曲面技术的曲面参数化调整；实体特征曲面化技术以及补面技术等。 2、曲面与实体集成的核心技术：曲面特征化及管理，在实体模型上去做实体表面的修改与调整，曲面与实体参数的修改与几何重建技术等。 3、实体技术：实体特征设计技术、实体参数化设计技术、实体参数化组装技术、布尔运算技术等。 4、大型组件设计技术：这一技术在国外一些三维CAD系统上有所表现，有的技术还在研究中，也是我国3D CAD系统开发者应研究的课题之一。1.2.4 SolidWorks二次开发（1）概念所谓二次开发,就是根据产品提供的二次
25、开发接口来解决一些需求，让该产品更加符合你的要求或者满足其他产品对该产品的调用。现在很多软件都提供二次开发，所以我们可以通过二次开发来打造更适合自己的软件。（2）二次开发的两种主要方法1、 控制WPS的行为。这包括通过各种语言（如 C+, C#, Java, Delphi, VB等等）代码中启动WPS，并调用WPS的API实现你需要的功能，目的是利用WPS的功能做一件事情，此时，WPS程序是被动的。2、 插件。扩展WPS的功能。插件通常是一个dll，提供一些WPS还不具备的功能。与上面不同，插件被动地由WPS程序加载。如：在WPS启动时加载插件dll,插件在wps中添加一个菜单或按钮，通过用户
26、点击触发。 无论是写插件，还是控制WPS，都可以用C+, VB, Delphi等语言进行二次开发。（3）SolidWorks二次开发介绍SolidWorks通过OLE技术为用户提供了强大的二次开发接口。OLE(Object Linking and Embedding)是对象链接与嵌入技术的简称，利用OLE技术，用户可以使用来自两个或多个Windows应用程序的资源来解决复杂的应用课题，OLE技术提供了方便的技术用来将文档和来自不同程序的各种类型的数据结合起来。用户可以利用OLE和支持OLE编程的开发工具，如VB、VBA(Excel, Access)、C、VC+等对SolidWorks进行二次开
27、发，建立适合用户需要的，专用的SolidWorks功能模块。 SolidWorks支持OLE标准，完全实现了OLE自动化。作为一个OLE服务器， SolidWorks提供了大量的OLE对象，以及这些对象所拥有的方法和属性，用户通过在客户应用程序中对这些OLE对象及其属性与方法的操作，可以在自己开发的应用软件中实现诸如创建直线、构造实体、检查曲面表面参数等几乎所有的SolidWorks软件的功能。1.3 论文要研究解决的问题本论文是关于导弹总体结构设计的，用三维图像设计软件设计导弹的总体结构，可以直观的看见导弹的三维总体结构。导弹总体设计是一门系统工程科学。它是应用物理、数学、喷气推进技术、空气
28、动力学、飞行力学、结构力学、材料学、控制理论、电子学、优化理论以及其它应用学科和基础学科处理和解决导弹总体设计问题的一门综合性科学。总体设计是一个从已知条件出发创造新产品的过程，是将战术技术要求转化为武器的最重要的步骤。总体设计在导弹武器系统所有设计、研制工作中占最重要的地位并起决定性作用。但是本论文的重点在于基于SolidWorks二次开发的飞行器快速设计，不需要解决具体的参数问题，在满足导弹战术技术指标和气动特性的条件下怎么利用SolidWorks的二次开发功能快速设计导弹的外形结构和内部结构。只用SolidWorks软件无法精确的设计导弹，即使能设计，但很麻烦，费时间，设计以后也很难对其
