一种空投式森林灭火弹气动外形的制作方法

本发明属于灭火炸弹技术领域，具体涉及一种空投式森林灭火弹气动外形。

背景技术：

气动布局也称为气动构型，是指空气动力面，例如尾翼，沿弹身周向及轴向相互配置的形式，翼面沿弹身周向布置形式主要有：平面型、十字型、×字型、环形、t型或改进环形。

灭火炸弹是一种主要用于森林灭火的新型无控炸弹，具有成本低、可纵深灭火等特点，要求外形稳定性好、灭火剂装填多等。可由灭火人员、投放装置将森林灭火弹投放于定点区域实施远距离、高效、安全的灭火作业。目前，世界各国森林灭火弹的研究主要集中在手掷式和远程发射式两种方式，存在灭火剂量较小，灭火半径小的缺点，且由于采用人力或车载方式运输，无法短时间到达火灾现场。相比手掷式和远程发射式灭火弹，空投式灭火弹具有如下优点：1)灭火作业距离只与载机飞行航程有关；2)可在短时间内深入无人林区作业；3)可于空中观察火场形式，实现较为精准灭火；4)飞机的有效载荷远大于手投和安全系数下火药的推力极限；5)空中作业，灭火人员无需在地面靠近火场，安全性高。因此，对空投式森林灭火弹及其气动外形的研究工作亟待开展。

技术实现要素：

针对现有技术手掷式和远程发射式灭火弹的气动外形不能满足空投式森林灭火弹气动外形需求的问题，旨在通过设计头部外形，弹身，稳定尾翼外形尺寸，得到装填空间大，各项气动性能指标优异的空投式森林灭火弹外形，本发明提供了一种空投式森林灭火弹气动外形，采用稳定尾翼式布局，包括弹头，弹身，弹尾和8片尾翼；

弹头位于前端，弹身位于中部，弹尾位于尾部，8片尾翼沿周向布置于弹体尾部；

弹头为球形或椭球形，弹头占全弹长度12％-14％；弹身为标准圆柱体，弹身占全弹长度43％-50％，弹尾为锥柱组合体；弹尾占全弹长度36％-44％，弹尾锥段与柱段的比例为1：(2.5-3.5),弹尾柱段直径为弹身直径的0.43-0.57；弹的长细比(弹身长度与弹体直径比值)为3.7-4.3。

进一步地，所述尾翼翼面形状为梯形和五边形，两种形状翼面间隔45°交错布置，每种翼各四片，其中梯形翼面的上底边长度与弹尾长度(锥柱组合体)相同，并且与弹身表面平齐，梯形翼面的下底边长度与弹尾柱段长度相同；五边形翼面上底边长度占弹尾长度70％-88％，下底边长度与弹尾柱段长度相同，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度占侧面斜距0％-100％，右侧边垂直于下底边。

更进一步地，所述弹头为球形或椭球形，弹头占全弹长度12％-14％；弹身为标准圆柱体，弹身占全弹长度43％-50％，弹尾为锥柱组合体；弹尾占全弹长度36％-44％，弹尾锥段与柱段的比例为1：(2.5-3.5),弹尾柱段直径为弹身直径的0.43-0.57；弹的长细比即弹身长度与弹体直径比值为3.7-4.3。

优选地，所述五边形翼面上底边长度占弹尾长度73％-80％，下底边长度与弹尾柱段长度相同，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度占侧面斜距(即弹尾锥段的母线长度)55％-65％。

具体地，所述五边形翼面上底边长度占弹尾长475mm/650mm＝73％，下底边长度与弹尾柱段长度相同，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度占侧面斜距140mm/223.6mm＝63％；

其中，弹头半径200mm，弹身直径400mm，全弹总长1500mm，弹身长度650mm，弹尾长度650mm，其中弹尾柱段直径为200mm，弹尾锥段长度200mm，柱段长度450mm；五边形尾翼的上底边475mm，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度为140mm；弹尾锥段侧面斜距确定为223.6mm。

具体地，全弹轴向力系数0.2-0.4，压心系数约0.51-0.57，最大可用攻角、可用侧滑角均在90度以上。

本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.装填空间大：得益于球形(或椭球形)的弹头和圆柱形弹身设计，相同弹体表面积情况下，该灭火弹装填空间基本上要高于其他外形，从而提高本发明灭火剂装填量，可减少载机往返时间，不同尺寸灭火弹可装填50kg-100kg灭火剂；

2、高稳定性：8片稳定尾翼设计极大提高了弹体的稳定性，高稳定性能够使弹体的姿态快速收敛，从而使得落地的攻角较小，并实现快速落地，提高落点精度；高稳定性使得本发明适合水平投放到竖直投放的多种投放方式，并具有较强抗风能力，特别适合火灾环境；

