1、第 8 章 红外成像导引头的结构设计8.1 红外成像导引头对结构的要求及结构设计内容与原则1.红外成像导引头对结构的要求好的总体方案要靠好的结构设计来实现，特别是对于小体积红外成像导引头来说，结构设计至关重要，结构设计方面的一小步突破可能就会为优良的红外成像导引头总体方案提供技术基础。红外成像导引头对结构有如下要求：（1）严格限制体积和重量。红外成像导引头一般装在导弹的前端，必须严格限制体积和质量。为了增加有效载荷，一般都要求红外成像头质量轻，把有效的载荷让给战斗部，但在某些场合为了增加导弹的静稳定度反而希望红外成像导引头有比较大的质量，小质量固然不容易实现，在体积受限的条件下实现大质量也十分
2、困难。另外保证红外成像导引头的质心满足要求也是十分必要的。结构设计时必须选择紧凑的组装方式，电子舱结构设计时尽可能提高装填密度，随动平台设计时尽量避免笨重的实体结构。（2 ）环境适应能力强、可靠性高。红外成像导引头要承受导弹飞行过程中的冲击、振动、过载等各种恶劣力学环境条件，特别是需要具备高加速能力的导弹，红外成像导引头要承受大过载。同时，红外成像导引头的成像探测器抗冲击、抗振动能力极其有限，需要采取特殊措施，如减振设计等。除了要承受飞行时的恶劣环境外，还需要承受运输过程中的振动和冲击、高低温工作环境、盐雾和霉菌等。所有这些都要求红外成像导引头的结构必须具备很强的环境适应能力。结构设计时要保证
3、红外成像导引头在承受各种静、动、热载条件下有足够的强度、刚度和稳定性，并满足各项动力学性能要求。（3 ）高精度。成像系统安装在随动平台上，成像系统的安装精度直接影响红外成像导引头的测量精度；陀螺安装时要保证测量轴与导弹各轴保持平行；红外光学整流罩安装在红外成像导引头壳体上，光学系统是活动的，红外光学整流罩与光学系统必须紧密配合才能可靠成像，因而对红外光学整流罩的安装精度要求较严；印制电路板与总线板之间也要求足够的连接精度，否则不能保证有效的电气连接。所有哲学都对结构设计提出了高精度的要求。（4 ）气动性能要求。红外成像导引头是导弹的一个舱段，除了搜索跟踪目标外还必须维持导弹气动外形的完整性。导
4、引头接受设计时应尽量保持与理论外形的一致性，减少设计外形与理论外形的误差并提高表面品质，尽量不出现凸起、缝隙等影响气动性能的外形结构。2. 红外成像导引头结构设计内容与原则红外成像导引头结构总体设计的任务是按照导弹总体对红外成像导引头性能参数的要求和红外成像导引头自身的使用环境条件，将电子部件、电气元器件和机械部件合理布局并组装成完整的红外成像导引头，使其在规定的条件下实现规定的功能。结构总体设计包括机械设计和物理设计。机械设计包括整机组装结构设计，如结构单元的划分、总体布局方式的选择等；随动执行机构设计，如执行机构形式选择、平衡设计等；抗振缓冲设计，如结构件强度和刚度计算、稳定性分析、隔振和
5、缓冲措施选择等。物理设计包括热设计（如散热和隔热设计） ；电磁兼容设计（如屏蔽设计、接插件选择以及合理布线等）及三防设计等。红外成像导引头结构设计一般遵循以下原则：（1 ）模块化原则。根据导引头系统要求和各分机的功能、几何特征，在结构上进行模块化设计，同时尽可能提高单元模块的安装密度。（2 ）简单化原则。尽可能使结构简单、质量轻，减少零部件的品种、数量，提高产品通用化、系列化、组合化水平。（3 ）加工和装配方便原则。考虑具有成熟工艺的结构设计形式以及导引头系统结构的装配、调试的简便性和维护、维修的可达性。8.2 红外成像导引头结构总体设计1.结构总体布局导引头的结构形式一般有整体结构形式、离散
6、式结构形式和轴向分段式结构形式。整体结构形式可分为机箱机柜式和主体机架式。各种结构形式的结构特点如表 8.1 所示。非制冷红外成像导引头通常为圆柱形结构，径向尺寸小，采用轴向分段式结构形式比较合适。为了使红外成像导引头搜索视场尽肯能大，且不受弹体遮挡，结构总体布局时将随动平台布置在导引头的前端，信号处理电路板按轴向分段的形式布置在圆柱段，或者将电路板扣在一起，外面再用壳体连接。轴向分段式布置时可以将电路板封装在金属壳体内，有利于电磁兼容设计，并且可以方便地对单个部件进行调试，出现故障时维修和更换方便；电路板扣成整体安装有利于减小轴向尺寸和径向尺寸，设计时应根据实际情况来选择。随动平台上的电器和
7、信号处理电路的电气连接通常采用电缆连接方式，便于安装调试。表 8.1 几种结构形式的结构特点结构形式 特点机箱机柜式1.各分机可以单独加工和调试，工艺性好；2.便于统一采取冲击和振动的隔离措施；3.使用维护方便；4.结构重叠系数高，体积和质量较大整体结构形式 主体机架式 1.结构紧凑，体积、质量小，空间利用充分；2.可分块布局，但各分系统独立性差，不便于同时进行装配和调试；3.食欲 4 对元件或部件进行振动和冲击隔离离散式结构形式1.整机结构分散，连接电缆多而长；2.与整体式结构相比占用空间大；3.各部分可分别安装调试，工艺性好轴向分段式结构形式1.结构强度和刚度性能好；2.结构紧凑空间利用充
8、分；3.各部分可分别装配调试；4.适于对元件或部件进行振动和冲击隔离2.振动和冲击的隔离设计红外成像导引头飞行时动力学环境恶劣，在结构设计时要进行振动和冲击隔离，确保部件或组件不因承受过大的振动、冲击而损坏，在不便于进行减振设计时要尽量提高整体结构刚度及元部件的安装刚度。成像探测器是红外成像导引头里最薄弱的部分，承受振动冲击能力十分有限。常用探测器承受振动冲击的能力为 80g，68ms，远远小于红外成像导引头的环境条件要求，必须采取振动和冲击的隔离设计。振动隔离有减振式（机械过滤式）和阻尼式两种。减振是在设备和壳体之间安装减震器以减小振动冲击对设备的影响；阻尼是在空间体积不允许安装减震器时采用阻尼材料来消除振动，以减小设备的振幅。