29、进行修改。所以我们要通过二次开发来设计导弹，也就是参数化设计导弹。通过编程，只需要输入设计参数，在SolidWorks的界面上可以输出相应的导弹的效果图，从而提高了工作效率和工作质量，这才是最关键的。1.4 论文研究主要内容1.4.1 导弹总体设计概述导弹总体设计是一门系统工程科学，其在导弹设计中的作用可概述为：根据军方拟定的战术技术指标要求，确定导弹系统总体方案及各主要分系统方案，完成总体参数优化设计，确定各分系统设计技术指标及验收办法，组织协调各分系统按设计流程完成导弹系统参数设计，建立参数设计体系，设计和组织系统级的地面及飞行试验，解决导弹研制过程中遇到的跨学科技术问题。导弹总体设计除对
30、战术技术要求分析、总体参数优化设计、气动外形设计、结构部位安排设计等内容进行研究外，还必须对与导弹闭环系统特性密切相关的动力学建模、分析与设计技术、控制系统分析与设计技术，以及它们与导弹总体性能的关系进行深入研究。（1）了解各类导弹的外形和总体结构并对其进行简单的分析，比如，空空导弹、空地导弹、地空导弹、地地导弹等。（2）导弹总体方案选择：导弹布局与外形，导弹各部分参数，战斗部，动力系统，弹体结构等。（3）质量分析：全弹质量分析，质量、质心和转动惯量、全弹质量分布特性。（4）飞行稳定行分析：气动力分析1.4.2 基于Visual C+的SolidWorks二次开发通过调用SolidWorks
31、API函数命令实现SolidWorks的大部分功能。使用VC+对SolidWorks进行二次开发。1.4.3 把上面两个研究结果结合起来最终实现导弹总体的快速设计以VC+60为开发环境，充分利用Solidworks基于骨架模型的参数化建模、变量化和单一数据库等技术，研究基于Solidworks的二次开发技术。实现应用软件与SolidWorks之间的数据通信以及数据共享，从而保证了飞行器的外形及其相关参数能够快速、自动地更新，进而驱动各个学科自动分析。第二章 飞行器总体参数设计2.1 飞行器战术技术指标分析2.1.1 战术技术指标分析的意义确定战术技术指标是设计武器系统的第一步，也是研制武器系统
32、的第一步，而武器系统的研制是一项复杂的系统工程，具有采用高新技术、耗资巨大和研制周期长的工程特点。因此整个研制工作过程中不可避免地伴随着各种风险；或者达不到预定的目标和性能要求（技术风险）；或者研制费用大大超过预算（费用风险）；或者进度大大拖后（进度风险）。武器系统的总体性能取决于其设计指标及实现技术、指标体系是否合理，为了研制工作顺利地进行，做好研制前的分析、论证工作就显得尤为重要，因此战术技术指标分析论证是第一步也是最重要的一步。2.1.2 战术技术指标分析论证的复杂性战术技术指标分析论证是一项非常复杂细致的工作，其复杂性主要表现在：（1）指标体系庞大，根据军标可分为十九大类指标，并且各指
33、标之间不可替代；（2）单项指标分析有的不能建立在完全定量的基础上，或本质上不可量化，即使可以量化分析指标，其模型亦可能相当复杂；（3）指标与指标之间，一组指标与另一组指标之间的相互关系和内在规律，以及整个指标体系的内在规律都难以准确把握；（4）指标体系对作战效能、全寿命费用和研制风险的影响规律需要开拓性的研究；（5）从全寿命的角度来看，还需要考虑一旦系统研制成功，由于战术技术指标的限定将给装备与使用维护过程带来的一系列要求；（6）大量的历史数据、统计资料、专家的经验和知识体系等，将在整个指标论证分析中起着重要的作用，如何将各种知识有机地融合到整个系统中进行分析也是一个复杂的课题。2.1.3 战
