CN109515757A - 一种喷气式飞行器姿态控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷气式飞行器姿态控制装置，包括燃气发生器、输气管、三位三通阀；所述燃气发生器通过输气管与三位三通阀连接，燃气发生器上设有点火器；所述三位三通阀的出口安装有喷管，三位三通阀中的电磁铁上依次连接有电缆(包括供电电缆和信号电缆)和插座；所述三位三通阀的壳体中设有阀芯，阀芯外围设有护套，阀芯的两侧均设有顶杆和衔铁，在电磁铁的两端部均安装有动簧片和定簧片，动簧片和定簧片分别与信号电缆连接；所述动簧片上安装有触点，动簧片上的触点随着阀芯和衔铁的运动实现与定簧片的接触和断开。本发明依靠从喷管喷出的高速气流形成的反推力，实现飞行器的姿态控制，且本装置操作简单、性能可靠、便于储存。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷气式飞行器姿态控制装置，属于飞行器姿态控制技术领域。
背景技术
飞行器在大气层内飞行时一般通过舵面来控制飞行姿态，在飞行器速度较低时，或飞行器进入空气稀薄的高空或超出大气层时，受飞行器速度和周围空气密度的影响，不能有效控制飞行器的姿态，舵面控制飞行器姿态的作用将减弱或失效，如申请号为2016102826458的中国专利公开的多级飞行器控制系统和方法和飞行器和导弹和火箭、申请号为2014101022366的中国专利公开的一种基于自适应滑模的飞行器姿态控制方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种喷气式飞行器姿态控制装置，该喷气式飞行器姿态控制装置依靠从喷管喷出的高速气流形成的反推力，实现飞行器的姿态控制。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种喷气式飞行器姿态控制装置，包括燃气发生器、输气管、三位三通阀；所述燃气发生器通过输气管与三位三通阀连接，燃气发生器上设有点火器；所述三位三通阀的出口安装有喷管，三位三通阀中的电磁铁上依次连接有信号电缆和插座；所述电磁铁的电磁铁壳体中设有阀芯，阀芯的两侧均设有衔铁，在电磁铁的两端部均安装有动簧片和定簧片，动簧片和定簧片分别与信号电缆连接；所述动簧片上安装有触点，动簧片和定簧片之间设有复位弹簧；所述动簧片上的触点随着阀芯和衔铁的运动实现接触和断开；所述三位三通阀与电磁铁壳体仅在对接止口处有直接环形面接触。
所述喷管与三位三通阀的滑阀壳体的连接处，设有密封环，密封环为金属密封环。
所述阀芯的外围设有中间护套和内钼套，隔热管、边护套、衔铁从左到右依次设置，在隔热管和衔铁的一侧设有绕组；所述绕组的一侧设有导磁盖，另一侧依次设有隔热板、顶杆和法兰。
所述电磁铁壳体的外壁上设有隔热套筒，电磁铁的两端设有端盖，电磁铁壳体的两端设有隔热盖。
所述滑阀壳体通过密封圈、法兰与电磁铁连接，密封圈为B形密封圈。
所述阀芯的球面的外围设有中间护套，中间护套的两侧设有边护套。
所法兰的内孔中镶嵌有外钼套，外钼套与法兰的连接处，采用密封环进行密封。
所述内钼套安装在阀芯上，内钼套与外钼套之间采用间隙配合，在内钼套上设有熔渣环形槽。
所述阀芯与隔热管间依次设有固定销、定位密封环、压套、定位弹簧。
所述燃气发生器的燃气发生器壳体中，设有固体燃料，点火器穿过燃气发生器壳体与固体燃料接触。
本发明的有益效果在于：依靠从喷管喷出的高速气流形成的反推力，实现飞行器的姿态控制，且本装置操作简单、性能可靠、便于储存。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖面图；
图3是图2 I处的放大图；
图中：111-喷管，1-喷口，2-密封环，3-滑阀壳体，4-电缆，5-插座，6-隔热盖，7-端盖，8-复位弹簧，9-触点，10-动簧片，11-定簧片，12-导磁盖，13-隔热套筒，14-衔铁，151-电磁铁，15-电磁铁壳体，16-绕组，17-隔热管，18-隔热板，19-顶杆，20-法兰，21-密封圈，22-阀芯，23-中间护套，24-边护套，25-内钼套，26-外钼套，27-固定销，28-定位密封环，29-压套，30-定位弹簧，31-输气管，32-点火器，331-燃气发生器，33-燃气发生器壳体，34-固体燃料，35-三位三通阀。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～3所示，一种喷气式飞行器姿态控制装置，包括燃气发生器331、输气管31、三位三通阀35；所述燃气发生器331通过输气管31与三位三通阀35连接，燃气发生器331上设有点火器32；所述三位三通阀35的出口安装有喷管111，三位三通阀35中的电磁铁151上依次连接有电缆4和插座5；所述三位三通阀35的壳体3中设有阀芯22，阀芯22的两侧均设有顶杆19和衔铁14，在电磁铁151的两端部均安装有动簧片10和定簧片11，动簧片10和定簧片11分别与信号电缆4连接；所述动簧片10上安装有触点9，动簧片10和定簧片11之间设有复位弹簧8；所述动簧片10上的触点9随着阀芯22和衔铁14的运动，实现与定簧片11的接触和断开；所述三位三通阀35与电磁铁151的电磁铁壳体15，仅在对接止口处有直接环形面接触。。
