[发明专利]一种火箭舵面折叠展开旋转驱动装置

说明书

本发明公开了一种火箭舵面折叠展开旋转驱动装置，包括具有初始锁和到位锁功能的作动筒、齿条齿轮机构、旋转锁定机构、转动机构及直线舵机；外围设备为箭身、舵面及舵面旋转轴；作动筒固定在箭身内壁，作动筒的活塞杆与齿条齿轮机构销连接，齿条齿轮机构通过旋转锁定机构与舵面转动连接，内部的舵面旋转轴与旋转锁定机构固定连接。本发明节省火箭内部径向安装空间、小型化、轻量化且能适应大负载的舵面折叠展开。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种火箭舵面折叠展开旋转驱动装置。

背景技术

随着人类航天活动日新月异的发展，火箭的返回技术越来越受到人们的重视，一方面可以对返回后的实物进行检测，直接了解其在飞行中的工作情况，另一方面，返回后的实物经测试修复后可以实现重复使用，这不仅能节约大量的人力、物力，也为型号研制争取了时间。舵面是火箭上的重要部件，起稳定箭身的作用，并能够实现操纵，因此，研究火箭的返回技术首先就要解决火箭返回时飞行的稳定性问题，也就是要研制出一种可靠的舵面折叠展开旋转驱动装置。

现有的舵面折叠展开旋转驱动装置主要有弹簧力式、压缩空气作动筒式、燃气作动筒式及液压作动筒式。弹簧力式舵面折叠展开旋转驱动装置采用弹簧作为舵面展开运动的动力源，弹簧长期处于受力状态，容易产生永久变形，导致装置可靠性下降。作动筒式舵面折叠展开旋转驱动装置采用作动筒作为舵面展开运动的动力源，作动筒只输出一定行程的直线运动，不提供初始锁和到位锁功能，舵面的初始折叠状态锁定和展开到位状态锁定是靠另外的锁定机构来实现的，初始折叠状态锁定机构一般采用剪切销锁定的方式，展开到位状态锁定机构一般采用弹簧锁销锁定的方式，整个装置较复杂，且作动筒运动时需要首先剪断初始折叠状态锁定机构的剪切销才能驱动舵面展开，考虑到安全裕度，剪切销的剪切力矩一般为舵面最大气动负载的1.5倍，作动筒的推力一般为剪切销的剪切力矩换算的推力的1.5倍，即作动筒的推力一般为舵面最大气动负载换算的推力的2.25倍，这样便造成安全系数的不断累积，致使作动筒输出推力的要求值较大，使作动筒的体积较大，进而导致整个装置的体积较大。此外，展开到位状态锁定机构的锁定效果与舵面的到位角速度息息相关，当舵面的到位角速度大于一定值时，展开到位状态锁定机构将因为弹簧的响应不及时而致使锁定机构失效，进而导致灾难性后果。现有的舵面折叠展开旋转驱动装置常采用旋转舵机来实现舵面展开到位后的旋转运动，然而当舵面的气动负载要求值较大时，驱动舵面旋转运动的舵机的直径和长度也将大大增加，由于舵机在箭身内部采用沿箭身径向均布排列的安装方式，因此将导致箭身内部径向安装空间的占用尺寸较大，最终导致整个火箭的直径增大。因此现有的舵面折叠展开旋转驱动装置由于结构复杂，占用的径向空间尺寸较大，重量较大，不适应于返回式火箭的要求，为了缩小火箭的横向尺寸，节省火箭的贮运空间，提高车辆、舰艇和飞机的运载能力，研制出一种节省箭身内部径向安装空间、小型化、轻量化且能适应大负载的舵面折叠展开驱动装置很有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种火箭舵面折叠展开旋转驱动装置，节省火箭内部径向安装空间、小型化、轻量化且能适应大负载的舵面折叠展开。

本发明采取的技术方案如下：

一种火箭舵面折叠展开旋转驱动装置，包括具有初始锁和到位锁功能的作动筒、齿条齿轮机构、旋转锁定机构、转动机构及直线舵机；外围设备为箭身、舵面及舵面旋转轴；

所述作动筒固定在箭身内壁，作动筒的活塞杆与齿条齿轮机构销连接，齿条齿轮机构通过旋转锁定机构与舵面转动连接，舵面内部的舵面旋转轴与旋转锁定机构固定连接；初始状态下，作动筒处于初始锁锁定状态，舵面在旋转锁定机构的作用下自身旋转锁定，作动筒工作，作动筒的活塞杆带动齿条齿轮机构运动，使舵面绕齿轮轴的轴线90°转动，完成展开；舵面展开到位后，作动筒到位锁锁定，旋转锁定机构解锁，舵面可绕舵面旋转轴旋转，同时舵面与转动机构锁定，直线舵机驱动转动机构旋转，带动舵面绕舵面旋转轴旋转。

进一步地，所述旋转锁定机构包括舵面支架、挂钩、弹簧、压板及螺纹堵塞；