34、术技术指标分析方法由于缺乏专家经验、知识和数据库等研制条件，且作者个人能力和时间有限，在这里无法建立一个完整的战术技术指标决策支持系统。但是考虑到这里设计任务的特点，完全可以简化战术技术指标分析决策方法，并将整个设计任务进行下去。这里设计任务的特点就在于有参考模型，即所有的设计是在已有的“XX”轻型反坦克导弹的基础上结合新的要求进行改进。由于“XX”是已经定型、生产并投入使用的先进的轻型反坦克导弹，它的必要性、先进性、可行性、费用、效能及风险等都不是问题。2.2 飞行器总体方案初步设计2.2.1 总体方案初步设计的任务导弹总体设计的任务是依据批准的战术技术指标，确定导弹技术方案、技术途径，提出
35、各系统研制任务，最有效地满足给定的研制目标的要求。为了实现新设想的飞跃，总体设计开始时，往往从分析已知条件入手，参照已知的性能相近的导弹，广泛搜集信息，经过逐步深入，信息量增多，所有影响因素、条件也趋于成熟，最终设计的武器系统将会符合或逼近实际使用的要求。导弹总体设计贯穿于整个研制过程，总体方案分析的重要任务之一，就在于妥善地处理在技术途径和实施方案上都会碰到的众多矛盾，使各子系统能协调一致工作，形成一个最佳的总体方案，主要包括下列内容：（1） 战斗部的类型选择与主要技术指标的确定；（2） 制导系统体制与实施方案的分析与选择，制导系统基本特性的确定；（3） 发射方案及其装置的选择；（4） 动力
36、装置类型及推力方案的选择；（5） 总体部位安排。一个复杂的系统和过程，可以分解为相对独立的部分。这就从本质上简化了复杂系统的分析和综合。经过研究战术技术指标，分析组成总体的各个个体，发现：有的项目于其他专业相互牵连和交叉较少，可以相对独立地制定方案；有的虽然设计的专业较多，但是最初不要求精确计算，也可以单独起步。在初步方案设计阶段，相对独立的项目有：（1） 战斗部：经过对目标特性的分析，可以确定其类型、装药量、外形尺寸及与其匹配的引信装置。战斗部外形尺寸往往是确定导弹最大直径的依据之一。（2） 导弹几何尺寸：最大直径确定后，参考其他同类型导弹，粗估弹上设备质量及体积，确定弹的长度。从气动力观点
37、选择气动布局形式，初步计算导弹的升力、阻力。后者是暂定发动机推力的依据。（3） 推进系统：发动机推力初步确定之后，可着手单独制定推进系统技术方案，包括推进系统组成、各组成部分的功能、质量、尺寸等。（4） 精度分配：根据命中概率的要求，参考其他同类导弹，初步分配导弹及火控系统精度指标。（5） 控制方式：根据射程及制导系统可能达到的水平，选择制导体制。（6） 火控系统及技术保障设备也可以单独开展技术方案的制定工作：一旦条件成熟，再与导弹进行综合，对机械、电气进行协调，使导弹、火控系统、技术保障设备三大部分联成有机的整体。在初步完成这些相对独立项目的设计后，应该综合考虑，将那些在开始设计时粗估的参数
38、和最终设计出的结果进行比较，进行整体调整和优化设计。2.2.2 战斗部系统设计2.2.2.1战斗部选择本文所设计的导弹战斗部类型选定为串联聚能破甲战斗部。聚能破甲战斗部是利用聚能装药爆炸后的聚能效应所产生的金属射流杀伤目标的。串联战斗部的功能，在于能排除反应装甲对射流的干扰，可用于击穿披挂反应装甲的坦克主装甲，串联战斗部的工作过程是：破击目标后，一级战斗部射流先将反应装甲引爆，待反应装甲爆炸产生的干扰（金属板、冲击波等）飞离射流通道后，主战斗部射流将对坦克主装甲进行破甲。选择战斗部药型罩的材料为紫铜，形状为锥形。2.2.2.2战斗部主要参数设计战斗部的直径主要取决于两个因素：（1） 保证导弹具
