[發(fā)明專(zhuān)利]轉(zhuǎn)動(dòng)控制固體姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510046713.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104747320A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任軍學(xué);常桁;劉宇;王一白
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F02K9/80
• 分類(lèi)號(hào): F02K9/80
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)控制固體姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于火箭姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固體燃?xì)庾塑壙貏?dòng)力系統(tǒng)主要應(yīng)用于防空、反導(dǎo)和空間對(duì)抗的各型導(dǎo)彈上，依靠自身動(dòng)能用碰撞方式來(lái)殺傷和摧毀威脅目標(biāo)，整體質(zhì)量輕、體積小，末端具有極高的速度和機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)能力。

近幾十年來(lái)，世界主要各大國(guó)一直在開(kāi)展應(yīng)用于防空、反導(dǎo)、反衛(wèi)星和空間對(duì)抗領(lǐng)域的新型固體姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)的研究。目前的固體推進(jìn)劑姿軌控系統(tǒng)可分為以下兩種類(lèi)型：一種是脈沖陣列式姿軌控系統(tǒng)，導(dǎo)彈通過(guò)自旋穩(wěn)定，用安裝在彈體周?chē)囊唤M小火箭發(fā)動(dòng)機(jī)控制導(dǎo)彈的飛行方向，主要用于大氣層內(nèi)區(qū)域防空反導(dǎo)；另一種采用燃?xì)獍l(fā)生器多噴管姿軌控系統(tǒng)，由兩組小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成：一組姿控發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在攔截器的尾部，用于控制攔截器的姿態(tài)；四臺(tái)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在攔截器的質(zhì)心平面內(nèi)，為攔截器提供較高的橫向加速度，攔截器為三軸穩(wěn)定。

上述脈沖陣列式姿軌控系統(tǒng)中的每個(gè)小火箭發(fā)動(dòng)機(jī)只能一次點(diǎn)火，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)矢量調(diào)節(jié)，因而控制精度上差一些；燃?xì)獍l(fā)生器多噴管姿軌控系統(tǒng)雖可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)矢量調(diào)節(jié)，但因需要實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)采用了燃?xì)忾y門(mén)的調(diào)節(jié)，從而會(huì)導(dǎo)致熱防護(hù)、燒蝕、閥桿撞擊等一系列問(wèn)題，對(duì)材料技術(shù)和基礎(chǔ)工業(yè)要求高，技術(shù)突破難度大，成為固體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提出一種轉(zhuǎn)動(dòng)控制固體姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)，采用多個(gè)噴管分推力合成的方法，通過(guò)多個(gè)自帶燃燒室的噴管沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸心的組合旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，調(diào)節(jié)各噴管的分推力方向，以實(shí)現(xiàn)合力、合力矩大小和方向的變化，產(chǎn)生彈體機(jī)動(dòng)所需的多個(gè)方向的推力矢量，為飛行器提供所需的橫向過(guò)載及俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)力矩。

一種轉(zhuǎn)動(dòng)控制固體姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)，包括飛行器外殼體、軌控動(dòng)力系統(tǒng)和姿控動(dòng)力系統(tǒng)；

軌控動(dòng)力系統(tǒng)包括兩個(gè)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)；

軌控發(fā)動(dòng)機(jī)包括軌控發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、軌控發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層、軌控發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱、軌控燃?xì)?0度管道、軌控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管；軌控發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與軌控發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層之間、軌控發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層與軌控發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱之間兩兩粘合；軌控燃?xì)?0度管道一端與軌控發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的偏心燃?xì)馔ǖ肋B接，另一端連接軌控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管，軌控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管位于發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)心平面；

兩個(gè)軌控伺服驅(qū)動(dòng)器分別固定在兩個(gè)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)上，軌控伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)軌控伺服固定架固定連接飛行器外殼體；

每個(gè)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸分別配合一個(gè)軌控滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)，軌控滾動(dòng)軸承的外環(huán)與軌控發(fā)動(dòng)機(jī)支架固定連接，軌控發(fā)動(dòng)機(jī)支架固定連接飛行器外殼體；

兩個(gè)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)放置，兩個(gè)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)之間設(shè)有軌控連接滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)與外環(huán)分別與兩發(fā)動(dòng)機(jī)軸過(guò)渡配合；

姿控動(dòng)力系統(tǒng)包含四個(gè)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)偏心布置于發(fā)動(dòng)機(jī)首端或末端，呈圓周分布，旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線平行但不重合；

姿控發(fā)動(dòng)機(jī)與姿控伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)聯(lián)軸器連接，姿控伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)姿控伺服固定架固定連接飛行器外殼體；

姿控發(fā)動(dòng)機(jī)的上輸出軸配合姿控上滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)，姿控上滾動(dòng)軸承的外環(huán)與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)上支架固定連接，軌控發(fā)動(dòng)機(jī)支架固定連接飛行器外殼體；

姿控發(fā)動(dòng)機(jī)的下輸出軸配合姿控下滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)，姿控下滾動(dòng)軸承的外環(huán)與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)下支架固定連接，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)下支架固定連接飛行器外殼體。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)技術(shù)難度低，可行性高

傳統(tǒng)的燃?xì)獍l(fā)生器姿軌控系統(tǒng)采用燃?xì)忾y門(mén)調(diào)節(jié)推力方向和大小，進(jìn)而為導(dǎo)彈武器提供所需的控制力矩。本發(fā)明提出的高溫燃?xì)庾塑壙匕l(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)多個(gè)自帶燃燒室的噴管沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸心的組合旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，產(chǎn)生彈體機(jī)動(dòng)所需的多個(gè)方向的推力矢量。這種概念設(shè)計(jì)既滿足了姿態(tài)軌道控制要求，同時(shí)有效降低了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難度；

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高

相比常規(guī)的姿軌控系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)省去了復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)和高溫燃?xì)忾y門(mén)，采用簡(jiǎn)潔明了的結(jié)構(gòu)形式，在結(jié)構(gòu)層面，軌控系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、各噴管之間相互獨(dú)立，利于控制，可靠性高；

(3)形式靈活

根據(jù)不同的需求，可以衍生出不同結(jié)構(gòu)形式的方案，以滿足不同條件下的工作模式。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的軌控動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的軌控推力器結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的姿控動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明的姿控動(dòng)力系統(tǒng)布局下視圖；

圖6是本發(fā)明的包含三軌控發(fā)動(dòng)機(jī)的姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。

圖中：