本文旨在设计一种口径介于20mm到120mm之间的灵巧弹药,在弹体内部空间不是很大,弹体飞行速度在0.8至1.5马赫数之间时,依然可以满足一定的气动力控制要求,达到有效的制导效果。基于这样的目的,本文提出了一种基于弹头偏转的气动构型,计算了其气动力状态及其特性。设计了一种基于多自由度超声电机的灵巧弹药执行机构。选用了一种新型宝塔形定子作为驱动元器件,针对其特有的驱动特点,设计了一套动定子驱动构型,并制造了样弹模型,进行了试验验证。本文的研究内容概括如下:1介绍了灵巧弹药的概念以及目前国内外的研究状况,与此同时,介绍了单自由度以及多自由度超声电机的概念及各自优缺点。基于上述灵巧弹药及超声电机的研究状况,提出了将多自由度超声电机应用于灵巧弹药的思路。2采用ANSYS Fluent软件对弹头偏转型灵巧弹药的气动机理进行Computational Fluid Dynamics(CFD)计算分析,得出了弹体在飞行过程中的升力系数、阻力系数、偏转力矩系数以及偏转力矩随着偏角的变化关系。3设计了一套灵巧弹药的弹头偏转控制的执行机构。选用了一种新型宝塔形驱动器作为驱动源,设计了一种凹球面接触的方式作为动定子接触驱动方式,选用了关节轴承作为任意角度偏转方式的支撑,设计了一种独特的预压力调节机制。采用了多点驱动,不仅减少了由于不协调的驱动造成的阻力,而且还成倍地增加了驱动力。4对执行机构力学特征进行了分析。将动、定子之间的接触假设为线性接触弹簧,根据宝塔形定子的振动特性、运动条件和接触条件,推导出单个定子对转子的驱动力矩、驱动功率、功率损失和驱动效率,进而推导出多个定子对转子的驱动力矩、驱动功率、功率损失和驱动效率。5对灵巧弹药的弹头偏转的控制机理进行了风洞实验验证,得出当弹头偏转时,会产生偏转力矩,会改变炮弹的气动力状态,因而可以根据此机理来修正炮弹的运动轨迹,达到制导的目的。对宝塔形定子进行了模态实验和定频测试实验。对组装好的执行机构进行了调试实验,调试实验表明四定子同时驱动的方案是可行的。