CN111678386A - 一种飞行器头部偏转控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行器头部偏转控制装置，属于飞行器领域，解决了传统鸭舵舵翼控制对飞行器整体造成不良影响的问题。本发明包括倾转支架、球型转子、丝杠、伺服电机、锁紧螺栓，球型转子和倾转支架通过螺栓连接在一起，倾转支架的四端各有一个连接块和飞行器头部固定在一起，支架四臂的下表面呈齿形结构，和连接块配合，四套伺服电机及其配套的推杆沿着中轴对称布置，飞行器头部可随着倾转支架转动。在飞行器的飞行过程中通过伺服电机带动丝杠伸缩，使倾转支架围绕球型转子向预定的方向偏转，最后使得飞行器头部相对中轴线产生一定角度的偏转，在迎风面和背风面产生压力差，获得控制力矩从而修正飞行器的飞行姿态。
Description
技术领域
本发明属于飞行器领域，尤其涉及一种飞行器头部偏转控制装置。
背景技术
目前制导火箭等飞行器多采用传统的鸭舵进行二维弹道修正，但是鸭舵舵翼对飞行器的气动控制造成不良影响，从而影响飞行器弹道修正效率和精度。头部偏转的控制方式是通过控制空气流中整个飞行器头部的角度偏转，使其偏离飞行器的中心线，产生控制力矩，控制飞行器飞行姿态，改变飞行轨迹。头部偏转修正控制方式提供的力和控制力矩随马赫的增大而迅速增大，控制效率可观。与其它诸如尾部空气舵控制、前置鸭式舵控制、旋转弹翼控制和非常规控制方式他控制方式相比，头部偏转的控制方式由于减少了控制面的数量，同时加大了控制面的面积，可以减轻气流的干涉作用，提高控制面的操纵效率，增大飞行器的机动能力。与其他控制方式相比，在相同配平攻角飞行情况下，头部偏转具有更大的法向力，更小的空气阻力和舵偏角，使飞行器在机动性、操纵性和稳定性间达到一个高性能平衡，是一种更加适合高超音速导弹和制导炮弹等飞行器的控制方式。
发明内容
本发明提供了一种飞行器头部偏转控制装置，使得飞行器头部相对中轴线产生一定角度的偏转，在迎风面和背风面产生压力差，获得控制力矩从而修正飞行器的飞行姿态，解决了传统鸭舵舵翼控制对飞行器整体造成不良影响的问题。
为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种飞行器头部偏转控制装置，包括：飞行器头部1、十字倾转支架3、连接块4、伸缩滑块5、波纹管6、联轴器7、丝杆8、伺服电机9、飞行器外壳10、球型转子12、锁紧螺栓14、转台底座15；飞行器头部1和飞行器外壳10通过波纹管6相连接，转台底座15位于飞行器外壳10和波纹管6内中心位置，转台底座15的底端和飞行器外壳10固连，转台底座15中心开有通孔，在通孔顶端设置台肩，通孔下部设置一段螺纹，所述螺纹与锁紧螺栓14相配合，转台底座15中心的通孔中设置球形转子12，球形转子12的顶端与十字倾转支架3的中心位置固定连接，十字倾转支架3的四个臂的下表面呈齿形结构，每个臂的齿形结构和一个对应的伸缩滑块5上端相啮合，伸缩滑块5下端和丝杆8上端通过联轴器7相连接，丝杆8下端与伺服电机9连接，连接块4的外端和飞行器头部1固连，内端与十字倾转支架3的每一端的外侧连接。
以上所述结构中，球型转子12的上下两端分别套有上阻尼垫圈11、下阻尼垫圈13与之配合，上阻尼垫圈11上部与所述台肩接触，所述台肩可限制上阻尼垫圈11沿其轴向滑动，下阻尼垫圈13的下部和锁紧螺栓14接触，上阻尼垫圈11、下阻尼垫圈13的内表面均为与球型转子12相同曲率的球面，外表面和转台底座15相配合；十字倾转支架3的中心开有圆孔槽，通过螺栓2与球型转子12固定连接在一起，十字倾转支架3四臂在齿形结构的末端有一凸起挡板，所述挡板可限制住伸缩滑块5的最大位移长度，防止电机伸出长度过大时，造成十字倾转支架3和伸缩滑块5断开接触，失去对飞行器偏转角度的控制，十字倾转支架3四臂在齿形结构的末端设置螺纹孔，所述螺纹孔与连接块4内端的螺纹配合连接；转台底座15底端分别设置四个凹槽用于伺服电机9的定位和装配，四套伺服电机9分别位于十字倾转支架3四臂的正下方，四套伺服电机每相对的两组相互配合，一组伸长，一组缩短，便可使十字倾转支架3产生偏转，进而带动头部产生转角；伸缩滑块5和十字倾转支架3相接触的两个面中，一面是弧面，一面是平面，弧面和齿形结构相接触可以形成棘轮机构，伸缩滑块5在齿形结构上滑动，根据需要偏转的角度，每滑动一个齿便可增加一个倾转角度，实现可靠的有级调节，每一级调节精度可以根据齿形结构的大小密集程度优化设计，平面和齿形结构相接触，可形成自锁，防止十字倾转支架3偏转后在外力的作用下发生倒转，使其保持静止不动，增加此偏转装置的稳定性。