所述电缆4包括供电电缆和信号电缆。
所述喷管111与三位三通阀35的滑阀壳体3的连接处，设有密封环2，密封环2为金属密封环。
所述阀芯22的两侧均设有隔热管17和内钼套25，隔热管17、边护套24、衔铁14从左到右依次设置，在隔热管17和衔铁14的一侧设有绕组16；所述绕组16的一侧设有导磁盖12，另一侧依次设有隔热板18、顶杆19和法兰20。
所述电磁铁壳体15的外壁上设有隔热套筒13，电磁铁151的两端设有端盖7，电磁铁壳体15的两端设有隔热盖6。
所述滑阀3通过密封圈21、法兰20与电磁铁151连接，密封圈21为B形密封圈。
所述阀芯22的球面的外围设有中间护套23，中间护套23的两侧设有边护套24。
所述法兰20的内孔中镶嵌有外钼套26，外钼套26与法兰20的连接处，采用密封环2进行密封。
所述内钼套25安装在阀芯22，内钼套25与外钼套26之间采用间隙配合，在内钼套25上设有熔渣环形槽。
所述阀芯22与隔热管17间依次设有固定销27、定位密封环28、压套29、定位弹簧30。
所述燃气发生器331的燃气发生器壳体33中，设有固体燃料34，点火器32穿过燃气发生器壳体33与固体燃料34接触。
优选的，采用固体燃料34提供压力气体，采用三位三通阀35控制气体通断和流向，在三位三通阀35的出口安装喷管111，用于增加气体喷出速度，用两个电磁铁151为阀芯22提供运动的动力，并通过电缆4对电磁铁151供电和断电，来控制喷口1的通断，响应时间不大于70ms，最后通过动簧片10上的触点9的通断的信号，反馈阀芯22的芯轴位置，来判断喷口1的开闭状态。
进一步地，组成三位三通阀35的各零件采用镍基高温合金(GH4049)材料，保证工作介质为高温高压燃气时的强度和刚度满足要求，可在燃气压强10MPa温度不超过900℃的条件下长期工作，在燃气压强10MPa温度不超过1200℃时工作时间不小于100s。
具体的，高温密封采用阀芯22上的球面，对边护套24上内孔的尖口，完成加工后，进行配研磨，可以实现无内泄漏，中间护套23用于保护阀芯22不受高温燃气的直接冲刷，避免阀芯22受损，导致密封效果降低。
具体的，法兰20与滑阀壳体3间密封采用B形密封圈21，内钼套25与法兰20间以及喷管1与三位三通阀35连接处均采用金属密封环2密封，均能够达到较好的密封效果。且为防止运动部位卡滞，采用热膨胀系数较小的钼合金加工成内钼套25和外钼套26，内钼套25安装在阀芯22两端，外钼套26镶嵌在法兰20的内孔中，内钼套25采用间隙配合安装在阀芯上22，内钼套25上设置容渣环形槽，这种结构可以防止阀芯22因燃气洁净度低导致卡滞。
优选的，在电磁铁151端部安装有动簧片10和定簧片11，动簧片10和定簧片11分别连接电缆4，动簧片10上安装触点9，断电状态时动簧片10在衔铁14端面的作用下偏离原位，动簧片10上的触点9与定簧片11分离，分别连接在动簧片10和定簧片11上的电缆4处于断开，当一侧电磁铁151通电时，该侧电磁铁151中的衔铁14向阀芯22运动，与动簧片10脱离，动簧片10回到原位，触点9与定簧片11接触，连接在动簧片10和定簧片上11的电缆4接通，根据簧片上电缆4的通断产生的信号判断阀芯22的位置。
优选的，由于工作介质为高温燃气，电磁铁151性能会随着绕组16温度的升高而降低，因此需要在三位三通阀35(即阀体)和电磁铁151间进行隔热设计，热量主要通过热传递由阀体流向电磁铁151，设计时主要通过避免阀体与电磁铁壳体15直接接触或尽量减小接触面积的方式减小热传递。所以采用热导率低且耐温性能较好的高硅氧玻璃钢作为隔热件，设置在阀体和电磁铁151中间，阀体与电磁铁壳体15仅在对接止口处有直接环形面接触，其余部分均进行了隔离。且采用隔热设计后，当燃气温度为1100℃、压强为7.5MPa工作100s后，不采取散热措施，电磁铁151温度由25℃上升至50℃，未超过电磁铁151极限工作温度(200℃)。
