巡航导弹设计指标:
1:这个巡航导弹不大,重量为200公斤(其实也不小了)。
2:这个巡航导弹飞不远,也就是200公里左右。
3:这个巡航导弹的精度一般,CEP大概20~30米。
4:这个巡航导弹的威力不大,顶多带个30公斤的弹头。
概略说明:
首先,自制的巡航导弹由以下几个系统组成:动力系统;弹体/气动外形;制导、控制系统,战斗部。
第一:动力系统,也就是发动机。
为什么先说它呢?因为这是导弹的核心瓶颈,在现有条件以下,可以选择的方案少,所以整个导弹系统必须围绕它来设计。
我们能够搞到,比较合适的发动机是一种民用的模型用小型涡轮喷气发动机,不带加力,海平面推力约为27公斤,自重为3公斤左右(推重比接近9,相当出色),我们计划使用两台发动机作为动力系统,可以产生55公斤的推力。由于这个巡航导弹不象一般的飞行器那样,要作幅度较大的飞行动作,所以,设计推重比在0.25左右,也就是导弹的最大起飞重量为200公斤左右。
注意事项:个人自制涡喷是一项能力挑战,不建议无机械基础及未成年人尝试!(最好谁都不要试……)另外,制作中一定要有安全意识!!!切记与高速运转机械,与火打交道,安全第一!
安全守则:
涡喷的制作不同于其他模型 ,由于涡喷在高温与高速条件下工作
如果你不想被当成烤鸭请注意下面的事项!!
1.别被火喷成烤鸭,玩火要有科学知识指导。
2.涡轮一定要作动平衡(重心偏移会让你的零件被甩飞出去)才能用。
3.无论如何不要在共公场合试发动机,很多人围观不是好事。
4.涡轮转速高达70000转每分以上,没机械基础不要去试!!
5.发动机试运与工作中,永远不要站在涡轮的两侧正对位,以免涡轮发生事故时,钢片高速飞出,象子弹一样,危及生命!!
特别提醒!做涡喷一定要有机加工与材料常识,了解金属,火灾爆炸原理,等安全知识,安全第一。
涡喷自制问题解答:
1:发动机如何自己设计? 到哪里找材料,价钱如何?
模型用的发动机不是大的发动机的按比列缩小,任何试图这样做的结果都很可能是失败。值得推荐的是英国人-Kurt。Schreckling设计的FD3-64航模涡喷发动机的设计,开创了小型发动机设计先河,用一个简单方法制作的放射式压气机,环型燃烧室,一个用简单方法制做出来的涡轮,达到了良好的效果。他的理念已被最新改进的各种新的设计所证实,并且都是以他的设计为基础进行的提炼。数字显示,许多爱好者根据他的著作理论,成功地将发动机用在了航模上。
涡轮喷气发动机材料为不锈钢为主,材料成本很低,如果从材料本身的价值来说,以广州为例,也就100元上下,但由于个人爱好者,有些可能无机床,氩弧焊的话,到外面加工的人力成本会贵过材料费。但也无妨。再就是如果有认识不锈钢加工厂的话,找到边角料足矣做一台涡轮如果你想省事些,可以用涡轮增压器上的压气轮来代替木头的压气轮。
2.涡轮容易加工吗没专业设备如何做动平衡?
涡轮是由型号为3012.5mm不锈板剪口弯成,用一个小电钻配小砂轮可以打磨出翼型即可,关键的动平衡测试,记住这一点很重要!!否则会导致发动机解体!!是用我们的大拇指与食指来感觉振动。灵敏度相当高。足以完成涡轮的动平衡调试。
3.散热与轴承问题
压缩空气将穿过轴套为轴承提供冷却,轴承为简单的滚珠轴承,用自身的压缩空气压油提供油雾润滑。可以用透平油,或低粘度的机械润滑油。
FD3-64的设计合理的利用压气机的空气,将温度控制在600度以下,从而保证各部件的强度。
在运行中我们要注意发动机的温度不能超高。
4.FD3-64能推多重的模型,国内造价要多少?
