[实用新型]一种多维度旋转轴连接装置

说明书

本实用新型公开了一种多维度旋转轴连接装置，以解决低空低速飞行器的姿态控制机构中存在的三轴实体交叉问题，属于低空低速飞行器的姿态控制领域，本多维度旋转轴连接装置包括：支架(1)；安装于所述支架、用于连接两个偏航轴的第一连接机构(2)；安装于所述支架、用于连接两个滚动轴的第二连接机构(3)；安装于所述支架、用于连接两个俯仰轴的第三连接机构(4)；所述连接机构包括：位于被连接的两个轴之间、与被连接轴的延长线平行、且配置在被连接轴的轴线对称偏置后的位置的两个传动轴，以及配置在所述传动轴和被连接轴之间用于传递角动量的动量传递机构。

技术领域

本实用新型涉及低空低速飞行器的姿态控制领域，具体是一种多维度旋转轴连接装置。

背景技术

姿态控制是飞行器控制系统的重要部分。飞行器包括飞机、导弹、卫星、飞艇等空间人造机器。常用的姿态控制方法包括空气动力学控制、推力矢量控制、喷气反作用控制、飞轮控制、磁力矩器控制、变质心控制。其原理及适用范围分别如下：1、空气动力学控制：空气动力通过分解为升力、侧力和阻力，气动力矩可以分解为影响飞行器姿态的滚动力矩、偏航力矩和俯仰力矩。适用于底层大气，对于低速低动压的条件不能实现姿态控制。一般应用于飞机、导弹；2、推力矢量控制：通过改变发动机气流方向来控制飞行器的飞行。主要应用于战斗机、导弹；3、喷气反作用控制：飞行器本身利用自身携带的气源，经喷气发动机向飞行器体外喷射出去，产生反作用力与反作用力矩，从而控制飞行器姿态的一种控制方法。适用于低速和高空低动压条件下的飞行器。主要应用于卫星、航天飞机等宇宙空间飞行器；4、飞轮控制：飞轮是指具有大惯量的轮体，当其旋转运动时被加速或减速时，产生反作用控制力矩。飞轮可以正反两向旋转，转速在零附近的惯量性轮时反作用轮，又称零动量轮。动量轮不仅能产生控制力矩，而且其角动量可以使转轴在惯性空间保持稳定。是应用于卫星上的一种成熟控制技术；5、磁力矩器控制：主要应用于卫星姿态控制。磁力矩器是一个线圈，通电时产生磁偶极矩，与地磁场作用产生力矩；6、变质心控制：变质心控制通过变质量的分布与质量距控制。

飞轮控制也称为动量轮控制。现有的飞轮控制主要应用于卫星等宇宙空间飞行器，由于宇宙空间飞行器处于微重力的环境，所以其只需关心质心的几何关系而不用关注中心的几何关系。也因此，现有的飞轮式姿态控制主要是通过单独在三轴方向上安装三个飞轮来实现三轴的角动量控制。单独的飞轮安装方式不存在旋转轴实体在中心的相交问题。

但是对于低空低速飞行器，其质心与重心的几何关系对飞行器的姿态控制亦非常重要，需要设计为重心与质心重合在飞行器的几何中心，以实现飞行器的姿态控制。这就需要采用三轴对称动量轮控制，具体而言，需要在偏航轴、滚动轴、俯仰轴均配置两个动量轮，每个轴均过所述质心且每个轴上的两个动量轮均相对所述质心对称，但是这样会使偏航轴、滚动轴、俯仰轴在所述质心处相交，即存在三轴实体交叉问题，影响了三轴飞轮的一体化设计。

本申请中所述的三轴指偏航轴、滚动轴和俯仰轴。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多维度旋转轴连接装置，以解决三轴对称动量轮控制存在的上述问题。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多维度旋转轴连接装置，应用于低空低速飞行器的姿态控制机构，其包括：

支架；

安装于所述支架、用于连接两个偏航轴的第一连接机构；

安装于所述支架、用于连接两个滚动轴的第二连接机构；

安装于所述支架、用于连接两个俯仰轴的第三连接机构；

所述连接机构包括：位于被连接的两个轴之间、与被连接轴的延长线平行、且配置在被连接轴的轴线对称偏置后的位置的两个传动轴，以及配置在所述传动轴和被连接轴之间用于传递角动量的动量传递机构。

优选地，所述动量传递机构为齿轮组。