制导炮弹作为各国军事发展的研究对象,不仅具有传统炮弹低成本优点,而且可以对炮弹飞行轨迹进行修正来提高炮弹的精确度。其中制导炮弹的弹道修正是通过制导组件来实现的,而制导组件的核心工作原理是舵机的姿态调控。本文基于一种固定翼片的舵机速度调控的需求,提出了一种基于超声近场作用的磁流变液作动器。当舵机需要控制时,通过磁流变效应产生的输出力矩实现舵机速度和姿态的调控;当舵机依靠气动诱导力旋转不需要控制时,利用压电陶瓷的逆压电效应激发圆盘定子的超声行波,在磁流变液的工作间隙产生舵机同向旋转的可调节驱动力矩,减少磁流变液流体状态时对舵机的额外阻尼力矩,确保舵机的自由旋转。本文的主要研究内容如下:1.阐述了制导炮弹研究背景以及国内外的发展现状,指出了制导组件中的固定翼片的舵机姿态调控的工作原理,介绍了超声近场作用的机理及其在非接触式作动器的典型应用研究。2.基于磁流变液的工作模式和典型结构形式,结合超声近场中非接触式圆盘作动器的工作原理,构造了一种基于超声近场作用的新型磁流变液圆盘式作动器,分析了其工作原理。3.对于超声近场作用的核心工作部分圆盘定子进行了结构动力学设计,分析了其超声行波产生的激励原理,基于有限元法对圆盘定子进行模态分析和谐响应分析并确定了定子的结构动力学参数,对加工出圆盘定子进行了扫频和定频实验,验证了仿真的准确性,为进一步的系统试验奠定基础。4.针对磁流变液圆盘式作动器磁场作用方式,提出了作动器的磁力线布置方案,计算出了各磁路的磁阻,确定了线圈的结构尺寸,最后对圆盘式作动器进行静磁场仿真分析得出了作动器的磁力线计算结果和工作间隙的磁感应强度分布,验证了磁路设计方案的准确性。5.加工出磁流变液圆盘式作动器的样机,搭建了作动器的性能测试系统,实验结果表明,作动器在不同工作电流下可以实现无极调速,即舵机的姿态控制;同时测得的作动器输出力矩相对理论值较小。另外对优化后的作动器进行超声近场实验发现,激发圆盘定子与电机转速同向行波时可以减少作动器受到的零场阻尼矩,并且超声近场作用后,作动器的磁流变液输出性能更佳。最后提出了基于作动器的舵机姿态控制系统集成方案。