对于航模飞机来说,0.5的推重比完成各种特技动作都已够了,这台发动机的设计推力约3kg力,也就是说,你的航模总重达6kg在飞行中都没问题。
按FD3-64r材料本身来说不值钱,不锈钢在国内100元就买齐了,主要是加工费用问题,可能是材料的数倍。
5.(爱好者问得最多的问题):根据国外的这些资料我能做出涡轮发动机来吗???
国外的这些资料,是国外的爱好者制作成功总结出来的,作者通过总结数年来自己开发,研究涡轮发动机,对涡轮发动机的原理,涡轮发动机的自行设计的方法都做了详细的介绍,尤其是制作过程,每一个部件的加工详细方法,与注意事项,如何控制加工精度等,都一一描述,以确保用普通的机床,达到涡轮的制作要求。特别是一些动平衡的调试,用最简单的方法就能达到要求,。也就是说凡事爱好者能想到的问题,制作过程中会碰到的问题,这些资料都全面进行了讲解,并给出解决方法。
用的是普通车床,及不锈钢为主料制成,目的是让爱好者能用日常找到的材料来加工出来,虽然推力不够专业的商品机大,但其推力用在航模上绰绰有余,加上其制作成本很低,约100美元,成为国外喷气机爱好者最热门的制作,从这开始,各种型号自制涡喷发动机在此基础上改进发展起来。从最初的fd3-64的2.5公斤推力到,最新的12公斤推力。这一切都是广大涡喷自制爱好者努力研究的结果
性能参数;
直径:120mm
长度: 210mm
净重:1kg
推力:2.5kg力
涡轮主要部件: 压气机FD0040主要是为燃烧室提供大量的空气,用航空板粘制而成
涡轮FD0055用耐高温不锈钢板,剪出叶片,弯成形状。
燃烧室用不锈钢容器改制
做为自制涡喷的原型机,可能现在你打算自制涡喷时,不用选择制作fd3-64,因为它毕竟是98年的产品,现在的国外爱好者的通过改进设计,自制涡喷已经达到12公斤推力。推重比10左右。
但不要认为它已过时,而一无用处,因为fd3-64的制作理论,让你在家哩打造涡喷成为了
现实,不用去担心没有航空发动机制造厂的专用设备,因为日常生活中你能找到相应的材料来加工。同时,要打破迷信专业厂家的思想,自己开动脑筋,用中国人的话说,就是想尽一切土办法,在科学的理论指导下制成了能用于航模的喷气发动机。这是一种挑战与锻炼。同时我们也可以参考fd3-64的制作加工部件过程,敢于根据自己的条件,在科学理论指导下,改进加工方法。但是fd3-64毕竟是过时的设计,它的木头压气轮需要碳纤加强,加上效率不高,因此,后来的改进采用了kkk系列或盖勒特商品压气轮部件,稍大点的汽车配件店可以买到。
以下内容摘自《Gas turbine engine for model aircraft-航模涡轮喷气发动机》 (原著:kurt。shreckling)
业余制作涡轮的工具:
一台普通的车床
能焊不锈钢的电焊
电钻
(由于详细的设计与制作过程有一本80页的书那么多,以下仅为书中内容的摘要!)
