[發明專利]轉動控制固體姿軌控發動機

有效

• 申請號: 201510046713.6
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104747320A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 任軍學;常桁;劉宇;王一白
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02K9/80
• 分類號: F02K9/80
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明涉及一種轉動控制固體姿軌控發動機，屬于火箭姿軌控發動機技術領域。

背景技術

固體燃氣姿軌控動力系統主要應用于防空、反導和空間對抗的各型導彈上，依靠自身動能用碰撞方式來殺傷和摧毀威脅目標，整體質量輕、體積小，末端具有極高的速度和機動調節能力。

近幾十年來，世界主要各大國一直在開展應用于防空、反導、反衛星和空間對抗領域的新型固體姿軌控動力系統的研究。目前的固體推進劑姿軌控系統可分為以下兩種類型：一種是脈沖陣列式姿軌控系統，導彈通過自旋穩定，用安裝在彈體周圍的一組小火箭發動機控制導彈的飛行方向，主要用于大氣層內區域防空反導；另一種采用燃氣發生器多噴管姿軌控系統，由兩組小型火箭發動機組成：一組姿控發動機被安裝在攔截器的尾部，用于控制攔截器的姿態；四臺軌控發動機安裝在攔截器的質心平面內，為攔截器提供較高的橫向加速度，攔截器為三軸穩定。

上述脈沖陣列式姿軌控系統中的每個小火箭發動機只能一次點火，不能實現連續矢量調節，因而控制精度上差一些；燃氣發生器多噴管姿軌控系統雖可以實現連續矢量調節，但因需要實現流量調節采用了燃氣閥門的調節，從而會導致熱防護、燒蝕、閥桿撞擊等一系列問題，對材料技術和基礎工業要求高，技術突破難度大，成為固體動力技術發展的技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提出一種轉動控制固體姿軌控發動機，采用多個噴管分推力合成的方法，通過多個自帶燃燒室的噴管沿發動機軸心的組合旋轉動作，調節各噴管的分推力方向，以實現合力、合力矩大小和方向的變化，產生彈體機動所需的多個方向的推力矢量，為飛行器提供所需的橫向過載及俯仰、偏航、滾轉力矩。

一種轉動控制固體姿軌控發動機，包括飛行器外殼體、軌控動力系統和姿控動力系統；

軌控動力系統包括兩個軌控發動機；

軌控發動機包括軌控發動機殼體、軌控發動機絕熱層、軌控發動機藥柱、軌控燃氣90度管道、軌控發動機噴管；軌控發動機殼體與軌控發動機絕熱層之間、軌控發動機絕熱層與軌控發動機藥柱之間兩兩粘合；軌控燃氣90度管道一端與軌控發動機殼體的偏心燃氣通道連接，另一端連接軌控發動機噴管，軌控發動機噴管位于發動機的質心平面；

兩個軌控伺服驅動器分別固定在兩個軌控發動機上，軌控伺服驅動器通過軌控伺服固定架固定連接飛行器外殼體；

每個軌控發動機的輸出軸分別配合一個軌控滾動軸承內環，軌控滾動軸承的外環與軌控發動機支架固定連接，軌控發動機支架固定連接飛行器外殼體；

兩個軌控發動機相對放置，兩個軌控發動機之間設有軌控連接滾動軸承，滾動軸承的內環與外環分別與兩發動機軸過渡配合；

姿控動力系統包含四個姿控發動機，姿控發動機偏心布置于發動機首端或末端，呈圓周分布，旋轉軸與發動機軸線平行但不重合；

姿控發動機與姿控伺服驅動器通過聯軸器連接，姿控伺服驅動器通過姿控伺服固定架固定連接飛行器外殼體；

姿控發動機的上輸出軸配合姿控上滾動軸承內環，姿控上滾動軸承的外環與姿控發動機上支架固定連接，軌控發動機支架固定連接飛行器外殼體；

姿控發動機的下輸出軸配合姿控下滾動軸承內環，姿控下滾動軸承的外環與姿控發動機下支架固定連接，姿控發動機下支架固定連接飛行器外殼體。

本發明的優點在于：

(1)技術難度低，可行性高

傳統的燃氣發生器姿軌控系統采用燃氣閥門調節推力方向和大小，進而為導彈武器提供所需的控制力矩。本發明提出的高溫燃氣姿軌控發動機通過多個自帶燃燒室的噴管沿發動機軸心的組合旋轉動作，產生彈體機動所需的多個方向的推力矢量。這種概念設計既滿足了姿態軌道控制要求，同時有效降低了發動機技術難度；

(2)結構簡單，可靠性高

相比常規的姿軌控系統，本發明設計省去了復雜的管道結構和高溫燃氣閥門，采用簡潔明了的結構形式，在結構層面，軌控系統、姿控系統、各噴管之間相互獨立，利于控制，可靠性高；

(3)形式靈活

根據不同的需求，可以衍生出不同結構形式的方案，以滿足不同條件下的工作模式。

附圖說明

圖1是本發明的姿軌控發動機整體結構圖；

圖2是本發明的軌控動力系統結構圖；

圖3是本發明的軌控推力器結構圖；

圖4是本發明的姿控動力系統結構圖；

圖5是本發明的姿控動力系統布局下視圖；

圖6是本發明的包含三軌控發動機的姿軌控發動機結構。

圖中：