CN114295014B - 一种外置式舵系统的火箭 - Google Patents

Abstract

本发明适用火箭技术领域，提供了一种外置式舵系统的火箭，该外置式舵系统的火箭包括：尾舱；外设于尾舱外部的栅格舵模块，栅格舵模块包括：外置于尾舱外部的舵系统，舵系统可拆卸安装于尾舱的后端面；以及栅格舵，栅格舵与舵系统传动连接，以使舵系统可驱动栅格舵转动。本发明提供的外置式舵系统的火箭通过将舵系统外置于尾舱外部并可拆卸安装于尾舱的后端面，提高了舵系统的控制效率，尾舱设计无需考虑舵系统的安装结构，尾舱结构通用性能好；而且，方便舵系统的安装和调试，便于实现舵系统的更新升级；舵系统无需占用尾舱内部空间，可以留出更多的空间安装其它设备，便于尾舱内部其它设备的安装。

Description

一种外置式舵系统的火箭

技术领域

本发明涉及火箭技术领域，具体涉及一种外置式舵系统的火箭。

背景技术

为提高火箭发射效率，降低发射成本，在火箭主动段飞行控制方面，栅格舵已逐渐取代了传统的空气动力控制舵面。栅格舵的使用可以减轻尾翼质量、减少大攻角机动飞行时的气流分离、减小舵面气动铰链力矩，从而减小舵机功率，降低舵机能源，增大气动升力和控制力矩，提高低速飞行时的稳定性和高速飞行时的机动性。

现有技术中，火箭的舵系统通常安装在尾舱内部，舵系统与尾舱为一体式装配结构，栅格舵伸入尾舱内部并与舵系统连接，而舵系统安装在尾舱内部，存在的不足为：1)舵系统控制效率有限；2)尾舱设计时需要考虑舵系统的安装结构，一旦舵系统发生变更，尾舱结构必须协同更改，尾舱结构通用性能差；

3)必须在尾舱为独立状态时完成舵系统的安装，尾舱与发动机或其他舱段完成对接后无法安装和调试舵系统，不便舵系统安装和调试；4)舵系统安装在尾舱内部，占用了大量尾舱内部空间，导致尾舱内部其它设备安装空间狭小，不便尾舱内部其它设备的安装。

发明内容

本发明提供一种外置式舵系统的火箭，旨在解决现有技术的火箭存在由于舵系统安装在尾舱内部，导致舵系统控制效率有限、尾舱结构通用性能差、不便舵系统安装和调试、及不便尾舱内部其它设备安装的问题。

本发明是这样实现的，提供一种外置式舵系统的火箭，包括：

尾舱；

外设于所述尾舱外部的栅格舵模块，所述栅格舵模块包括：

外置于所述尾舱外部的舵系统，所述舵系统可拆卸安装于所述尾舱的后端面；以及

栅格舵，所述栅格舵与所述舵系统传动连接，以使所述舵系统可驱动所述栅格舵转动。

优选的，所述栅格舵模块的数量为多个，多个所述栅格舵模块环绕所述尾舱的中心轴线间隔分布于所述尾舱的后端面。

优选的，所述舵系统包括：

可拆卸于所述尾舱的后端面的支座；

安装于所述支座的舵机；以及

可转动设置于所述支座上的舵轴，所述舵轴一端与所述舵机的输出轴连接，另一端与所述栅格舵连接。

优选的，所述支座的两侧分别安装有内轴承和外轴承，所述舵轴一端与所述内轴承配合安装，所述舵轴另一端与所述外轴承配合安装。

优选的，所述舵系统还包括内轴承压环和外轴承压环，所述内轴承压环固定于所述支座上并与所述内轴承抵接，以将所述内轴承压紧固定在所述支座上；所述外轴承压环固定于所述支座上并与所述外轴承抵接，以将所述外轴承压紧固定在所述支座上。