1.涡轮
涡轮的桨叶长度大约是外经的1/6,(对于业余爱好者来说不要问为什么),因为是作者无数次实验的数据。
涡轮不能钻孔,叶片数设计为17片。
当温度从500度降至20度时,涡轮与机壳的间隙会减少5%,也就是说设计时要预留涡轮膨胀空间,太大了不行。没推力了。涡轮为2.5mm耐高温不锈钢剪口弯成。
2.轴
高转速低转矩,必须很硬,不然会在60000转、分的情况下共振玩完,本发动机采用铝合金以助散热,两端为不锈钢。轴承要高转速的,达90000转、分才行。使用润滑油降温,可以用日常找到的688代替。
3.压气叶轮
材料为航空层板,或山毛榉等结实的木头。外绕碳纤加强。
4.涡轮动平衡
5.加工资料
直径: 110mm
长: 235mm
最大推力:5kg
最大转速: 103000rpm
排气温度: 550 deg C
净重 1.140Kg
本设计是kj66手工制作版,国外爱好者自力更生,除压气轮采用了车用的配件压气轮之外,其余全采用手工制作……以上是kj66的手工制作成品。
对于国内爱好者要自制涡喷,根据本人的制作经验,我个人认为,可以在对FD3-64的加工设计原理有一定了解后,制作KJ66(手工版)是一个比较合适的选择,因为如下的改造足以让你觉得动心。
1.压气轮
新的设计使用了涡轮增压器用的kkk系列铝合金压气轮。各大汽车配件店能购到。
由于原fd3-64木制压气轮制作比较麻烦,加上一定要碳纤加强,才能确保安全,但碳纤在国内可能很难买到。因此会阻碍制作进程。也可能打消你制作的欲望。
为了提高压气机的效率,简化制作步骤,因而在kj66上采用是汽车常用已做好动平衡成品kkk系列铝合金压气轮。
2.燃烧室
原设计是圆锥状,效率不高。环型燃烧室为重新设计为圆柱状,不再用笨重的盘状结构燃料管,而是用6根1mm直径的注射器针来做,增加了六根燃料蒸发短管,改进后,提高了燃烧效率,有能力让涡轮转速达,103000rpm推力能达到5kg力。
3.导气环(简称NGV)
原NGV要焊在外壳上,加工过程较麻烦一些,现导气环重新设计,以配合圆柱状燃烧室,可以按图用不锈钢板来焊接加工。其实ngv国外多种加工方法,看个人情况可以改进加工工艺。
4涡轮
涡轮可以同fd3-64制作方法一样。直径为66mm,用3.5mm不锈钢板来做,以增加强度。
5.轴承
选用高速陶瓷角接触轴承使转速可达到最高要求。全陶瓷,国内价格较贵。参考国外的爱好者也是选用普通的较高级别的进口轴承,只是在使用中不要让涡喷长时间工作在最大推力下,同时确保轴承的冷却。
fd3-64为手工自制涡喷探索出一条路,在此基础上就是以专业材料与先进的加工手段加工出来的就是著名的商品涡轮机kj66。
根据个人情况,kj66手工版的制作,我选择完全按kj66的蓝图来加工,最难解决的那个涡轮部件,完全采用fd3-64的加工方法来制作涡轮与动平衡调试,。最适合目前国内难以买到进口材料的爱好者制作。
商品级:KJ66
性能参数
直径:110mm
长度: 240mm
净重:0.93kg
推力:8kg力
价格:约1500美元
KJ66发动机可能是目前最流行的设计,用icon713精铸的涡轮使之可以达到8公斤推力,这是Artesjets推出的产品,该公司为广大爱好者提供该机型各种配件,使自制爱好者也能在此基础上制造出高推力的涡喷发动机,也可能是目前世界上爱好者自制的最多的机型之一。
1.涡喷发动机的推力和螺旋桨推力的本质区别
FD3/64发动机满载时功率大概为80千瓦。随着发动机速度的提高,能量的转换率,也就是发动机的效率也不断提高。
假定一活塞发动机工作容积为10cc,功率在转速为12000转/分时为1000瓦。螺旋桨直径为28cm,螺距18cm,发动机的最大效率为75%,此时转速为70%的最大转速。其静态推力F=33牛顿,大于FD3/64的24牛顿。
