[发明专利]一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统，基于四点支撑方法，采用四个支撑杆和一个万向节把飞行体的头部与主体相连，通过四个支撑杆的不同伸缩，使得飞行体的头部围绕万向节偏转，四个支撑杆不同的伸缩长度，可以使飞行体头部偏转到需要的方向，从而实现飞行体飞行轨迹的改变。根据四点支撑法原理，采用电机作为驱动元件设计出支撑杆的伸缩驱动机构。本发明可以在较大范围内实现不同角度的偏转，满足飞行体较高机动飞行要求。该控制系统具有机械机构简单、重量轻、成本低等特点，特别适用于飞行环境复杂且需要低成本驱动控制系统的飞行体设计要求，具备较广的适用范围。

技术领域

本发明属于高速飞行控制技术领域，特别是一种应用于管式发射的高超音速制导炮弹、飞行体等飞行体的偏转头控制方法及系统。

背景技术

偏转头飞行控制为一种独特的控制策略，其通过在空气流中的飞行体整个头部的角度偏转，离开飞行体的中心线，在头部的迎风面和背风面产生不同的空气压力，从而产生控制力，操纵飞行体的飞行姿态，进而改变飞行轨迹，通过偏转头向任意方向偏转来完成飞行体任何方向的飞行路径改变。与目前采用的多舵面控制飞行体相比，在相同的配平攻角飞行情况下，具有高的法向力，更小的空气阻力和舵面偏转角度，而在飞行体的机动性、操纵性和稳定性间达到一个高性能的平衡。在不需要偏转控制时，头部可以回到中心和飞行体轴线一致的位置，由于不需要额外的复杂锁紧和张开机构，尤其适用于管射飞行体的飞行控制。

目前关于偏砖头控制系统的研究较少，已有的采用斜盘式、智能材料等方案的偏转头控制系统存在偏转角度较小(5度左右)、结构复杂、成本高等缺点，已不能满足大角度偏转和低成本的设计需求，随着偏转头飞行控制的进一步发展，急需针对性的开展适配的偏转头飞行控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法及系统，以实现飞行体在高速飞行情况下的高效控制。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制方法，基于四点支撑方法，采用四个支撑杆和一个万向节把飞行体头部与飞行体主体铰接，其中四个支撑杆的支撑点构成平行四边形，万向节位于平行四边形的中心，通过四个支撑杆的伸缩，使得飞行体头部围绕万向节偏转；

其中呈对角的一对支撑杆一个伸出长度△l，则另一个同步缩短长度△l，用于控制飞行体头部的俯仰角δ_y，呈对角的另一对支撑杆一个伸出长度△k，则另一个同步缩短长度△k，用于控制飞行体头部的偏角δ_z，四个支撑杆同时进行伸缩完成飞行体头部绕万向节的偏转；从而实现飞行体飞行轨迹的改变。

一种可产生大角度偏转的飞行体偏转头控制系统，包括控制单元、四个支撑杆和一个万向节，所述四个支撑杆和一个万向节连接于飞行体头部与飞行体主体之间；所述四个支撑杆的支撑点构成平行四边形，万向节位于平行四边形的中心；

所述控制单元用于控制四个支撑杆的伸缩，使得飞行体头部围绕万向节偏转：其中呈对角的一对支撑杆一个伸出长度△l，则另一个同步缩短长度△l，用于控制飞行体头部的俯仰角δ_y，呈对角的另一对支撑杆一个伸出长度△k，则另一个同步缩短长度△k，用于控制飞行体头部的偏角δ_z，四个支撑杆同时进行伸缩完成飞行体头部绕万向节的偏转；用于控制飞行体飞行轨迹的改变，当一个支撑杆完全缩进，呈对角的另一个支撑杆完全伸展，控制伸展的长度，从原理上可以实现近90度的偏转，从而实现较大范围的不同角度的偏转。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)通过控制支撑杆的伸长或者缩短的长度大小，可以在较大范围(最大接近90度)内实现不同角度的偏转，满足飞行体较高机动飞行要求。

(2)偏转系统具有机械机构简单、重量轻、成本低等特点，特别适用于飞行环境复杂且需要低成本驱动控制系统的飞行体设计要求。