[发明专利]一种滚珠丝杠驱动的推力矢量多轴摆动喷管

说明书

本发明公开了一种滚珠丝杠驱动的推力矢量多轴摆动喷管，包括：导弹发动机由四个单轴摆动喷管组成，每个喷管均配有一套伺服系统控制摆动，每台伺服系统与发动机轴线垂直的轴在一个方向上摆动，仅提供一个方向的侧向力。每一套单轴摆动喷管机构包括：喷管壳体、燃烧室、喷管喉部、喷管、连杆传动机构、滚珠丝杠驱动机构，伺服电机转子通过联轴器与丝杠连接，转子的旋转运动驱动机构中的滚珠丝杠，滚珠丝杠旋转带动丝杠螺母沿着平行导杆进行直线运动，丝杠螺母的直线运动连带连杆机构一起，连杆与喷管之间球形连接，进而实现喷管的单侧摆动。并设有四套单轴摆动喷管机构相互配合，实现俯仰、偏航和滚动3个方向的控制。

技术领域

本发明属于导弹推力矢量控制技术领域，特别是一种滚珠丝杠驱动的推力矢量多轴摆动喷管。

背景技术

在传统的飞行器动力装置的设计中，发动机只能提供平行于机身轴向的动力，而飞行器的姿态调整需要靠气动舵面偏转所产生的非对称气动力矩来实现。随着推力矢量技术在飞行器姿态控制中的不断应用，飞行器的机动性得到了较大程度的提升。推力矢量技术是指通过改变发动机喷出气流方向来控制飞行器飞行姿态的一种方法。推力矢量技术由发动机推力的分量产生气动力矩，可以直接对飞行器的姿态进行控制，大大的提高了飞行器的机动性能。

推力矢量控制伺服系统简称伺服系统，是导弹控制系统中的执行机构，它的作用是根据控制系统的指令，控制喷管的摆角，改变发动机喷焰的排出方向，产生侧向控制力矩，改变导弹在飞行中的姿态，使之按预定轨道稳定飞行。全轴摆动喷管的活动体可绕发动机轴线上某点在各个方向摆动，提供任何方向上的侧向力，为火箭、导弹提供俯仰、偏航控制力。

单轴摆动喷管的活动体绕与发动机轴线垂直的轴在一个方向上摆动，提供一个方向的侧向力；为实现俯仰、偏航和滚动3个方向的控制，采用4个喷管，分布对称布置。左右两喷管同向摆动提供俯仰方向力矩，上下两喷管同向摆动提供偏航方向力矩，左右或者上下两侧喷管异向摆动或者分布放置的四个喷管沿着同一时针方向摆动提供滚转力矩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠丝杠驱动的推力矢量多轴摆动喷管，以四个单轴摆动喷管360度方向均匀布置，滚珠丝杠传动方式驱动喷管偏转，实现俯仰、偏航和滚动的转动力矩，达到姿态快速调节的目的。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种滚珠丝杠驱动的推力矢量多轴摆动喷管，包括4个均匀布置的单轴摆动喷管装置，单轴摆动喷管装置包括燃烧室、喷管、喷管外罩、滚珠丝杠传动机构，连杆连动机构；

喷管喉部、燃烧室采用法兰连接，保证连接强度和装置的气密性；

滚珠丝杠传动机构包括电机外壳、电机转子、磁电式编码器、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母、丝杠支座、直线轴承、平行导杆，电机转子与滚珠丝杠通过联轴器连接，电机转子转动带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠与丝杠螺母采用螺纹配合，丝杠螺母与平行导杆之间安装有直线轴承，滚珠丝杠旋转带动丝杠螺母沿平行导杆进行直线运动。

连杆连动机构包括连动连杆，球形连杆A，球形连杆B，传动杆和球形连杆A、球形连杆B的转轴端通过六角螺栓固定连接，球形连杆A和球形连杆B的球形端与喷管侧面耳部球形轴承A球形轴承B同心连接，传动杆和球形连杆A、球形连杆B安装之前调节相对位置，由六角螺栓固定连接后，三者相对位置不会变化。

滚珠丝杠传动机构和连杆连动机构通过直线轴承连接，滚珠丝杠机构中直线轴承的直线运动改变连杆连动机构的空间角度，继而改变喷管一个方向的偏转角度。

电机转子带动丝杠转动，转化为丝杠螺母的直线运动，丝杠螺母通过直线轴承连动连杆机构，驱动连杆机构推动喷管的一侧；滚珠丝杠传动和连杆连动机构相互配合配合，推动喷管到空间一侧的某一角度。

四套滚单轴摆动喷管相互配合协同工作，给定喷管任意的俯仰、偏航和滚转力矩和三方向上的侧向力，继而可以唯一确定四个位置喷管的摆动角度。