假设分别装有两种发动机的两架飞机的速度由于其他原因都达到40米/秒。活塞发动机产生的拉力将下降为大约20牛顿,。此时的喷气发动机终于显示出它的优越性。在40米/秒的高速下,它的推力只是稍稍地下降了2个牛顿,飞机的速度也将大大地超过装有活塞发动机的飞机。这也是为什么喷气机的速度能轻而易举地达到3百多公里每小时。
2.发动机的安装和隔热
发动机工作要吸入空气,必须要有一个至少60mm直径的圆形的,一端直径逐渐增加到70mm的空气入口。喷气发动机的空气吞吐量远小于相当的函道发动机。
推力管道的进气口直径为80mm,喷口为75mm,长度为43cm,使用0.1mm厚的不锈钢制作。管道的进气口和发动机喷口必须要有大约10mm的间隙,仔细调整发动机喷口和管道之间的距离能够增加大约2牛顿的推力,实验表明管道超过喷口3mm是最明智的选择。管道的工作温度将达到350度,使用带有胶水的铝泊来隔热将很有用。
3.燃料消耗与油箱
fd3-64使用的是汽油与柴油的混合物,最好是用航空煤油。油需要用一个小型的油泵来加压。如果用在航模上,那么需要用7.2v上下的直流小油泵。
发动机的功率大概为80千瓦,如果燃料使用柴油,最小燃料消耗量大概为1.81g/s。也就是2.13mL/s。不同于其他发动机,喷气发动机的油箱不能进入空气,不然的话为导致油路中断,医院用打吊针的塑料输液袋是很理想的油箱
涡喷发动机是在高速,高温,高压的工状下工作,虽然是模型发动机但其仍然需要:
1.较高的加工精度。在军品中,发动机是最高规格的配件,其中重要部件的公差要达到1~2级精度一般的也要在6级以上。例如在高速运转下圆柱度和同轴度公差要求甚高,否则轻则发动机寿命大大降低(只有几个小时)重则机毁人亡。模型涡喷发动机也不例外。
2.专业的零件生产,连螺栓螺丝都要专门生产,不能用标准件。还比如齿轮,在发动机中齿轮使用非常广泛,但均由专业厂家生产,民品无法代替。
3.好的热处理。发动机几乎所有的零件都要热处理以提高强度从而提高使用寿命。汽车的涡轮增压机不光是形位公差不合格,热处理一样不合格。
不要小看模型发动机,涡喷的也能达到2万转以上,这是很厉害的。
微型涡喷生产量极少而价格昂贵 己有人在用汽车离心机叶片自制了我们爱好者如自制叶片似是最大的问题我个人感觉只要达到起动速度时有那个压缩比就行.当然还应先做高速下的动平衡.
第二个问题是高速轴承我已发现高速电机轴承已有4-5万转当然离它10-12万还有差距但是作为寿命只需20-30小时的模型发动机来说不妨可以一试。
中心轴和外壳好象不难最多也就用不锈钢车制。
电机我倾向于外装就象我们用起动机但是最好是交流220v的串激电机内装即要体积小又要重量轻马力大恐难解决。
点火是否可以套用脉冲谐振喷气机的点火器如无成品出售又缺少原理图可以去找一只大功率霓虹灯变压器(一定要无开路保护的那种)可拉弧10mm以上.
另外有一种带有外部控制端的自制一个振荡源如555输出端接在此电子变压器的控制端上可以方便的调节高压打火的频率.
高压嘴是否用普通火花塞一试将原来的0.5-1mm拉开些。
当然这只是看看,要真想做淘宝网上有卖的,搜航模涡轮发动机图纸大概要几百块钱的,工用图纸。
现在最主要的核心有了,下面就是弹体/气动外形了
由于导弹不是飞机,不用考虑作过多的机动飞行,弹体的外形尽量简单:采用圆柱形弹体+头部整流罩,目的是在最节约材料的情况下,保持较高的结构强度,同时有利于内部设备的安装。设计弹径35厘米,全长180厘米,内部容积0.35立方米左右。采用有副翼的平直上单翼机翼结构,使用平直上单翼机翼目的是简化设计和制造,同时提供比较大的升阻比;使用副翼的目的是便于.纵和控制(这在制作模型时常用,比较成熟)。设计翼展 1.8米,弦长0.5米,翼面积0.725平方米。采用V型复合尾翼结构,因为此种结构在航模中有较好的基础,纵和控制比较成熟,稳定性也比较好,因此使用两片尾翼代替了传统的三片,既当方向舵,又控制姿态,好处有两个:简化结构和避开发动机的气流影响。发动机左右对称的安装在弹体两侧,中心后的位置,好处是不用费心的设计进气道和尾喷管,而且尽量保持两个发动机的距离,有利于发动机散热避免热量对弹体内制导和舵机的干扰。