有益效果：本发明提供的一种飞行器头部偏转控制装置，能实现飞行器头部可靠稳定的偏转，其最大偏转角度可通过齿形结构进行调整，结构简单、制造方便、工作可靠。其中伸缩滑块和十字倾转支架相接触的两个面中，一面是弧面，一面是平面，弧面和齿形结构相接触可以形成棘轮机构，伸缩滑块在齿形结构上滑动，根据需要偏转的角度，每滑动一个齿便可增加一个倾转角度，实现可靠的有级调节，每一级调节精度可以根据齿形结构的大小密集程度优化设计，平面和齿形结构相接触，可形成自锁，防止十字倾转支架偏转后在外力的作用下发生倒转，使其保持静止不动，增加此偏转装置的稳定性。本发明采用的类似棘轮结构可承受在飞行器在飞行中所受到的较大的轴向力和侧向力，结构自身实现可靠的自锁，无需其他额外机构，防止飞行器头部偏转后在外力的作用下发生倒转，使其保持静止不动，大大提高了飞行器的稳定性。
附图说明
图1为本发明头部偏转控制装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中头部偏转控制装置无偏转时的整体结构示意图；
图3为本发明实施例中头部偏转控制装置偏转后的整体结构示意图；
图4为本发明实施例中头部偏转控制装置十字倾转支架结构示意图；
图5为本发明实施例中头部偏转控制装置伸缩滑块结构示意图；
图6为本发明实施例中头部偏转控制装置中球型转子与转台底座和十字倾转支架的连接示意图；
图中：1为飞行器头部，2为螺栓，3为十字倾转支架，4为连接块，5为伸缩滑块，6为波纹管，7为联轴器，8为丝杆，9为伺服电机，10为飞行器外壳，11为上阻尼垫圈，12为球型转子，13为下阻尼垫圈，14为锁紧螺栓，15为转台底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种飞行器头部偏转控制装置，包括：飞行器头部1、十字倾转支架3、连接块4、伸缩滑块5、波纹管6、伺服电机9、球型转子12、转台底座15；转台底座15中心开有通孔，在通孔上部留有一台肩，此台肩可限制上阻尼垫圈11沿其轴向滑动，通孔下部有一段螺纹，可与锁紧螺栓14相配合，转台底座15的下端和飞行器外壳10固连；如图6所示，球型转子12的上下两端分别套有上阻尼垫圈11、下阻尼垫圈13与之配合，两个阻尼垫圈的内表面均为与球型转子12相同曲率的球面，外表面和转台底座15相配合，下阻尼垫圈13的下部和锁紧螺栓14接触，锁紧螺栓14和转台底座15内部的螺纹相配合，旋紧该螺栓，可使球型转子12、两个垫圈、转台底座15紧密配合，结构紧凑，这样的配合使得球型转子12不能产生轴向位移，但是可以围绕自身球心自由转动。连接块4的外端和飞行器头部1固连，内端螺纹部分可与十字倾转支架3的四端的螺纹孔配合。如图4所示，十字倾转支架3的中心开有圆孔槽，可通过螺栓2与球型转子12固定连接在一起，十字倾转支架3的四个臂的下表面呈齿形结构，和伸缩滑块5相啮合，由伸缩滑块5推动作步进运动，四套伺服电机9分别位于十字倾转支架3四臂的正下方，并且和转台底座15上的凹槽相配合，底座15上的凹槽用于电机的定位和装配，四套伺服电机每相对的两组相互配合，一组伸长，一组缩短，便可使十字倾转支架3产生偏转，进而带动头部产生转角。弹体头部1和飞行器外壳10通过一段波纹管6相连接。十字倾转支架3四臂在齿形结构的末端有一凸起挡板，此挡板可限制住连接块5的最大位移长度，防止电机伸出长度过大时，造成十字倾转支架3和连接块5断开接触，失去对飞行器偏转角度的控制。伸缩滑块5和电机丝杆8通过联轴器7相连接。如图5所示，伸缩滑块5和十字倾转支架3相接触的两个面中，一面是弧面，一面是平面，弧面和齿形结构相接触可以形成棘轮机构，滑块在齿面上滑动，根据需要偏转的角度，每滑动一个齿便可增加一个倾转角度，实现可靠的有级调节，需要注意的是这里的每一级调节精度可以根据齿形结构的大小密集程度优化设计；平面和齿形结构相接触，可形成自锁，防止支架3偏转后在外力的作用下发生倒转，使其保持静止不动，增加此偏转装置的稳定性。
