旋转型行波超声电机（下文简称“超声电机”）作为新型作动器的代表,具有体积小、质量轻、运动精度高、电磁兼容性好、结构简单和紧凑的优点,在制导弹药的驱动和执行系统的应用中具有一定的优势。超声电机的应用能够极大的简化舵机结构,优化其作动精度及响应速度,提高该舵机的核心竞争力。然而,超声电机对于工作环境较敏感,尤其应用于旋转稳定制导弹药中,其内置的机构将面临巨大的离心力负载,电机的机械性能会受到不可忽略的影响,甚至影响整个制导系统的控制精度。本文针对旋转稳定制导炮弹用超声电机所面临的全新挑战,基于超声电机的基本构造和工作原理,研究离心场对定子的动力学特性影响,分析离心负载作用下超声电机机械性能的改变规律,从离心负载环境下的电机理论建模、舵翼转速调控机构的创新设计、试验论证等多方面研究用于旋转稳定制导弹药的超声电机技术。主要的研究内容综述如下:1.阐述了超声电机和制导弹药的概念、特点以及研究进展,总结了旋转稳定制导弹药中舵机设计面临的技术难题,并概括了超声电机在旋转稳定制导弹药应用中的关键技术问题。2.基于Hamilton原理,利用半解析法、有限元方法建立了离心场下超声电机定子的机电耦合动力学方程,推导了离心场引起的附加刚度矩阵,阐述了离心刚化效应对定子动力学特性的影响,提出可以采用孤极区反馈的电压幅值来确定离心场下定子的固有频率。3.分析了超声电机定子在离心场作用下引起的弯曲变形,研究了该变形对超声电机定、转子之间接触作用的影响,并基于此建立超声电机的输出模型,通过试验测得了离心场下超声电机的机械负载特性。试验发现随着离心转速的增加,超声电机的输出性能呈下降趋势,最后提出了离心场下改善超声电机输出性能的方法。4.针对高旋稳定制导弹药控制舵翼的工作原理和特点,提出了超声电机作动来实现摩擦制动的调速方法,建立了制动头和旋转盘的摩擦制动模型,综合考虑超声电机的机械负载特性,计算了制动头对旋转盘产生的摩擦力矩,得到了从电机输入到旋转盘的转速输出的数学方程,分析了各个参数对制动性能和速度调控的影响,并且通过试验验证了模型的正确性。试验结果表明:制动头最大制动行程为0.25 mm,超声电机最大旋转角度为35°,以及制动头最大摩擦力矩为0.35 Nm。5.优化基于超声电机驱动进给机构的摩擦制动试验系统,测得旋转盘从1000 rpm迅速降到0 rpm的最小抱紧时间为150 ms左右,旋转盘速度波动率能维持在10%以下。将超声电机驱动的摩擦制动机构与舵机进行融合设计和应用,分析了离心转速对舵机的摩擦制动调速模型的影响,搭建了舵机的地面仿真试验平台,并验证了基于超声电机驱动进给机构的摩擦制动调速系统在舵机中应用的可行性,结果表明舵翼速度调节的动态特性指标为:最小抱紧时间（舵翼转速相对大地静止）约为180 ms,速度波动率约为10%。6.针对摩擦制动调速系统中传动间隙造成的输出速度波动大、调速响应时间长等问题,提出了在制动头处增设一个与超声电机串联的微位移机构,形成宏微驱动结合的摩擦制动速度调控方法。基于三角放大原理设计了一种叠层压电陶瓷作动的微位移放大机构,结合仿真与试验研究了该机构的机械输出特性,测得了其最大输出位移能够达到55μm,最大输出力44.1 N（激励电压峰峰值为150 V）,并搭建了由超声电机与微位移机构串联组成的宏微调速系统进行试验验证。