优选的，所述内轴承压环通过所述第一螺钉固定于所述支座上；所述外轴承压环通过第二螺钉固定于所述支座上。

优选的，所述舵系统还包括：

第一锁紧螺母，所述第一锁紧螺母套设固定于所述舵轴的一端并与所述内轴承抵接；

第二锁紧螺母，所述第二锁紧螺母套设固定于所述舵轴的一端并与所述第一锁紧螺母抵接。

优选的，所述舵轴内设有一连接孔，所述舵机的输出轴插入所述连接孔并与所述舵轴连接。

优选的，所述栅格舵通过螺栓与所述舵轴固定连接。

优选的，所述外轴承压环和所述舵轴之间间隙内安装有压缩垫圈和摩擦密封环，所述压缩垫圈与所述外轴承压环抵接，所述摩擦密封环与所述舵轴抵接，以使所述外轴承压环和所述舵轴之间的间隙在所述舵轴相对所述外轴承压环旋转时处于密封状态。

本发明提供的一种外置式舵系统的火箭通过将栅格舵模块整体外设于尾舱外部，栅格舵模块的舵系统外置于尾舱外部并可拆卸安装于尾舱的后端面，具有以下技术效果：

1、由于舵系统外置于尾舱外部，便于舵系统的控制，提高了舵系统的控制效率；

2、尾舱设计时无需考虑舵系统的安装结构，一旦舵系统发生变更，尾舱结构也无需更改，尾舱结构通用性能好；

3、尾舱与发动机或其他舱段完成对接后，然后在尾舱外部完成栅格舵模块的安装，舵系统和栅格舵组成栅格舵模块，可以一次性完成栅格舵模块整体安装，而且栅格舵模块可以整体拆卸，便于栅格舵模块更换；由于舵系统外置于尾舱外部，大大方便了舵系统的安装和调试，便于实现舵系统的更新升级；

4、舵系统无需占用尾舱内部空间，可以留出更多的空间安装其它设备，便于尾舱内部其它设备的安装。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭的部分结构的立体图；

图3为本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭的部分结构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭的栅格舵模块的立体示意图；

图5为本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭的栅格舵模块的剖面示意图；

图6为图5中局部A的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭通过将栅格舵模块整体外设于尾舱外部，栅格舵模块的舵系统外置于尾舱外部并可拆卸安装于尾舱的后端面，提高了舵系统的控制效率；尾舱设计时无需考虑舵系统的安装结构，一旦舵系统发生变更，尾舱结构也无需更改，尾舱结构通用性能好，尾舱与发动机或其他舱段完成对接后，然后在尾舱外部完成舵系统的安装和调试，大大方便了舵系统的安装和调试，便于实现舵系统的更新升级；舵系统无需占用尾舱内部空间，可以留出更多的空间安装其它设备，便于尾舱内部其它设备的安装。

请参照图1-图5，本发明实施例提供一种外置式舵系统的火箭，包括：

尾舱1；

外设于尾舱1外部的栅格舵模块2，栅格舵模块2包括：

外置于尾舱1外部的舵系统20，舵系统20可拆卸安装于尾舱1的后端面11；以及

栅格舵22，栅格舵22与舵系统20传动连接，以使舵系统20可驱动栅格舵22转动。

本发明实施例中，外置式舵系统的火箭还包括自尾舱1内部从尾舱1的后端面11向外伸出的发动机喷管3、与尾舱1前端连接的级间段4、以及与级间段4前端连接的整流罩5。

作为本发明的一个实施例，栅格舵模块2的数量为多个，多个栅格舵模块2环绕尾舱1的中心轴线间隔分布于尾舱1的后端面11。其中，图2和图3示出的栅格舵模块2的数量为四个。栅格舵模块2的数量还可以根据需要设置成其他数量。