整个弹体由铝合金龙骨构成,买铝合金型材,请学校或者研究所的实验工厂加工,实在不行作铝门窗的也行,铆接结构。蒙皮使用树脂玻璃钢或者碳纤维制作,后者的成本高不少,但是在同样的强度下要轻得多。
圆柱型弹体内布局从前到后依次为:空速管,弹载计算机舱,传感器舱,弹翼舵机,油门调速器,油箱,战斗部,尾翼舵机。
使用的材料包括:
1:模型舵机6个(弹翼各用两个,尾翼各用一个)
2:V型尾翼比例分配器一个。
3:油门比例调速器两个
4:油泵两个(使用汽车雨刷水泵)
5:铝合金型材若干,蒙皮若干,五金零件若干,各种粘合剂、密封剂、油漆、五金零件,标准件若干。
这部分的设计是最有意思的,整个系统包括硬件,软件两部分,先说硬件部分
弹载计算机负责两方面的工作,一是制导,二是控制,采用标准的微型工控机的设计思想,台湾研华2601主板,5X86-133的CPU,32M内存,提供4个COM端口1个8位ISA插口,甚至还有集成的显示卡和声卡,大小仅仅相当于一个3寸软盘,外加一个256M的电子盘,一个用于控制舵机的D/A转换器,重量不超过1公斤。导弹采用GPS+地形+惯性制导的强大联合制导方式
GPS:JJTech的OEM接收板,12通道,RS-232输出NMEA-0183格式数据,大小相当于一块PCMCIA卡,重量50克左右,加上天线也就200克。
地形:工业用微型无线电高度表,作用距离300米(垂直),RS-232输出,连探头重量300克左右。
惯性:工业用微型陀螺仪,带磁罗经,RS-232输出,重量200克左右
以上设备全部使用5V供电,总电流小于30安培(包含舵机),考虑总工作时间为1小时,使用28个1.25V/4500mAH笔记本用锂电池组成的电池组供电(4×7)。购买两个旧的IBM笔记本电池组拆得,也可以自己购买18650锂电池DIY电池组。重量1公斤左右。
软件部分自己开发,作系统使用DOS或者Embeded
WindowsNT,或者干脆用Windows95。你还需要好的地形图,国家地理信息中心可以。买到1:50000甚至1:10000的精确地形图,航空照片,卫星照片都有(必须有专门部门开具的介绍信),35元一张,200公里射程大概需要4~6张。如果您用于国外的化,美国的国防测绘局的精密地图也能买到,价格网上就有。
这样一个导弹造出之后,大约重量组成
1、结构(包含发动机、舵机、电池):70~80公斤
2、电子设备:10公斤
3、燃油:60~70公斤
4、还能剩下30~40公斤的地方安装战斗部
重头戏来了,战斗部:
1. 简化版“Bde-tona-tor”的制造。用“Bde-tona-tor” 比T.NTde-tona-tor威力大,可先到化工原料商店买甲苯、X酸、硫酸,然后按水浴法制T.NT(三X基甲苯),具体流程、工艺在80年以前的高中化学课本上有(在百度上仔细查找,其实也能找到……)。在制得的T.NT针状晶体中加入约10%的铝粉混合均匀,简化版“Bde-tona-tor” 就算制成了,要进行药柱成型,仍然可用水浴法将TNT融化、搅拌、浇注,但温度一定要控制精确,否则你就提前上天国了,呵呵。
2. 简易核弹头的制造。把医用钴60磨成粉与少量de-tona-tor混装空爆即可污染城市大片地区,足以让你的学校及周围一片地区变成人间地狱,且没法消除。但使用时要参考气象云图,避免大风、大雨。
3. 去掉笔记本电脑的显示器、光驱等部件减轻重量,将其作为导弹电脑,升级制导系统。
