虚拟装配技术在空空导弹推进系统研制中的应用

一、引言
   
    发动机是导弹的重要分系统之一，它为导弹提供飞行动力，以保证导弹获得所需要的速度和射程。发动机又是导弹弹体组成部分，应满足导弹的结构、气动外形等要求。由于发动机零件的配合性和可装配性设计人员不易掌握，以往要到最后的装配时才能发现错误，导致零件的报废和研制进度的延迟，造成巨大的经济损失。
   
    虚拟装配技术是利用计算机工具，通过分析、预测产品模型，对产品进行数据描述和可视化，做出与装配有关的工程决策，而不需要实物模型作支持。采用虚拟装配技术可以在设计阶段就进行验证，确保设计的正确性。本又将以中远程空空导弹采用的高性能固体火箭冲压发动机为例，介绍发动机虚拟装配的设计。
   
二、固体火箭冲压发动机虚拟装配设计
   
    1.实体建模与装配分析
   
    整体式固体火箭冲压发动机是冲压技术与火箭技术有机结合产生的新型动力装置，主要由助推一冲压补燃室(助推器+冲压补燃室)、燃气发生器、进气道、点火器和转级机构等组成，其结构示意图如图1所示。发动机零、部件三维模型建立可利用CAD工具，如UG, SolidEdge, SolidWork等完成。考虑到建模、参数化设计、三维模型的无缝连接以及动画制作等功能优点，本文采用UG建立发动机各个零件的三维模型。根据零件的设计尺寸，在UG中绘制草图，并生成相应的三维模型。

    根据各个零件的位置、连接、配合、运动等装配关系，在UG中对已经建好的三维模型进行自下而上的模拟装配。建立装配模型的目的是为了描述零部件之间的层次关系、装配关系以及不同层次的装配体中的装配没计参数的约束和传递关系，为三维动画仿真提供依据。图2为UG中整体式固体火箭冲压发动机装配模型。

    2 仿真动画设计
   
    在UG中的装配模型中，将所有零件导入到ads  max以后，通过设置关键点锁定各个零件、组件的原始位置坐标。根据装配工艺顺序，在3ds max中通过设置各个零部件的时间、空间“关键帧”，设计出伸缩弹簧、拧螺钉、调解压杆、装入插头等装配动作，模拟零件的装配过程。以固体火箭冲压发动机安装为例，首先通过设置各个模型的“空间关键帧”，将顶盖组合安装在燃气发生器上，用卡箍限位，再将燃气发生器喷嘴组合装配在燃气发生器的另一端;接着通过设编辑“角度曲线”，把点火器拧在喷嘴的螺纹孔上;然后用螺栓和螺母把带装药的助推补燃室、燃气发生器和喷嘴组合连接起来;最后将进气道安装在补燃室的安装座上，拧紧螺钉，装配结束。其中，燃气发生器、燃气发生器顶盖组合和喷嘴组合、助推补燃室需要先设计子装配，然后使用“链接”功能，将每个组件作为一个整体装配。整个装配时序通过设置各个部件的“时间关键帧”来完成。图3为固体火箭冲压发动机的仿真装配过程。