本发明实施例中，每个栅格舵模块2的结构完全相同，每个栅格舵模块2的舵系统20可拆卸安装于尾舱1的后端面11，每个栅格舵模块2的栅格舵与对应的舵系统20传动连接。栅格舵模块2在工作时，通过舵系统20驱动栅格舵转动，以用于调整火箭的运动姿态。

本发明实施例中，栅格舵模块2整体外置于尾舱1，舵系统20外置于尾舱1的外部并可拆卸安装于尾舱1的后端面11，使栅格舵模块2整体模块化可拆卸安装在尾舱1的外部，便于栅格舵模块2整体安装和拆卸。由于栅格舵模块2的舵系统20外置于尾舱1外部并可拆卸安装于尾舱1的后端面11，便于舵系统20的控制，提高了舵系统20的控制效率；尾舱1设计时无需考虑舵系统20的安装结构，一旦舵系统20发生变更，尾舱1结构也无需更改，尾舱1结构通用性能好，尾舱1与发动机或其他舱段完成对接后，然后在尾舱外部完成舵系统20的安装和调试，大大方便了舵系统20的安装和调试，便于实现舵系统20的更新升级；舵系统20无需占用尾舱内部空间，可以留出更多的空间安装其它设备，便于尾舱内部其它设备的安装。

另外，由于栅格舵模块2整体外置于尾舱1的外部，舵系统20可以让出更多的空间给发动机喷管3，从而可以增大发动机喷管3的直径设计，进而有效提升火箭的推力。

作为本发明的一个实施例，舵系统20包括：

可拆卸于尾舱1的后端面11的支座201；

安装于支座201的舵机202；以及

可转动设置于支座201上的舵轴203，舵轴203一端与舵机202的输出轴2021连接，另一端与栅格舵22连接。

本实施例中，支座201具体通过螺钉或螺栓固定于尾舱1的后端面11。其中，舵机202、舵轴203集成在支座201上，且舵轴203与栅格舵22连接，这样使舵系统20和栅格舵22可以先组装形成栅格舵模块2，再将栅格舵模块2安装到尾舱1的后端面11，大大方便了栅格舵模块2的安装，而且便于栅格舵模块2的更换。

作为本发明的一个实施例，支座201的两侧分别安装有内轴承204和外轴承205，舵轴203一端与内轴承204配合安装，舵轴203另一端与外轴承205配合安装。舵轴203分别与内轴承204和外轴承205配合，以使舵轴203能够稳定支撑在支座201上，且使舵轴203能实现平稳转动。

作为本发明的一个实施例，舵系统20还包括内轴承压环206和外轴承压环207，内轴承压环206固定于支座201上并与内轴承204抵接，以将内轴承204压紧固定在支座201上；外轴承压环207固定于支座201上并与外轴承205抵接，以将外轴承205压紧固定在支座201上。利用内轴承压环206和外轴承压环207分别固定内轴承204和外轴承205，使内轴承204和外轴承205稳定固定于支座201上。

作为本发明的一个实施例，内轴承压环206通过第一螺钉212固定于支座201上；外轴承压环207通过第二螺钉213固定于支座201上。

作为本发明的一个实施例，舵系统20还包括：

第一锁紧螺母208，第一锁紧螺母208套设固定于舵轴203的一端并与内轴承204抵接；

第二锁紧螺母209，第二锁紧螺母209套设固定于舵轴203的一端并与第一锁紧螺母208抵接。

本实施例中，舵轴203分别与内轴承204和外轴承205配合安装后，通过第一锁紧螺母208和第二锁紧螺母209对舵轴203进行了锁紧处理，以使舵轴203稳定固定在支座201上。其中，第一锁紧螺母208的厚度小于第二锁紧螺母209的厚度，且第一锁紧螺母208的安装力矩为第二锁紧螺母209的安装力矩的80％。

作为本发明的一个实施例，舵轴203内设有一连接孔2031，舵机203的输出轴2021插入连接孔2031并与舵轴203连接。其中，舵机203的输出轴2021为方形轴，连接孔2031为方形孔。

