[发明专利]一种滚珠丝杠协同驱动的推力矢量全轴摆动喷管

说明书

本发明公开了一种滚珠丝杠协同驱动的推力矢量全轴摆动喷管，该机构包括：燃烧室、喷管喉部、喷管、两套连杆传动机构、两套滚珠丝杠驱动机构，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十字万向节的十字轴一起，万向节连接了丝杠直线轴承与连杆机构，连杆与喷管之间球形连接，进而实现喷管的单侧摆动。为了赋予喷管全方位摆动自由度，两套连杆和丝杠机构彼此成90度安装定位，二者协同工作，任意确定的喷管摆动角度，对应唯一确定的两个丝杠螺母位置。

技术领域

本发明属于飞行器姿态控制技术领域，涉及一种滚珠丝杠协同驱动的推力矢量全轴摆动喷管。

背景技术

在传统的超超音速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。两个电机为喷管摆动提供动力，两者协同配合实现全轴摆动喷管的闭环稳定控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠丝杠协同驱动的推力矢量全轴摆动喷管，以两套滚珠丝杠传动方式控制俯仰、偏航方向上的偏转角度，实现空间任意角度的摆动，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：

一种飞行器全轴摆动喷管装置，包括燃烧室、喷管、喷管外罩、两套滚珠丝杠传动机构，两套连杆连动机构；

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。

连杆连动机构包括十字万向节，连动杆，球形连杆A，球形连杆B，十字万向节两个转动轴分别连接直线轴承和传动杆，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十字万向节连接，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。

设有两套滚珠丝杠传动机构和两套连杆连动机构相互配合协同工作，给定喷管空间任意偏转角度，对应唯一确定的连杆空间位置和空间角度，继而可以唯一由两个直线轴承的位置确定。

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带动万向节直线运动，万向节连动连杆机构，驱动连杆机构推动喷管的一侧；两套滚珠丝杠传动和连杆连动机构，分别成90度安装配合，推动喷管到空间任意给定方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)推力矢量全轴摆动喷管，只需一个单一喷管就可以提供俯仰和偏航方向的控制力和控制力矩，减小系统的复杂性和重量，降低了系统的成本；