39、有良好的气动外形；（2） 保证战斗部有足够大的威力。这里选取战斗部直径与弹体地直径相同。即 战斗部质量是聚能破甲战斗部的一个重要参数，它是破甲威力特征之一。根据大量的实验和理论分析，战斗部质量与静破甲深度近似成线性关系，即： 式中由实验统计决定，对于轻型反坦克导弹破甲战斗部来说=35。但是在战斗部方案设计时，应根据战斗部各组成部分以及结构因素来进行计算，其估算公式如下： 其中是战斗部壳体与风帽组件的质量；为战斗部装药的质量；为药型罩结构质量；为引信的总质量；为其他附件的总质量。战斗部壳体与风帽组件质量的估算公式如下： 战斗部装药质量可近似的认为和破甲深度成线性关系，即： 式中的和装药的爆速有关
40、系。药型罩质量与静破甲深度成线性关系，其估算公式为： 式中的值取决于药型罩的材料。目前聚能破甲战斗部药型罩的材料多为紫铜，因此。引信质量估算经验公式为： 战斗部中其他质量一般不超过战斗部总质量的，即： 通过上述经验公式，在满足战斗部静破甲深度要求的前提下，可通过及两式确定战斗部装药质量和药型罩质量，然后将和的值以及、和式中，就可以求出战斗部的总质量，最后再带回其他质量表达式，求战斗部的其他零部件的质量。药柱的直径： 式中，表示药型罩的厚度，表示装药壳体的厚度。根据经验，药型罩的锥角与静破甲深度和药柱直径的比相关，可按表3.1设计：而射流头部速度又与药型罩锥角基本上有如下的对应关系：在估算战斗部
41、静止炸高时，近似认为其与装药直径成比例关系，一般来说，聚能破甲战斗部的最有利静止炸高是药型罩锥底直径的倍，即： 战斗部的长度按下式设计： 其中，为包含炸高的装药总高，为引信装配后占导弹的长度，为前端保护罩外形取的余量。战术技术指标中的静破甲深度要求是针对导弹主战斗部而言的，因此上述确定的参数均为主战斗部参数。前置战斗部则可以认为是主战斗部按比例缩小的结果。前后战斗部起爆时间间隔设计是串联战斗部时必须考虑的。因为前置战斗部在引爆反应装甲时，若主战斗部起爆过早，反应装甲爆炸产生的压力以及碎片会干扰主战斗部的穿甲射流；若起爆过晚，就不能保证主战斗部的最佳炸高。如果给出导弹击中目标时的速度，弹着角以及
42、反应装甲的几何尺寸，利用几何关系就可以确定前置战斗部与主战斗部的起爆时间间隔。以上便完成了战斗部与总体设计相关的主要参数设计。2.2.3 发动机系统设计2.2.3.1 发动机方案选择动力装置采取与标枪相同的方案，即采用两级固体火箭发动机，起飞发动机将导弹推出筒外，惯性飞行一段小的距离后续航发动机使其加速。装药采用双基药形式。2.2.3.2 发动机主要参数设计初步对续航发动机的推力做如下估算： 式中，为平均升力系数，为弹体横截面积，为当地大气密度，为导弹飞行平均速度。燃料横截面积为： 式中，为装药比重，为燃速系数，为常温下压力，为压力指数，为发动机比冲。因此可以得到续航发动机直径为： 式中，为续
43、航发动机壳体的厚度。进而得到续航发动机的长度为： 式中为导弹的最大射程，为考虑发动机壳体前后端而选取的长度余量。根据总体布局安排，战斗部与起飞发动机连接，因此起飞发动机直径为与战斗部的直径相同，即： 采用单根管装药，可将续航发动机插入到起飞发动机的内腔之中，同时引信的起爆装置也在发动机内腔占据一定空间，从而大大缩减导弹的长度。因此起飞发动机内腔径向尺寸就是： 式中，为腔内空间的设计余量。起飞装药的外径则为： 式中，为起飞发动机的壳体厚度。起飞装药的内径即为： 起飞发动机的长度可按下式估算： 式中，为导弹的起飞质量，为重力加速度。至此完成反坦克导弹总体方案相关的发动机参数设计。2.2.4 气动系