作为本发明的一个实施例，栅格舵22通过螺栓24与舵轴203固定连接，便于栅格舵22与舵轴203的拆装。

请结合参照图5和图6，作为本发明的一个实施例，外轴承压环207和舵轴203之间间隙内安装有压缩垫圈210和摩擦密封环211，压缩垫圈210与外轴承压环207抵接，摩擦密封环211与舵轴203抵接，以使外轴承压环207和舵轴203之间间隙在舵轴203相对外轴承压环207旋转时处于密封状态。

本实施例中，利用压缩垫圈210和摩擦密封环211实现外轴承压环207和舵轴203之间间隙的密封，保证良好的密封性，防止保证外部多余物进入到舵系统20内部，进而提高了舵系统20的可靠性。

本发明实施例提供的一种外置式舵系统的火箭通过将舵系统外置于尾舱外部并可拆卸安装于尾舱的后端面，提高了舵系统的控制效率；尾舱设计时无需考虑舵系统的安装结构，如舵系统发生变更，尾舱结构也无需更改，尾舱结构通用性能好，尾舱与发动机或其他舱段完成对接后，然后在尾舱外部完成舵系统的安装和调试，大大方便了舵系统的安装和调试，便于实现舵系统的更新升级；舵系统无需占用尾舱内部空间，可以留出更多的空间安装其它设备，便于尾舱内部其它设备的安装。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外置式舵系统的火箭，其特征在于，包括：

尾舱；

外设于所述尾舱外部的栅格舵模块，所述栅格舵模块包括：

外置于所述尾舱外部的舵系统，所述舵系统可拆卸安装于所述尾舱的后端面；以及

栅格舵，所述栅格舵与所述舵系统传动连接，以使所述舵系统可驱动所述栅格舵转动；

所述栅格舵模块的数量为多个，多个所述栅格舵模块环绕所述尾舱的中心轴线间隔分布于所述尾舱的后端面。

2.根据权利要求1所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述舵系统包括：

可拆卸于所述尾舱的后端面的支座；

安装于所述支座的舵机；以及

可转动设置于所述支座上的舵轴，所述舵轴一端与所述舵机的输出轴连接，另一端与所述栅格舵连接。

3.根据权利要求2所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述支座的两侧分别安装有内轴承和外轴承，所述舵轴一端与所述内轴承配合安装，所述舵轴另一端与所述外轴承配合安装。

4.根据权利要求3所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述舵系统还包括内轴承压环和外轴承压环，所述内轴承压环固定于所述支座上并与所述内轴承抵接，以将所述内轴承压紧固定在所述支座上；所述外轴承压环固定于所述支座上并与所述外轴承抵接，以将所述外轴承压紧固定在所述支座上。

5.根据权利要求4所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述内轴承压环通过第一螺钉固定于所述支座上；所述外轴承压环通过第二螺钉固定于所述支座上。

6.根据权利要求3所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述舵系统还包括：

第一锁紧螺母，所述第一锁紧螺母套设固定于所述舵轴的一端并与所述内轴承抵接；

第二锁紧螺母，所述第二锁紧螺母套设固定于所述舵轴的一端并与所述第一锁紧螺母抵接。

7.根据权利要求2所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述舵轴内设有一连接孔，所述舵机的输出轴插入所述连接孔并与所述舵轴连接。

8.根据权利要求2所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述栅格舵通过螺栓与所述舵轴固定连接。

9.根据权利要求4所述的外置式舵系统的火箭，其特征在于，所述外轴承压环和所述舵轴之间间隙内安装有压缩垫圈和摩擦密封环，所述压缩垫圈与所述外轴承压环抵接，所述摩擦密封环与所述舵轴抵接，以使所述外轴承压环和所述舵轴之间的间隙在所述舵轴相对所述外轴承压环旋转时处于密封状态。