一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构及控制方法与流程

本发明涉及一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构及控制方法，属于弹体飞行控制领域。

背景技术：

现役导弹多采用气动舵面摆动的方式进行飞行控制，随着导弹飞行速度和机动性需求的提升，这种控制方式存在控制响应时间相对长、控制效率相对低的缺点。而采用推力矢量等控制方法则存在着需携带燃料的局限性。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统气动舵面摆动及推力矢量控制方法存在局限性及机动性需求不满足的问题，提出了一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构及控制方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构，包括端头、柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮、柔性蒙皮后端压环、紧固件、弹体壳体、摆动端头驱动机构，所述端头与柔性蒙皮窄端翻边相连，并通过柔性蒙皮前端压环、紧固件于轴向连接配合固定，弹体壳体与柔性蒙皮宽端翻边连接，并通过柔性蒙皮后端压环、紧固件于轴向连接配合固定，用于驱动端头进行摆动以产生控制力的摆动端头驱动机构设置于端头、柔性蒙皮、弹体壳体组成的蒙皮外壳内，摆动端头驱动机构驱动端头进行摆动以改变弹体外形并提升弹头控制效率。

所述摆动端头驱动机构包括左转轴、弹体铰链支耳、端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒、伺服动作器、紧固件，所述左转轴与弹体铰链支耳通过紧固件固定连接，弹体铰链支耳同时通过紧固件固定连接于弹体壳体上，端头铰链支耳设置于端头内侧，滚动轴承外圈与端头铰链支耳内孔相连，轴承端盖与端头铰链支耳通过紧固件固定连接，轴承端盖同时与滚动轴承压紧配合，摇臂与左转轴通过锥销固定连接，压缩弹簧与联轴套筒均套接于左转轴上，联轴套筒在两侧压缩弹簧支撑下于左转轴、右转轴对接的中心位置保持平衡，摇臂与伺服作动器通过销轴连接。

所述滚动轴承内圈与左转轴为轴孔过渡配合关系，支耳开孔为左转轴安装过孔，二者间隙配合。

所述端头宽端面轴向与弹体壳体窄端面轴向位置间距为l1，柔性蒙皮在未受力状态下轴向长度为l2，安装过程中，柔性蒙皮消除间隙后可实现预张力状态，间隙△l＝l1-l2。

所述柔性蒙皮后端压环为l型截面，l型截面前端面与端头外形轮廓转折面重合，转轴轴线也位于该转折面内。

一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构控制方法，步骤如下：

(1)进行双伺服驱动端头摆动结构的组装；

所述双伺服驱动端头摆动结构包括端头、柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮、柔性蒙皮后端压环、紧固件、弹体壳体、摆动端头驱动机构；

(2)通过摆动端头驱动机构的伺服作动器驱动端头进行摆动，改变弹体外形以提升弹头控制效率；

(3)根据弹体控制指令调整弹体运行状态直至满足任务需求。

所述步骤(1)中，双伺服驱动端头摆动结构的组装具体为：

将左转轴与弹体铰链支耳连接，由左至右顺序依次穿入端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒，并安装轴承端盖，将两根锥销安装于摇臂与左转轴间；

将右转轴与弹体铰链支耳连接，由左至右顺序依次穿入端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒，并安装轴承端盖；

于端头内侧安装伺服作动器，并按顺序安装柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮前端压环，将弹体铰链支耳与弹体壳体固定连接，连接完毕后安装柔性蒙皮后端压环。

所述步骤(3)中，弹体控制指令通过伺服控制器控制伺服作动器工作，进而实现端头结构的摆动功能。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供的一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构及控制方法，基于柔性蒙皮设计双伺服驱动端头摆动结构，能够实现端头摆动过程中导弹外形的连续变化。驱动结构采用双伺服驱动设计，通过双臂支撑降低单个伺服驱动力的需求以适应端头装填空间小的特点；