44、统设计气动系统设计这一部分主要完成导弹的外形设计，并计算设计外形下的气动特性。导弹外形设计涉及到气动布局的形式和几何参数的确定，是导弹总体初步设计工作中一个重要的组成部分，主要进行弹身、弹翼、尾翼及舵面的几何参数选择和几何尺寸的计算与确定，并据此进行气动工程估算，以得到本文设计的反坦克导弹的气动特性数据，升力系数、阻力系数、压心和力矩系数等。2.2.4.1气动系统选择为了简化设计，在气动分系统方案选择时参考“XX导弹”反坦克导弹的气动布局和外形。选择半球型头部、圆柱弹身，无收缩尾部。正常式布局，8片弹翼，4片尾翼，全动舵，弹翼与尾翼的布局形式为“”。弹翼与尾翼均为向前折叠式，发射前在弹身内部，
45、以保证导弹在发射筒中存放与运输。2.2.4.2气动系统参数设计（1）弹身几何参数的确定弹身的几何参数有：弹身长细比，头部长径比，尾部长径比和尾部收缩比。这里设计半球形头部的长径比为，而弹身长径比可以由导弹战术技术指标中导弹的直径和长度值计算。（2）弹翼及控制面外形参数设计在初步设计时，首先要确定弹翼的平面形状。对于大多数反坦克导弹来说，飞行速度都是在亚音速范围内，在飞行过程中变化也很平缓。在亚音速范围内，展弦比相等的条件下，矩形弹翼同其他形状弹翼相比，气动特性相差不大。实际上反坦克导弹弹翼的后掠角都不大，根梢接近于1，基本都可以看作矩形弹翼。从工艺观点来看，矩形弹翼结构简单，容易制造，因此初步
46、设计时优先采用矩形弹翼，必要时再视实际情况进行调整。根据机动性要求设计弹翼时，要保证预先规定的可用过载。根据过载定义可以推出如下方程： 由式可以解出未知量。导弹的弹翼几何参数产生的升力系数斜率必须达到此，于是有： 为了保证导弹具有规定的可用过载，关键在于设计适当的弹翼，满足： 升力系数斜率的计算公式为（为了简化计算，忽略速度阻滞计算和下洗角的影响）： 式中，：单独弹身的升力系数斜率；：单独弹翼的升力系数斜率；：考虑弹身弹翼干扰效应的修正系数；：考虑弹身尾翼干扰效应的修正系数；：对外露弹翼的面积；：一对外露尾翼的面积；：参考面积（弹身横截面积）。不计翼型厚度和弯度的影响时，亚音速下大展弦比梯形弹
47、翼的升力系数斜率为： 其中为弹翼中弦线后掠角，矩形弹翼时，于是上式可以写成： 弹身与弹翼干扰效应的修正系数的计算公式如下： 式中。若是矩形弹翼，则可写成： 同理对于导弹尾翼，相应的计算式为： 孤立弹身的升力系数斜率可以近似取2，即：将式、以及代入式可得： 又因为： 将式、及代入式并整理得： 根据上述公式，可以在初步确定可用攻角的情况下设计弹翼。由于本文反坦克导弹采用全动舵形式，舵面的外形参数和尾翼相同。（3）弹翼及控制面位置的确定弹体的固有摆动频率是比较重要的动态特性参数。导弹的空气动力设计应该保证导弹的固有摆动频率在适当的范围内。由于： 其中，俯仰力矩系数斜率可以通过升力系数斜率来表示： 式中为从弹尖到全弹压心的距离；为从弹尖到全弹质心的距离。所以： 由此可知，只要规定了导弹摆动的固有频率的下限，那么就可以确定全弹压力中心的前限。为确保整个弹体压心位置符合要求，必须合理安排弹翼位置。然而弹翼位置的安排还应该考虑到导弹自身的结构特点。由于“
