CN114537696A - 一种飞行器啮合弹射装置、系统及飞行器弹射控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器弹射技术领域，其目的是提供一种飞行器啮合弹射装置、系统及飞行器弹射控制方法，这种飞行器啮合弹射装置以电能作为动力源，发射隐蔽性好、兼容性好且适用范围广。上述飞行器啮合弹射装置包括：飞行器固定机构、啮合传动机构、电能动力装置和缓冲分离机构，啮合传动机构包括相互啮合的齿轮和齿条，飞行器固定机构固定设置在齿条上，电能动力装置位于齿条的下方，且电能动力装置的动力输出端与齿轮固定连接，缓冲分离机构设置于齿条的分离端。本发明解决了现有化学能弹射技术发射隐蔽性差、兼容性差、适应性差的问题。

Description

一种飞行器啮合弹射装置、系统及飞行器弹射控制方法

技术领域

本发明涉及飞行器弹射技术领域，具体涉及一种飞行器啮合弹射装置、系统及飞行器弹射控制方法。

背景技术

飞行器是在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的器械，包括航空器、航天器、火箭和导弹等，飞行器的发射方式可按发射动力划分为自力发射和弹射两类，自力发射是指飞行器依靠自身动力脱离发射装置，即飞行器在发射装置上直接点火飞行；而弹射是指飞行器在外力驱动下脱离发射装置后，再点燃自身发动机飞行。

弹射是最常用的发射方式，弹射的动力源包括压缩空气、液压、燃气、电磁力和火药等。其中，以压缩空气作为动力源的弹射装置，需要配备体积庞大的储气瓶，会大大降低装置的机动性，而以液压作为动力源的弹射装置，也需要配备成套的液压系统，弹射装置的机动性及可靠性均受到一定的影响，因此以这些介质作为动力源的弹射装置无法广泛推广使用。目前，飞行器弹射装置中最常用的是以火药为代表的化学能作为动力源，其具有能量密度高的优点，但同时存在发射隐蔽性差、兼容性差、适应性差等缺点,这是因为飞行器在离开弹射装置后，会有高温高压的燃气从弹射装置内泄出，形成显著红外辐射效应，容易被发现，导致其发射隐蔽性较差；且针对不同重量、外形尺寸、发射行程和角度的飞行器都需设计一种新的飞行器弹射装置以匹配不同型号的飞行器，导致弹射装置的兼容性及适应性较差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中化学能弹射技术的发射隐蔽性差、兼容性差及适应性差的缺陷，从而提供一种以电能为动力源，发射隐蔽性好、兼容性好及适应范围广的飞行器啮合弹射装置、系统及飞行器弹射控制方法。

为此，本发明提供了：一种飞行器啮合弹射装置，包括：飞行器固定机构；啮合传动机构，包括相互啮合的齿轮和齿条，所述飞行器固定机构固定设置在所述齿条上；电能动力装置，位于所述齿条的下方，所述电能动力装置的动力输出端与所述齿轮同轴固定连接；缓冲分离机构，设置于所述齿条的分离端。

可选的，所述齿条和所述动力输出端的轴向均沿水平方向布置，且所述齿条和所述动力输出端的轴向垂直。

可选的，所述飞行器啮合弹射装置还包括限位机构，所述限位机构设置在所述齿条的发射端，所述飞行器固定机构位于所述发射端和所述分离端之间。

可选的，所述飞行器固定机构包括：滑动底座和飞行器支架，所述滑动底座的底部与所述齿条固定，所述飞行器支架固定设置于所述滑动底座的顶部。

可选的，所述飞行器支架为两个，两个所述飞行器支架沿所述齿条的长度方向间隔布置。

可选的，所述滑动底座与所述齿条一体成型。

一种飞行器啮合弹射系统，包括：所述的飞行器啮合弹射装置以及用于控制所述飞行器啮合弹射装的控制机构，所述控制机构包括控制模块、测试模块和调速模块，所述测试模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端电连接，所述控制模块的信号输出端与所述调速模块的信号输入端电连接，所述调速模块的信号输出端与所述电能动力装置的信号输入端电连接。

可选的，所述测试模块分别设置在所述飞行器啮合弹射装置的限位机构、缓冲分离机构和电能动力装置上。

一种飞行器弹射控制方法，用于所述的飞行器啮合弹射系统，包括：

启动电能动力装置，并控制所述电能动力装置加速，齿轮带动齿条和飞行器固定机构加速移动；

实时采集飞行器的移动速度；

当所述移动速度等于分离速度时关闭所述电能动力装置。

可选的，在所述当所述移动速度等于分离速度时关闭所述电能动力装置的步骤之后还包括当所述飞行器发射后，启动所述电能动力装置使所述飞行器固定机构复位。

本发明具有以下优点：

1.本发明提供的飞行器啮合弹射装置，采用电能动力装置，通过包括齿轮、齿条的啮合传动机构对飞行器固定机构上设置的飞行器进行加速、进而将飞行器弹射出去，该弹射装置发射飞行器时，由于采用电机等电能动力装置，隐蔽性较好，还可以通过调整电能动力装置的转速以适配于不同型号的飞行器发射，而采用啮合传动机构不仅结构简单、稳定性好，还能增强弹射装置的可靠性。