(2)本发明采用端头与舱体采用柔性蒙皮连接过渡，端头摆动过程外形变化连续光滑，气动特性优异，同时通过联轴套筒与压缩弹簧的配合使用，实现左右转轴共轴安装以及承载时的弯矩平衡，并通过筒形翻边构型的柔性蒙皮与前、后压环的预紧配合使用实现摆动过程中柔性蒙皮外形的保持。

附图说明

图1为发明提供的摆动端头示意图；

图2为发明提供的摆动端头整体结构示意图；

图3为发明提供的摆动端头驱动机构示意图；

图4为发明提供的柔性蒙皮预张力示意图；

具体实施方式

一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构及控制方法，采用左右对称的驱动结构，利用内部的联轴套筒连接，通过摆动端头驱动机构对端头进行驱动，实现端头摆动以改变弹体外形并提升弹头控制效率的目的。整体摆动结构基于柔性蒙皮设计，实现端头摆动过程中导弹外形的连续变化。驱动结构采用双伺服驱动设计，通过双臂支撑降低单个伺服驱动力的需求以适应端头装填空间小的特点，具体结构包括：端头、柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮、柔性蒙皮后端压环、紧固件、弹体壳体、摆动端头驱动机构，其中：

端头与柔性蒙皮窄端翻边相连，并通过柔性蒙皮前端压环、紧固件于轴向连接配合固定，弹体壳体与柔性蒙皮宽端翻边连接，并通过柔性蒙皮后端压环、紧固件于轴向连接配合固定，用于驱动端头进行摆动以产生控制力的摆动端头驱动机构设置于端头、柔性蒙皮、弹体壳体组成的蒙皮外壳内，摆动端头驱动机构驱动端头进行摆动以改变弹体外形并提升弹头控制效率；

摆动端头驱动机构左右对称，以左侧结构为例包括左转轴、弹体铰链支耳、端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒、伺服动作器、紧固件，所述左转轴与弹体铰链支耳通过紧固件固定连接，弹体铰链支耳同时通过紧固件固定连接于弹体壳体上，端头铰链支耳设置于端头内侧，滚动轴承外圈与端头铰链支耳内孔相连，轴承端盖与端头铰链支耳通过紧固件固定连接，轴承端盖同时与滚动轴承压紧配合，摇臂与左转轴通过锥销固定连接，压缩弹簧与联轴套筒均套接于左转轴上，联轴套筒在两侧压缩弹簧支撑下于左转轴、右转轴对接的中心位置保持平衡，摇臂与伺服作动器通过销轴连接；

优选的滚动轴承内圈与左转轴配合关系为轴孔过渡配合，支耳开孔为左转轴安装过孔，二者间隙配合。

在柔性蒙皮进行安装时，需要预设柔性蒙皮张力预设方案，端头后端面轴向站位与弹体壳体前端面轴向站位间距l1，筒形柔性蒙皮非受力状态轴向长度l2，安装柔性蒙皮过程中通过消除间隙△l＝l1-l2来实现柔性蒙皮预张力。柔性蒙皮后端压环4为“l”形截面，l形截面前端面与外形过渡截面重合，转轴轴线也位于该截面内。

根据端头摆动结构，提出一种采用柔性蒙皮的双伺服驱动端头摆动结构控制方法，具体步骤如下：

(1)进行双伺服驱动端头摆动结构的组装；

所述双伺服驱动端头摆动结构包括端头、柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮、柔性蒙皮后端压环、紧固件、弹体壳体、摆动端头驱动机构；

双伺服驱动端头摆动结构的组装具体为：

将左转轴与弹体铰链支耳连接，由左至右顺序依次穿入端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒，并安装轴承端盖，将两根锥销安装于摇臂与左转轴间；