如图2所示，当飞行器头部1不需要偏转时，伺服电机9处于初始状态，相对的两组丝杆8保持相同的高度，十字倾转支架3保持水平；如图3所示，当飞行器头部1需要进行偏转时，飞行器控制芯片发出控制信号，伺服电机9收到信号，驱动丝杠8推动伸缩滑块5，四套伺服电机每相对的两组相互配合，一组伸长，一组缩短，将丝杆8的上下运动转化为倾转支架3的旋转运动，与之固连的飞行器头部1围绕着球型转子11转动，进而实现飞行器头部的偏转。
以上仅是本发明的优选实施例，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出的若干变形和改进都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，包括：飞行器头部(1)、十字倾转支架(3)、连接块(4)、伸缩滑块(5)、波纹管(6)、联轴器(7)、丝杆(8)、伺服电机(9)、飞行器外壳(10)、球型转子(12)、锁紧螺栓(14)、转台底座(15)；飞行器头部(1)和飞行器外壳(10)通过波纹管(6)相连接，转台底座(15)位于飞行器外壳(10)和波纹管(6)内中心位置，转台底座(15)的底端和飞行器外壳(10)固连，转台底座(15)中心开有通孔，在通孔顶端设置台肩，通孔下部设置一段螺纹，所述螺纹与锁紧螺栓(14)相配合，转台底座(15)中心的通孔中设置球形转子(12)，球形转子(12)的顶端与十字倾转支架(3)的中心位置固定连接，十字倾转支架(3)的四个臂的下表面呈齿形结构，每个臂的齿形结构和一个对应的伸缩滑块(5)上端相啮合，伸缩滑块(5)下端和丝杆(8)上端通过联轴器(7)相连接，丝杆(8)下端与伺服电机(9)连接，连接块(4)的外端和飞行器头部(1)固连，内端与十字倾转支架(3)的每一端的外侧连接。
2.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，球型转子(12)的上下两端分别套有上阻尼垫圈(11)、下阻尼垫圈(13)与之配合，上阻尼垫圈(11)上部与所述台肩接触，所述台肩可限制上阻尼垫圈(11)沿其轴向滑动，下阻尼垫圈(13)的下部和锁紧螺栓(14)接触。
3.根据权利要求2所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，上阻尼垫圈(11)、下阻尼垫圈(13)的内表面均为与球型转子(12)相同曲率的球面，外表面和转台底座(15)相配合。
4.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，十字倾转支架(3)的中心开有圆孔槽，通过螺栓(2)与球型转子(12)固定连接在一起。
5.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，十字倾转支架(3)四臂在齿形结构的末端有一凸起挡板，所述挡板可限制住伸缩滑块(5)的最大位移长度。
6.根据权利要求1或5所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，十字倾转支架(3)四臂在齿形结构的末端设置螺纹孔，所述螺纹孔与连接块(4)内端的螺纹配合连接。
7.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，四套伺服电机(9)分别位于十字倾转支架(3)四臂的正下方。
8.根据权利要求1或7所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，转台底座(15)底端分别设置四个凹槽用于伺服电机(9)的定位和装配。
9.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制装置，其特征在于，伸缩滑块(5)和十字倾转支架(3)相接触的两个面中，一面是弧面，一面是平面，弧面和齿形结构相接触可以形成棘轮机构，平面和齿形结构相接触，可形成自锁。
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