3、结构合理、节约空间：得益于尾翼的特殊布置，该灭火弹特别适合箱式存储，可将五边形尾翼置于箱体对角处，不仅可以充分利用空间，同时可以作为限位固定装置；弹尾和弹体可采用分舱设计，方便灭火剂装填。

附图说明

图1为本发明的一种实施例外形立体示意图；

图2为图1的a向视图；

图3为图2的b向视图；本发明的尾翼外形示意图

图4为图2的c向视图；

图5为本发明的梯形翼面示意图；

图6为本发明的五边形翼面示意图。

其中：1-弹头，2-弹身，3-尾翼，4-弹尾，5-梯形翼面的上底边，6-梯形翼面的下底边，7-五边形翼面上底边，8-五边形翼面下底边，9-五边形翼面左下边。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，均属于本发明保护的范围。本领域一般技术人员可根据本发明公开的内容，按照上述气动外形布局，根据具体的弹体结构设计、质心位置和操稳性要求，通过调整相应参数，设计出对应的空投式森林灭火弹气动外形。

如图1-4所示，本发明提供一种空投式森林灭火弹气动外形，采用稳定尾翼式布局，包括弹头，弹身，弹尾和8片尾翼；

弹头位于前端，弹身位于中部，弹尾位于尾部，8片尾翼沿周向布置于弹体尾部；

弹头为球形或椭球形，本实施例为球形，另一个实施例为椭球形，弹头占全弹长度12％-14％；弹身为标准圆柱体，弹身占全弹长度43％-50％，弹尾为锥柱组合体；弹尾占全弹长度36％-44％，本实施例为40％，另一个实施例为36％，再有一个实施例为44％；弹尾锥段与柱段的比例为1：(2.5-3.5),本实施例为1：3，另一个实施例为1：2.5，再有一个实施例为1：3.5；弹尾柱段直径为弹身直径的0.43-0.57，本实施例为0.5，另一个实施例为0.43，再有一个实施例为0.57；弹的长细比，弹身长度与弹体直径比值，为3.7-4.3，本实施例为4，另一个实施例为3.7，再有一个实施例为4.3。

所述尾翼翼面形状为梯形和五边形，两种形状翼面间隔45°交错布置，每种翼各四片，其中梯形翼面的上底边长度与弹尾长度(锥柱组合体)相同，并且与弹身表面平齐，梯形翼面的下底边长度与弹尾柱段长度相同；五边形翼面上底边长度占弹尾长度70％-88％，本实施例为79％，另一个实施例为70％，再有一个实施例为88％；还有更优的施例为73％，另一个实施例为80％，再有一个实施例为75％；下底边长度与弹尾柱段长度相同，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度占侧面斜距0％-100％，本实施例为50％，另一个实施例为0％，再有一个实施例为100％；还有更优的施例为60％，另一个实施例为55％，再有一个实施例为65％；右侧边垂直于下底边。

下面结合一个具体实例详细说明本发明灭火炸弹气动外形的应用：

如图1-图4，本发明涉及空投式森林灭火弹气动外形由弹头，弹身，弹尾及尾翼组成。弹头位于前端，为球形，弹身为标准圆柱体，弹尾为锥柱组合体，弹尾安装8片稳定尾翼。

在本应用实例中，弹头半径200mm，弹身直径400mm，全弹总长1500mm，弹身长度650mm，弹尾长度650mm，其中弹尾柱段直径为200mm，弹尾锥段长度200mm，柱段长度450mm；五边形尾翼的上底边475mm，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度为140mm；弹尾锥段侧面斜距(即弹尾锥段的母线长度)确定为223.6mm；

如图5所示，所述五边形翼面上底边长度占弹尾长度475mm/650mm＝73％，下底边长度与弹尾柱段长度相同，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度占侧面斜距140mm/223.6mm＝63％；

弹头半径200mm，弹身直径400mm，全弹总长1500mm，弹身长度650mm，弹尾长度650mm，其中弹尾锥段长度200mm，柱段长度450mm；五边形尾翼的上底边475mm，左下边与弹尾锥段的侧面平齐，其长度为140mm。

对上述具体应用进行了cfd仿真，全面获取了全弹的气动参数：全弹轴向力系数0.2-0.4，压心系数约0.51-0.57,全弹的静稳定度(压心系数减去质心系数)可达到15％以上,最大可用攻角、可用侧滑角均在90度以上。全弹的静稳定度若低于10％，落地姿态可能无法满足要求，导致引信无法工作，灭火剂无法炸开，达不到灭火效果；最大可用攻角、可用侧滑角均在90度以上，可保证其对投放方式没有特殊限制，可以实现水平到竖直投放等多种投放方式，由此可见，本发明设计的外形整体气动性能优秀。