将右转轴与弹体铰链支耳连接，由左至右顺序依次穿入端头铰链支耳、滚动轴承、轴承端盖、锥销、摇臂、压缩弹簧、联轴套筒，并安装轴承端盖；

于端头内侧安装伺服作动器，并按顺序安装柔性蒙皮前端压环、柔性蒙皮前端压环，将弹体铰链支耳与弹体壳体固定连接，连接完毕后安装柔性蒙皮后端压环；

(2)通过摆动端头驱动机构的伺服作动器驱动端头进行摆动，改变弹体外形以提升弹头控制效率；

(3)根据弹体控制指令调整弹体运行状态直至满足任务需求。

弹体控制指令通过伺服控制器控制伺服作动器工作，进而实现端头结构的摆动功能。

在摆动机构中，端头与舱体采用柔性蒙皮连接过渡，端头摆动过程外形变化连续光滑，气动特性优异，同时通过采用双臂驱动，降低了单一伺服驱动器的功率需求，可在较小的端头空间内实现驱动器的并联安装，并通过联轴套筒与压缩弹簧的配合使用，实现左右转轴共轴安装以及承载时的弯矩平衡，通过筒形翻边构型的柔性蒙皮与前、后压环的预紧配合使用实现摆动过程中柔性蒙皮外形的保持。

下面结合具体实施例进行进一步说明：

本实施例中，采用导弹端头摆动产生控制力的方式控制力位于导弹前端距离质心较远，具有控制效率高的优势，同时不增加额外的控制面不会增加导弹的包络，是一种适应新型导弹需求的控制方式，其功能实现方式如图1所示。

如图2所示，摆动端头的壳体结构具体为端头1、柔性蒙皮前端压环2、柔性蒙皮3、柔性蒙皮后端压环4、弹体壳体5，连接配合方式为：端头1、柔性蒙皮3的前端翻边、柔性蒙皮前端压环2通过紧固件轴向连接配合，弹体壳体5、柔性蒙皮3的后端翻边与柔性蒙皮后端压环4通过紧固件轴向连接配合；

如图3所示，驱动结构为并联驱动结构，驱动结构左右对称通过联轴套筒14连接，以左侧驱动结构为例包含零件从左至右依次为：左转轴6、弹体铰链支耳7、端头铰链支耳8、滚动轴承9、轴承端盖10、锥销11、摇臂12、压缩弹簧13、联轴套筒14、伺服作动器15。其连接配合方式为：左转轴6与弹体铰链支耳7通过紧固件固定连接；弹体铰链支耳7与弹体壳体5通过紧固件固定连接；端头铰链支耳8为端头1整体结构的一部分；滚动轴承9的外圈与端头铰链支耳8内孔；滚动轴承9的内圈与左转轴6均为轴孔配合关系；轴承端盖10与端头铰链支耳8通过紧固件固定连并与滚动轴承9压紧配合；摇臂12与左转轴6通过锥销11固定连接；压缩弹簧13和联轴套筒14均套接在左转轴6上，联轴套筒14因两侧压缩弹簧的预压缩量产生的支撑力在左右转轴对接的中心位置保持平衡；摇臂12与伺服作动器15通过销轴方式连接。

装配过程具体为：

首先进行驱动结构的安装，驱动结构左右对称以首先开始左侧驱动结构安装为例，左转轴6与弹体铰链支耳7连接--按从左至右顺序依次穿入端头铰链支耳8、滚动轴承9、轴承端盖10、锥销11、摇臂12、压缩弹簧13、联轴套筒14--安装轴承端盖10--安装2根锥销11--重复前述流程安装右侧驱动结构--安装伺服作动器15--安装柔性蒙皮前端压环2和柔性蒙皮3--将弹体铰链支耳7与弹体壳体5固定连接--安装柔性蒙皮后端压环4。

如图4所示，柔性蒙皮张力预设过程中，端头后端面轴向站位与弹体壳体前端面轴向站位间距l1，筒形柔性蒙皮非受力状态轴向长度l2，安装柔性蒙皮过程中通过消除间隙△l＝l1-l2来实现柔性蒙皮预张力。柔性蒙皮后端压环4为“l”形截面，l形截面前端面与外形过渡截面重合，转轴轴线也位于该截面内。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。