一种喷管推力矢量控制装置的制作方法

本发明涉及弹箭飞行控制，尤其涉及一种喷管推力矢量控制装置。

背景技术：

1、通常弹箭在飞行过程中需要有较强的机动控制性能，而小型固体火箭发动机常用的推力矢量控制方法是燃气舵、偏流环和导流片的控制方式，而其中使用最多的是燃气舵的控制方式。主要原因是小型弹箭多采用单喷管发动机，导流片需要多喷管配合使用才能实现有效的姿态控制。燃气舵相对具有结构简单、响应速度快、不受飞行高度影响等特点，但燃气舵也有很多缺点，其舵翼面小导致其所产生的控制力矩小，燃气舵阻力会使发动机轴向推力产生较大的损失，燃气残渣易堵塞气路等。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种喷管推力矢量控制装置，至少能够解决上述问题之一。

2、本发明提供了一种喷管推力矢量控制装置，包括：

3、喷管，至少能够被配置为弹箭的发动机喷管；

4、喷管扩张段，与所述喷管柔性连接；所述喷管扩张段被配置为能够承接所述喷管喷射出的介质，以备通过控制所述喷管扩张段的摆动实现对弹箭推力矢量的控制；

5、n组伸缩组件，n≥3，围设于所述喷管或/和所述喷管扩张段的外侧；所述伸缩组件的一端与所述喷管连接，所述伸缩组件的另一端与所述喷管扩张段的连接，且所述伸缩组件的长度可调，以备通过调节至少部分所述伸缩组件的长度调整所述喷管扩张段的摆动角度。

6、进一步地，所述喷管推力矢量控制装置包括三组伸缩组件，三组伸缩组件均匀围设于所述喷管外侧。

7、进一步地，所述喷管设有固定座，所述固定座设有n个第一连接件，所述第一连接座与所述伸缩组件转动连接。

8、进一步地，所述喷管扩张段设有摆动座；

9、所述摆动座与所述固定座平行设置，且两者中心线重合；

10、所述摆动座与所述固定座的第一连接件相对应的位置设有第二连接件，所述第二连接件与所述伸缩组件转动连接。

11、进一步地，所述固定座位于所述喷管的首端；

12、所述的摆动座位于所述喷管扩张段的首端，且围设在所述喷管外侧；

13、所述伸缩组件位于所述第一连接件与第二连接件之间。

14、进一步地，所述喷管设有第一通道，所述第一通道从所述喷管首端延伸至尾端，所述第一通道设有限缩部，所述限缩部至少一处的横截面被配置为小于第一通道的进口、出口的口面积；

15、所述喷管扩张段设有第二通道，所述第二通道从所述喷管扩张段的首端延伸至尾端，所述第二通道为渐扩型通道；

16、所述第一通道至少部分伸入到所述第二通道内。

17、进一步地，所述伸缩组件包括：

18、外壳，所述外壳设有第一支耳，所述第一支耳与所述喷管的第一连接件铰接；

19、电机，位于所述外壳内；

20、传动杆，位于所述外壳内；所述传动杆与所述电机的输出轴连接，随所述电机输出轴同步转动；

21、移动件，位于所述外壳内；所述移动件位于所述传动杆上，随所述传动杆转动在所述传动杆上移动；

22、滑动杆，与所述移动件连接，随所述移动件在所述传动杆上同步移动；所述滑动杆一端伸入所述外壳内与所述移动件连接，另一端设有第二支耳，所述第二支耳与所述喷管扩张段的第二连接件铰接。

23、进一步地，所述伸缩组件还包括防转元件和传感器；

24、所述传感器通过所述防转元件与所述滑动杆远离所述第二支耳的一端连接，所述传感器随所述滑动杆同步移动，以备检测所述滑动杆的位移；

25、所述外壳内设有与所述传感器的相配合的滑道，所述滑道的延伸方向与所述传动杆的延伸方向一致。

26、进一步地，所述伸缩组件还包括对外连接器，所述对外连接器与所述电机、传感器连接，以备将控制指令传送至电机，将所述传感器检测到信号传送出去。

27、进一步地，所述喷管推力矢量控制装置还包括总控制器，所述总控制器通过所述对外连接器与所述伸缩组件连接，以备控制每组伸缩组件的伸缩长度，进而控制所述喷管扩张段的摆动。

28、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

29、(1)发动机推力损失小。本发明的喷管扩张段摆动是对燃气流向的整体控制，燃气流中没有燃气舵、导流片等阻碍气流流动和相互扰动的结构，发动机推力损失小；

30、(2)执行机构功率小。本发明的控制对象是喷管扩张段，不同于全轴摆动喷管，由于喷管不参与摆动，摆动惯性小，内压变化对摩擦阻尼负载无影响，对执行机构功率需求小，同时也便于实现小型化和低成本化；

31、(3)控制精度高。本发明通过三组以上(包含三组)伸缩组件对喷管扩张段进行控制，可精确控制喷管扩张段的摆动角度和摆心，燃气流指向性好，并能够降低喷管的结构谐振，提高了推力矢量的控制精度；

32、(4)动态响应好。本发明通过三组以上伸缩组件共同控制喷管扩张段，可通过多组伸缩组件组合后的驱动能力和控制算法有效提高控制装置响应频率，利于提高弹箭飞行的机动性；

33、(5)试验验证便捷。本发明的喷管扩张段摆动部分维修更换便捷，同时由于发动机冷态和热态负载变化小、摆心变化小，便于地面冷态重复试验验证，同时飞控算法上无需对摆心位移做补偿运算。

34、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种喷管推力矢量控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，包括三组伸缩组件，三组伸缩组件均匀围设于所述喷管外侧。

3.根据权利要求1所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述喷管设有固定座，所述固定座设有n个第一连接件，所述第一连接座与所述伸缩组件转动连接。

4.根据权利要求3所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述喷管扩张段设有摆动座；

5.根据权利要求4所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述固定座位于所述喷管的首端；

6.根据权利要求5所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述喷管设有第一通道，所述第一通道从所述喷管首端延伸至尾端，所述第一通道设有限缩部，所述限缩部至少一处的横截面被配置为小于第一通道的进口、出口的口面积；

7.根据权利要求1至6任一所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述伸缩组件包括：

8.根据权利要求7所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述伸缩组件还包括防转元件和传感器；

9.根据权利要求8所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，所述伸缩组件还包括对外连接器，所述对外连接器与所述电机、传感器连接，以备将控制指令传送至电机，将所述传感器检测到信号传送出去。

10.根据权利要求9所述的喷管推力矢量控制装置，其特征在于，还包括总控制器，所述总控制器通过所述对外连接器与所述伸缩组件连接，以备控制每组伸缩组件的伸缩长度，进而控制所述喷管扩张段的摆动。

技术总结
本发明涉及提供一种喷管推力矢量控制装置，包括：喷管，至少能够被配置为弹箭的发动机喷管；喷管扩张段，与所述喷管柔性连接；所述喷管扩张段被配置为能够承接所述喷管喷射出的介质，以备通过控制所述喷管扩张段的摆动实现对弹箭推力矢量的控制；N组伸缩组件，N≥3，围设于所述喷管或/和所述喷管扩张段的外侧；所述伸缩组件的一端与所述喷管连接，所述伸缩组件的另一端与所述喷管扩张段的连接，且所述伸缩组件的长度可调，以备通过调节至少部分所述伸缩组件的长度调整所述喷管扩张段的摆动角度。

技术研发人员：亢金涛,屈慧刚
受保护的技术使用者：成都智腾承启科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6