4. 购入带RS232接口的GPS接收板,与电脑联机进行全程GPS导航,省掉陀螺仪。
5. 隐身弹体的制作。到化工原料商店购买四氧化三铁(俗称铁红)、少量氧化锌,按铁红95%、ZnO5%混合作为隐身添加剂加入环氧树脂中,作为制作玻璃钢的粘结剂,一副“劣质隐身弹”就算成功了,当然,如果在重点部位再刷几层“隐身粘结剂”效果更好。
6.简易图象末制导系统的制造
a. 买一带USB接口和动物体自动跟踪程序的摄像头。
b. 用数码相机拍摄目标建筑物图像,记着带上光度计,记下光度指数。
c. 将目标输入电脑,既是业余型,什么傅里叶变换、普洼松分布就免了,就用ph图像处理软件抽取目标轮廓特征,使其看起来象一个特殊汉字(简化、繁体均可)。
d. 运行Motorola慧笔2.52程序,打开笔迹学习个人签名,将这一特殊汉字输入、识别、储存,一个简易目标自动识别程序就弄妥了。
e. 将简易目标自动识别程序和动物体自动跟踪程序相结合、调整,即可造出简易图像自动识别跟踪程序。
f. 调整摄象头对比度、亮度,使摄象头只保留物体的主要伦廓线。
g. 将目标数码相片通过多媒体设备投影出来(注意光度与目标实拍光度指数相同),将摄像头、简易图像自动识别跟踪程序、电脑、舵机进行联机调试,实际上是在进行仿真模拟飞行,当移动目标图像位置、改变目标图像大小时,舵机能作相应动作,则简易目标末制导系统就算大功告成。
生物弹头制作简法。到某医学院实验室偷取结核菌或其它通过空气传播的细菌、病毒,再准备培养瓶、营养液、琼脂、恒温箱、消毒液等,不必考虑浓缩、活性什么的,细菌、病毒培养出来,只管装二大瓶飞到城市上空来个空爆,就够受了,包管二个月内各个部门忙得焦头烂额。
1 在燃料中加入40%的X甲烷,可提高发动机功率约15-20%。如使用碳纤维管作骨架,可减轻10%-20%的结构重量。
2 发动机选用50cc的轻型摩托车发动机比较合适。这种发动机的油耗比较低也比较便宜来源也比较稳定(至少在日本如此)。如果对性能要求高一些可以采用250cc的两冲程发动机。
3 结构尽量采用玻璃钢和工程塑料一次成型工艺。 4-8 10 11 机电系统基本要自制。航模用的比较贵而且可靠性和耐久性都难以满足长时间飞行的要求。16 膜盒式高度表自制难度比较大。应该想其它方法。
建议你先好好研究嵌入式系统和实时操作系统的编程和接口然后再动手作大件。
用摩托车发动机恐怕不行,因50cc4冲程摩托发动机重约10Kg(不含反冲启动器、消声器)输出功率仅1.1KW,而GMS牌4cc2冲程航模发动机重约0.4Kg(含消声器)输出功率即达1.1kW。建议购买进口航模发动机,如35cc2冲程发动机,其其输出功率约35马力,重约5kg还带发电机。
如果采用带RS232接口的GPS接收板和笔记本电脑,则可采取全程GPS制导,免去高度表。
好了,能不能造出来就要看人品了,一般来说就是飞的远近和打的准不准了。
最后祈求加特林菩萨保佑(滑稽)
我佛慈悲诸佛菩萨颂赞之时一息之间加特林菩萨所持六管机枪喷薄蓝焰无数子弹扫射四方那每颗子弹或是自带一枚大光明咒种子那枪声如同梵音崦嘛呢叭咪哗有无穷法力无量神通。一音一咒即是宇宙真理佛门无上神通。
六管一转便是六字真言合一观世音菩萨被六音合一扫射一息之间就有三兆六万转彷如六道轮回盖脸酸爽难以言叙。
又有喀秋莎明王306毫米火箭弹12发齐射五九改明王125mm低后坐力炮还有东风明王携巨浪鹰击红旗红箭红缨前卫霹雳KD海鹰九大常住金刚普度众生送解脱。
东风明王化身之上搭载核能尊王佛、无量热佛、无量力佛、无量墒佛、热寂大菩萨、氦闪聚变佛、原子裂变佛、无量光无量热无量辐射核尊王佛等等诸佛法身一亿五千万公里三十五息良心覆盖解脱三界众生。
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