2.本发明提供的飞行器啮合弹射装置，在齿条的分离端设置有缓冲分离机构，缓冲分离机构与飞行器固定机构撞击接触，使飞行器固定机构减速直至停止运动，缓冲分离机构接触飞行器固定机构并将撞击力进行缓冲，这种缓冲减速方式安全可靠，避免在分离端出现飞行器与飞行器固定机构不能及时分离的情况发生。

3.本发明提供的飞行器啮合弹射系统，设置有控制机构，可以实现对飞行器啮合弹射装置的自动化控制，且通过测试模块的信息收集和反馈，可以实现闭环控制，能实时精确的调节飞行器的速度，保证飞行器发射时可以达到相应的弹射速度，使弹射过程更加精准可控。

4.本发明提供的飞行器弹射控制方法，在飞行器发射后，电能动力装置会重新启动带动飞行器固定机构复位至发射端，以便于下一次飞行器的发射工作时，可以直接放置飞行器进行发射，更加方便高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明飞行器啮合弹射系统的示意图。

附图标记说明：

1-齿轮；2-齿条，201-分离端，202-发射端；3-电能动力装置；4-缓冲分离机构；5-限位机构；6-滑动底座；7-飞行器支架；8-控制模块；9-测试模块；10-调速模块；11-飞行器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，是本发明飞行器啮合弹射装置的优选实施例，该飞行器啮合弹射装置可以应用于飞行器11的发射。

上述飞行器啮合弹射装置包括：电能动力装置3、啮合传动机构、飞行器固定机构、缓冲分离机构4和限位机构5。

其中，电能动力装置3为整个飞行器啮合弹射装置提供动力，电能动力装置3的动力输出端的轴向沿水平方向布置，在本实施例中电能动力装置3具体为电磁兼容性良好的旋转电机。

啮合传动机构包括相互啮合的齿轮1和齿条2。其中，齿条2具有分离端201和发射端202，分离端201是指飞行器11与飞行器固定机构分离的位置，发射端202是指飞行器11发射的初始位置。在分离端201处设置有缓冲分离机构4，缓冲分离机构4为利用材料本体发生塑性变形进行缓冲的一次性机构或利用弹性组件产生弹性变形进行缓冲的多次使用的机构，本实例中缓冲分离机构4采用利用弹簧进行缓冲的可多次使用的机构。在发射端202处设置有限位机构5，限位机构5用于对飞行器11发射的初始位置进行限位。

齿条2上还固定设置有飞行器固定机构，飞行器固定机构能够随齿条2同步移动。飞行器固定机构设置在齿条2的分离端201和发射端202之间，飞行器固定机构包括滑动底座6和飞行器支架7，滑动底座6与齿条2为一体成型，滑动底座6的顶部固定设置有飞行器支架7，具体的，本实施例中飞行器支架7数量为2个，两个飞行器支架7沿齿条2的长度方向间隔布置在滑动底座6的顶部，飞行器11架设在两个飞行器支架7上。

齿轮1与电能动力装置3的动力输出端同轴固定连接，齿条2的轴向沿水平方向布置，动力输出端的轴向也沿水平方向布置，并且电能动力装置3设置在齿条2的下方，齿条2与电能动力装置3的动力输出端的轴向垂直，通过电能动力装置3带动齿轮1进行旋转，进而齿轮1带动相啮合的齿条2进行直线运动，齿条2带动飞行器固定机构从发射端202向分离端201运动，飞行器固定机构撞击缓冲分离机构4后，飞行器11在惯性作用下发射出去，飞行器固定机构在缓冲分离机构4的作用下，减速直至停止运动。

本实施例还提供一种飞行器啮合弹射系统，飞行器啮合弹射系统包括上述实施例中飞行器啮合弹射装置以及控制机构，控制机构可以对飞行器啮合弹射装置实行电控，还可以测试和收集飞行器11发射过程中的数据，建立发射数据库。

具体的，控制机构包括控制模块8、测试模块9和调速模块10，控制模块8为总控部分，可实现人机交互，从而进行控制操作。测试模块9分别安装于限位机构5、缓冲分离机构4和电能动力装置3上，用于测试数据，包括移动速度数据、加速度数据、发射时间数据等，调速模块10用于控制电能动力装置3的启停及转速调节。

控制机构各部件之间的连接关系如下：测试模块9的信号输出端与控制模块8的信号输入端电连接，控制模块8的信号输出端与调速模块10的信号输入端电连接，调速模块10的信号输出端与电能动力装置3的信号输入端电连接。通过控制机构与飞行器啮合弹射装置的连接，可以实现飞行器11发射的自动化控制，且此控制过程为闭环控制，通过测试模块9测试并反馈的数据，及时调节电能动力装置3的转速，保证飞行器11能达到足够的弹射速度。

