[发明专利]运动解耦含有移动副的轴对称矢量喷管调节机构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种航空发动机技术领域的装置，具体是一种运动解耦含有移动副的轴对称矢量喷管调节机构。

背景技术

轴对称推力矢量技术是现代先进战斗机的关键技术之一，其特点是通过改变发动机尾喷管的气流方向而产生的力矩来操纵飞机，在实现了水平推进同时提供偏航俯仰附加力矩，它的引入使战斗机的隐身性、机动性、敏捷性、短距起落能力和超音速巡航等性能得到了充分的发挥和提高。实现推力矢量化需要相应的推力矢量装置，其中可作360度转动的轴对称矢量喷管（Axial-Symmetric Vectoring Exhaust Nozzle，AVEN）代表了发动机排气系统设计与研究的发展方向。在该矢量喷装置中，具有一移动两转动运动特征的调节环结构是实现喷管作360度偏转的关键部件。

目前，国外所公开的该类调节机构（如专利文献号US5174502、US5779152、US5820024、US6142416、US6199772、US6415599、EP0886061B1）采用的是3-PRS/3-SPS或3-PRS/3-SPS等六支路并联机构，其中3条SPS支路做主动支链，3条PRS或RRS作被动支链用于对调节环定心。然而对该类机构而言，其不能实现调节环纯转动输出，即当绕某轴转动的同时必然产生伴随的移动，故其耦合性较强，运动求解较复杂，控制也较复杂；含有较多的难以加工的S副，使得制造成本增加。

因此，设计含有更少的球铰S副，能实现调节环的纯转动输出、运动解耦性好而易于控制的一移动两转动矢量喷管装置实际工程应用的迫切需要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种运动解耦含有移动副的轴对称矢量喷管调节机构，能实现动平台的纯转动输出，即在动平台绕某轴转动的同时不会产生伴随的移动，故其具有运动解耦性好而易于控制等优点；该机构中含有更少的球铰副S，从而降低了制造成本和安装难度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：以机匣作为静平台，以调节环作为动平台，通过三个主动支路和三个被动支路组成的轴对称矢量喷管调节机构连接静平台与动平台，从而形成六支路的三自由度并联机构。

所述的第一、二被动支路包括：依次串联的万向副以及下、上转动副，其中：万向副的第二根转动轴线、下、上转动副的轴线相互平行；

所述的第三被动支路包括：依次串联的移动副、转动副和万向副，其中：转动副轴线与万向副的第二根转动轴线相互平行，移动副的轴线与转动副的轴线垂直；

所述的万向副拥有两个相互垂直的转动轴线，其中第一根轴线为固定在机匣或调节环上的转动轴线，第二根转动轴线为与第一根轴线相垂直的转动轴线。

所述的第四、五、六主动支路包括：依次串联的下球铰副、移动副以及上球铰副；该移动副为主动副；主动移动副的驱动是电机带动的丝杆机构或液压缸系统驱动。

第一被动支路中的第一万向副与第二被动支路中的第二万向副，以及第三被动支路中的第三下移动副为基准对称布置；

第一被动支路中第一万向副的第一根转动轴线与第三被动支路中第三上转动副的轴线相互平行；

第一被动支路中第一上转动副的轴线与第三被动支路中第三万向副的第一根转动轴线相互平行；

第一被动支路中第一万向副的第一根转动轴线与第二被动支路中第二万向副的第一根转动轴线共线；

第一被动支路中第一上转动副轴线与第二被动支路中第二上转动副轴线平行。

第一被动支路中第一万向副的第一根转动轴线、第二被动支路中第二万向副的第一根转动轴线以及第三被动支路中第三上转动副的轴线均平行于静平台所在的平面。

此外，保持各被动分支的型位关系，将动平台与静平台位置互换一下，也可以得到类似的一种运动解耦的轴对称矢量喷管调节机构。

该调节机构以球铰副-移动副-球铰副（SPS）为主动支链，万向副-转动副-转动副（URR）与移动副-转动副-万向副（PRU）为被动支链；调节环动平台可实现空间内的两个转动自由度和一个移动自由度；其中一个转动自由度是动平台可绕第一被动支路的第一万向副的第一根转动轴线转动，另一个转动自由度是动平台可绕第三被动支路第三万向副的第一转动轴线转动；移动自由度是动平台可沿第一上转动副的轴线与第三被动支路第三上转动副的轴线的公垂线方向移动。

技术效果

与现有技术相比，本发明动平台能实现绕上述转动轴线的纯转动，而不产生伴随的移动；动平台能实现沿上述移动方向的纯移动，而不产生伴随的转动。由此可知该机构运动完全解耦，故其具有运动求解较、控制较易的优点。