本发明的工作原理为：当需要进行飞行器姿态控制时，通过点火器32将燃气发生器331中的固体燃料34引燃，固体燃料34燃烧产生高温高压燃气，燃气进入三位三通阀35，初始电磁铁151未通电时，阀芯22处于中位(两侧电缆4中连接簧片的信号电缆均为断开状态)，燃气由阀体同时进入两侧喷管1，两侧喷管1喷出燃气流量相等方向相反，产生的反作用力合力为零；当一侧电磁铁151通电时，该侧电磁铁151中的衔铁14向阀芯22方向移动，顶杆19随衔铁14运动并推动阀芯22运动到对向极限位置，此时通电电磁铁151一侧的喷管1全开(该侧电缆4中的信号电缆为接通状态)，燃气喷出流量最大，另一侧的喷管1完全关闭，无燃气喷出，喷管1喷出高速燃气获得反推力，反推力的方向与气体喷出方向相反；当通电的电磁铁151断电且对向电磁铁151通电时，阀芯22从通电侧极限位置运动到断电侧极限位置，断电侧喷管1由全开状态转变为全闭状态，通电侧喷管1由全闭状态转变为全开状态；当两侧电磁铁151均断电后，阀芯22在定位弹簧30的作用下回到中位并保持在中位。
Claims (10)
1.一种喷气式飞行器姿态控制装置，包括燃气发生器(331)、输气管(31)、三位三通阀(35)，其特征在于：所述燃气发生器(331)通过输气管(31)与三位三通阀(35)连接，燃气发生器(331)上设有点火器(32)；所述三位三通阀(35)的出口安装有喷管(111)，三位三通阀(35)中的电磁铁(151)上依次连接有电缆(4)和插座(5)；所述三位三通阀(35)的壳体中设有阀芯(22)，阀芯(22)的两侧均设有顶杆(19)和衔铁(14)，在电磁铁(151)的两端部均安装有动簧片(10)和定簧片(11)，动簧片(10)和定簧片(11)分别与信号电缆(4)连接；所述动簧片(10)上安装有触点(9)，动簧片(10)和定簧片(11)之间设有复位弹簧(8)；所述动簧片(10)上的触点(9)随着阀芯(22)和衔铁(14)的运动，实现与定簧片(11)的接触和断开；所述三位三通阀(35)与电磁铁(151)的电磁铁壳体(15)，仅在对接止口处有直接环形面接触。
2.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述喷管(111)与三位三通阀(35)的滑阀壳体(3)的连接处，设有密封环(2)，密封环(2)为金属密封环。
3.如权利要求2所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述阀芯(22)的两侧均设有隔热管(17)和内钼套(25)，隔热管(17)、边护套(24)、衔铁(14)从左到右依次设置，在隔热管(17)和衔铁(14)的一侧设有绕组(16)；所述绕组(16)的一侧设有导磁盖(12)，另一侧依次设有隔热板(18)、顶杆(19)和法兰(20)。
4.如权利要求2所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述电磁铁壳体(15)的外壁上设有隔热套筒(13)，电磁铁(151)的两端设有端盖(7)，电磁铁壳体(15)的两端设有隔热盖(6)。
5.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述滑阀壳体(3)通过密封圈(21)、法兰(20)与电磁铁(151)连接，密封圈(21)为B形密封圈。
6.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述阀芯(22)的球面的外围设有中间护套(23)，中间护套(23)的两侧设有边护套(24)。
7.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述法兰(20)的内孔中镶嵌有外钼套(26)，外钼套(26)与法兰(20)的连接处，采用密封环(2)进行密封。
8.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述内钼套(25)安装在阀芯(22)上，内钼套(25)与外钼套(26)之间采用间隙配合，在内钼套(25)上设有熔渣环形槽。
9.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述阀芯(22)与隔热管(17)间依次设有固定销(27)、定位密封环(28)、压套(29)、定位弹簧(30)。
10.如权利要求1所述的喷气式飞行器姿态控制装置，其特征在于：所述燃气发生器(331)的燃气发生器壳体(33)中，设有固体燃料(34)，点火器(32)穿过燃气发生器壳体(33)与固体燃料(34)接触。
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2018
- 2018-10-18 CN CN201811216379.4A patent/CN109515757B/zh active Active
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