[发明专利]一种以低温氢气为能源的三冗余数字式双摆伺服系统

说明书

技术领域

本发明属于伺服系统领域，具体涉及一种运载火箭液氢液氧发动机推力矢 量控制用多余度阀控伺服机构。

背景技术

伺服系统是我国对运载火箭飞行控制执行机构子系统的统称，典型应用是 摇摆发动机实施推力矢量控制。液氢液氧火箭发动机作为航天运载工具有着它 独特的优点：能量高，比冲值可达420s以上，有利于大幅度提高有效载荷，且 无毒、来源丰富，是一种常用运载火箭发动机。相应地，摇摆液氢液氧发动机 的伺服机构也是必备箭上设备。由于功率较大(千瓦至数十千瓦级)，如何解决 其能源问题成为此类伺服机构技术方案的一个关键问题；另一方面，如用于载 人运载火箭，伺服机构可靠性指标要求又特别高，可靠性设计成为关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以低温氢气为能源的三冗余数字式双 摆伺服系统，该伺服系统高度集成、可靠性高，能够方便实现地面测试和天地 能源切换、具备冷起控能力。

为解决上述技术问题，本发明一种以低温氢气为能源的三冗余数字式双摆 伺服系统，该系统包括第一伺服机构、第二伺服机构和三余度控制器，第一伺 服机构的低压自封端与第二伺服机构的低压自封端连接；第一伺服机构的高压 自封端与第二伺服机构的高压自封端连接；第一伺服机构、第二伺服机构的的 输出端均与三余度控制器输入端连接；第一伺服机构、第二伺服机构各包括一 个气动机和一个变量柱塞泵，气动机连接变量柱塞泵驱动端；第一伺服机构、 第二伺服机构的输入端均与三余度控制器的输出端连接，第一伺服机构、第二 伺服机构将位移反馈信号传递给三余度控制器，三余度控制器将该位移反馈信 号与控制系统传输的控制指令比较后输出电压模拟控制信号给第一伺服机构、 第二伺服机构，控制第一伺服机构、第二伺服机构的流量、压力。

所述的第一伺服机构包括第一电机、第一气动机、第一变量柱塞泵、第一 油箱、第二单向阀、第一油滤、第一安全阀、第一液压锁、第一三余度伺服阀、 第一伺服作动器、第一三余度反馈电位计、第一低压安全活门、第一低压自封、 第一高压自封，第一电机、第一气动机连接于第一变量柱塞泵驱动端口；第一 变量柱塞泵前端连通于第一油箱的第一输油端口；第一油箱第二输油端口连通 于第一低压安全活门的前端；第一变量柱塞泵后端连通于第二单向阀前端；第 二单向阀后端连通于第一油滤的前端和第一高压自封的前端；第一油滤后端连 通于第一安全阀的前端和第一液压锁第一油路前端；第一油箱第三输油端口连 通于第一液压锁第二油路前端；第一液压锁第一、第二油路后端连通于第一三 余度伺服阀第一、第二油路输入端；三余度伺服阀第三、第四油路流出端分别 连通于第一液压锁的第三、第四油路输入端；液压锁第三、第四油路输出端连 通于第一伺服作动器的左腔体、右腔体入口；第一伺服作动器腔体连接于第一 三余度反馈电位计；第一油箱第四输油端口连通于第一低压自封的前端；第一 液压锁的第三、第四油路受第一液压锁开放控制。

第一伺服机构包括还第一单向阀、第一蓄能器、第一电磁阀，第一单向阀 前端连通于第一变量柱塞泵后端；第一单向阀后端连通于第一蓄能器流入端； 第一蓄能器流出端连通于第一电磁阀的前端；第一电磁阀后端与第二单向阀后 端连通于第一油滤的前端；第一电磁阀后端与第二单向阀的后端连通于第一高 压自封的前端。

所述的第二伺服机构包括第二气动机、第二变量柱塞泵、第二油箱、第四 单向阀、第二油滤、第二安全阀、第二液压锁、第二三余度伺服阀、第二伺服 作动器、第二三余度反馈电位计、第二低压安全活门、第二低压自封、第二高 压自封，第二气动机连接于第二变量柱塞泵的驱动端口；第二变量柱塞泵前端 连接于第二油箱的第一输油端口；第二油箱第二输油端口连通于第二低压安全 活门的前端；第二变量柱塞泵出油端连通于第四单向阀的前端；第四单向阀的 后端连通于第二油滤的前端和第二高压自封的前端；第二油滤后端连通于第二 安全阀的前端和第二液压锁的第一油路前端；第二油箱的第三输油端口连通于 第二液压锁第二油路前端；第二液压锁第一、第二油路后端分别连通于第二三 余度伺服阀第一、第二油路流入端；第二三余度伺服阀第三、第四油路流出端 分别连通于第二液压锁第三、第四油路前端；第二液压锁第三、第四油路后端 分别连通于第二伺服作动器的左腔体、右腔体入口；第二伺服作动器腔体连接 于第二三余度反馈电位计；第二油箱第四输油端口连通于第二低压自封的前端； 第二液压锁的第三、第四油路第二液压锁开放控制。