碳纤维复合材料导弹发射箱的箱体设计
碳纤维复合材料导弹发射箱的箱体设计
箱式发射技术因其能够有效地提高导弹武器系统的贮存可靠性、具有全天候适应能力以及战场快速反应能力等优点，被当今各种陆基和舰载先进导弹武器系统采用。箱式发射技术的核心和关键是发射箱，其未来的主要发展趋势之一就是发射箱的小型化、轻量化。随着纤维增强复合材料技术的不断发展，国外开展了大量的复合材料贮运发射箱(筒)的研究工作，并获得了成功应用。
箱体是发射箱的主要组成部分，承担着容装导弹、安装定向器及主承力作用，采用纤维增强复合材料制造发射箱箱体，可以很好地解决金属结构箱体存在的重量大、焊接变形、易锈蚀等诸多问题。苏州挪恩复合材料在早期的研究中就已发现碳纤维复合材料应用在箱体结构中，可以弥补传统材料带来的一些性能缺陷，通过众多技术人员的努力，挪恩复材俨然成为国内为数不多在碳纤维箱体结构方面具备一定实力的民营企业。
发射箱的设计要求
对发射箱系统的设计要求和战术技术指标进行综合分析，可归纳出发射箱箱体设计应满足以下主要技术要求：
- 质量轻，要求箱弹质量比不大于1；
- 结构尺寸和体积应在满足导弹装填要求的情况下尽可能简单、紧凑；
- 具有良好的气密封性和潮气阻隔性，具备足够的电磁屏蔽性能；
- 内腔设计合理、箱壁光滑，利于导弹在箱内运动，内表面能够耐受发动机高温燃气流冲刷；
- 强度、刚度应能够承受导弹发射和装填运输时产生的振动、冲击载荷；
- 工艺性、可维修性好，能够确保在贮存、运输、使用和维护时的安全性；
- 环境适应性好，能够适应工作温度-40℃～+50℃、贮存温度-50℃～+70℃的使用环境。
发射箱箱体结构设计与组成
箱体结构设计和箱形选择主要根据导弹外形结构、弹翼分布、导弹在箱内的支撑与导向方式、体积要求、联装形式以及其他使用要求进行。箱体截面形状可选用方型、圆型、椭圆形及菱形等，箱壁结构可选用单层箱壁、夹层箱壁和复合层箱壁等。
该款发射箱所装填导弹的弹翼呈“×”形分布，综合分析设计技术要求，为使发射箱结构更加紧凑、质量更轻，确定将箱体设计为矩形截面、单层薄壁的长方体框架式结构。主要由箱本体、前接管法兰、后接管法兰、定位方框、加强框、定位柱、辅助托架、联装机构、搬运提手以及吊装机构等零部件组成。
材料的选择
制造发射箱箱体的材料可选用不锈钢、铝合金和玻璃纤维复合材料等。从有关文献资料来看，当前国内外用于制造发射箱箱体的材料仍以金属材料为主，尤其采用铝合金等轻合金材料最多，特别是很多大型导弹发射装置基本上均采用了金属材料。但金属材料焊接结构发射箱虽然具有强度高的优点，但也存在着重量大、耐腐蚀性差、焊接易变形、设计度不高等缺点。
根据发射箱要求体积小、质量轻的特点，结合相关类似复合材料大型复杂构件的材料选用设计经验和经济性方面的考虑，确定箱体的主题材料选用以碳纤维增强复合材料为主，轻合金材料为辅。
对于定位方框、前后接管法兰等框架构件选用高强铝合金制造，箱本体是箱体的主要构件，为箱体轻量化主要考虑对象，采用纤碳维增强热固性树脂基复合材料制造箱本体是减轻整体质量的重要途径。
箱体的结构设计和选材是发射箱系统设计的一项十分重要的课题，整个发射箱系统的体积和质量主要决定于箱体的结构和质量。通过选择复合材料和轻金属来制造箱体重要结构件，配合结构优化和功能性铺层设计，赋予发射箱箱体良好的轻质高强特性，在后续的温度试验和冲击振动试验等考核中，都适应性良好，各项指标都符合设计要求。