本实施例还提供一种飞行器弹射控制方法，该飞行器弹射控制方法适用于本实施例提供的飞行器啮合弹射系统，该控制方法具体如下：

(1)启动电能动力装置3，并控制电能动力装置3加速，齿轮1带动齿条2和飞行器固定机构加速移动。

在此步骤中，可预先在控制模块8上设定飞行器11的发射速度，之后由控制模块8输出电信号控制调速模块10，再通过调速模块10控制电能动力装置3启动并逐渐提升转速。

(2)实时采集飞行器11的移动速度。

此步骤中，主要通过测试模块9实现移动速度的采集，在齿条2带动飞行器固定机构从发射端202向分离端201运动过程中，电能动力装置3上设置的测试模块9可以实时测试电能动力装置3的转速并传递信号至控制模块8，通过控制模块8实时调整电能动力装置3的转速，以保证飞行器11可以达到预先设定的发射速度；

(3)当移动速度等于分离速度时关闭电能动力装置3。

此时飞行器11达到发射速度，且飞行器固定机构到达缓冲分离机构4处，飞行器固定机构与缓冲分离机构4撞击，飞行器固定机构减速直至停止运动，飞行器11在惯性作用下与飞行器固定机构分离并发射出去。

在“当移动速度等于分离速度时关闭电能动力装置3”的步骤之后还包括当飞行器11发射后，启动电能动力装置3使飞行器固定机构复位至齿条2上的发射端202处，由位于发射端202处的限位机构5检测飞行器固定机构的位置，当飞行器固定机构到达初始位置后，关闭电能动力装置3。

此外，在上述步骤之外，设置于限位机构5、缓冲分离机构4和电能动力装置3上的测试模块9还会测试每次发射过程中移动速度数据、加速度数据、发射时间数据等弹射数据并建立弹射数据库，以备后续进行数据参考分析。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种飞行器啮合弹射装置，其特征在于，包括：

飞行器固定机构；

啮合传动机构，包括相互啮合的齿轮(1)和齿条(2)，所述飞行器固定机构固定设置在所述齿条(2)上；

电能动力装置(3)，位于所述齿条(2)的下方，所述电能动力装置(3)的动力输出端与所述齿轮(1)同轴固定连接；

缓冲分离机构(4)，设置于所述齿条(2)的分离端(201)。

2.根据权利要求1所述的飞行器啮合弹射装置，其特征在于，所述齿条(2)和所述动力输出端的轴向均沿水平方向布置，且所述齿条(2)和所述动力输出端的轴向垂直。

3.根据权利要求2所述的飞行器啮合弹射装置，其特征在于，还包括限位机构(5)，所述限位机构设置在所述齿条(2)的发射端(202)，所述飞行器固定机构位于所述发射端(202)和所述分离端(201)之间。

4.根据权利要求1所述的飞行器啮合弹射装置，其特征在于，所述飞行器固定机构包括：滑动底座(6)和飞行器支架(7)，所述滑动底座(6)的底部与所述齿条(2)固定，所述飞行器支架(7)固定设置于所述滑动底座(6)的顶部。

5.根据权利要求4所述的飞行器啮合弹射装置，其特征在于，所述飞行器支架(7)为两个，两个所述飞行器支架(7)沿所述齿条(2)的长度方向间隔布置。

6.根据权利要求4所述的飞行器啮合弹射装置，其特征在于，所述滑动底座(6)与所述齿条(2)一体成型。

7.一种飞行器啮合弹射系统，其特征在于，包括：权利要求3-6任一所述的飞行器啮合弹射装置以及用于控制所述飞行器啮合弹射装置的控制机构，所述控制机构包括控制模块(8)、测试模块(9)和调速模块(10)，所述测试模块(9)的信号输出端与所述控制模块(8)的信号输入端电连接，所述控制模块(8)的信号输出端与所述调速模块(10)的信号输入端电连接，所述调速模块(10)的信号输出端与电能动力装置(3)的信号输入端电连接。

8.根据权利要求7所述的飞行器啮合弹射系统，其特征在于，所述测试模块(9)分别设置在所述飞行器啮合弹射装置的限位机构(5)、缓冲分离机构(4)和所述电能动力装置(3)上。

9.一种飞行器弹射控制方法，用于权利要求7或8所述的飞行器啮合弹射系统，其特征在于，包括：

启动电能动力装置(3)，并控制所述电能动力装置(3)加速，齿轮(1)带动齿条(2)和飞行器固定机构加速移动；

实时采集飞行器(11)的移动速度；

当所述移动速度等于分离速度时关闭所述电能动力装置(3)。

10.根据权利要求9所述的飞行器弹射控制方法，其特征在于，在所述当所述移动速度等于分离速度时关闭所述电能动力装置的步骤之后还包括当所述飞行器(11)发射后，启动所述电能动力装置(3)使所述飞行器固定机构复位。

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