一种燃气驱动的导弹摆动喷管
阅读说明：本技术 一种燃气驱动的导弹摆动喷管 (Gas driven missile swing spray pipe ) 是由 罗飞 封锋 向熙 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种燃气驱动的导弹摆动喷管,导弹摆动喷管包括燃烧室以及设置在燃烧室的同一端面并列对称布置的两个单轴摆动双喷管组件；单轴摆动双喷管组件通过管道组接入燃烧室；两个单轴摆动双喷管组件的部件一样,结构对称；单轴摆动双喷管组件通过拼接完整组装。本申请提供的燃气驱动的导弹摆动喷管,对电源的要求较低,只需要接入标准弹载电源使电磁铁工作即可控制整个摆动喷管的运作。本申请采用拼接式对称设计,将内部气路通道拆分成不同的短段,拆分后的零件结构简单,使得加工生产难度大大降低,减少制造成本,控制方法简单有效。(The application provides a gas-driven missile swinging spray pipe, which comprises a combustion chamber and two single-shaft swinging double-spray-pipe assemblies, wherein the two single-shaft swinging double-spray-pipe assemblies are arranged on the same end surface of the combustion chamber in parallel and symmetrical arrangement; the single-shaft swinging double-nozzle assembly is connected into the combustion chamber through a pipeline group; the two single-shaft swinging double-nozzle assemblies have the same components and symmetrical structures; the single-shaft swinging double-nozzle assembly is completely assembled by splicing. The application provides a gas driven guided missile swing spray tube, it is lower to the requirement of power, only need insert standard missile-borne power and make the operation that the electro-magnet work can control whole swing spray tube. This application adopts concatenation formula symmetric design, becomes different short sections with inside gas circuit passageway split, and the part structure after the split is simple for the processing production degree of difficulty greatly reduced reduces manufacturing cost, and control method is simple effective.)
技术领域
本申请涉及导弹推力矢量控制设备技术领域，特别涉及一种燃气驱动的导弹摆动喷管。
背景技术
传统的火箭发动机喷管只能提供弹轴方向的推力，导弹需要通常依靠空气动力舵片的偏转产生的非对称气动力矩实现姿态的调整。随着导弹对机动性要求的逐渐提高，攻角越来越大，空气动力舵片难以满足作战需求。对比之下，推力矢量技术通过控制主推力相对弹轴的偏移来产生控制导弹所需的力矩，不再依靠气动力，即使在低速以或高空的情况下依然可以产生很大的控制力矩。使用摆动喷管的推力矢量控制系统控制效率高、推力损失小、控制机构需求能源低。因此推力矢量控制技术得到了越来越多的应用。
一种常用的技术手段，即以伺服电机作为喷管摆动驱动力来源，但伺服电机机械结构复杂，造价高，融入导弹整体设计时也会有较大难度，为产生较大的控制力矩，对功率较高，从而对电源要求也极高，从而对生产量产带来一定的困难。
发明内容
本申请提供了一种燃气驱动的导弹摆动喷管，所述导弹摆动喷管包括：燃烧室以及设置在所述燃烧室的同一端面并列对称布置的两个单轴摆动双喷管组件；所述单轴摆动双喷管组件通过管道组接入所述燃烧室；
两个单轴摆动双喷管组件的部件一样，结构对称；所述单轴摆动双喷管组件通过拼接完整组装。
可选的，任一单轴摆动双喷管组件以中心座的中心线呈现为轴对称结构；
其中，中心座设置于所述单轴摆动双喷管组件的中间位置；所述中心座为长方体；
所述中心座的两对称侧面分别通过螺钉安装一个呈阶梯状的侧向摆动喷管支架；两个侧向摆动喷管支架的结构一致；
所述侧向摆动喷管支架远离所述中心座的最外侧阶梯处，通过螺钉安装有喷管球头底座。
可选的，所述喷管球头底座为空心结构，下部为圆柱形，为用于与所述燃烧室连接的管道组之一；中部在圆柱的基础上向外延展；上部为球头。
可选的，一个喷管球头底座与一个球窝喷管通过所述球头位置处预留的轴孔以及喷管转轴相连接；所述球窝喷管绕着所述喷管转轴进行摆动。
可选的，摆动喷管支架(4)内部留有轴孔，所述轴孔与圆柱形状的推力轴(11)的形状匹配；
所述摆动喷管支架(4)的两端，各自对称安装端面盖(5)；两个端面盖与所述推力轴(11)之间的空隙各自形成第一气室(14-4)以及第二气室(14-5)。
可选的，所述推力轴(11)中间设置方形通孔；所述球窝喷管(6)通过凸起部分嵌入所述方形通孔中，形成转动副。
可选的，所述中心座(9)的内部中心为圆柱形通孔，所述圆柱形通孔的两侧分别为多级同心圆台阶；
所述圆柱形通孔处设置有呈长条圆柱状的气路控制轴；
所述气路控制轴的两端通过预设加工的螺纹与磁吸块的一侧相连接；
所述磁吸块的另一端各自设置有电磁铁；所述电磁铁为圆柱状；所述磁吸块与所述电磁铁之间留有活动空间；
所述电磁铁通过磁铁盖固定于所述中心座内部中最接近外壳的圆台阶处。
可选的，所述气路控制轴圆柱面的一侧与位于所述单轴摆动双喷管组件下半部分，并竖直设置的进气道相连接；所述过滤器通过所述进气道与所述中心座相连接；
所述气路控制轴圆柱面的预设位置处与第一通道以及第二通道相连接；
所述第一通道以及所述第二通道呈八字形结构，并对称分布；
所述第一通道的另一端与所述第一气室相连接；
所述第二通道的另一端与所述第二气室相连接；
所述气路控制轴圆柱面的另一侧分别与位于所述单轴摆动双喷管组件上半部分，并竖直设置的第一出气道以及第二出气道的一端相连接；
所述第一出气道以及所述第二出气道的另一端与外界空气相接触。
可选的，所述气路控制轴从一端至另一端依次间隔分布多个凹段以及多个凸段。
可选的，所述气路控制轴在向任一端活动的过程中，任一凹段与任一通道相接触，则此通道处于联通状态；如果任一凸段与任一通道相接触，则此通道与燃气处于分隔状态；
所述通道包括所述进气道、所述第一通道、所述第二通道、所述第一出气道以及所述第二出气道。
本申请提供的燃气驱动的导弹摆动喷管，对电源的要求较低，只需要接入标准弹载电源使电磁铁工作即可控制整个摆动喷管的运作。本申请引入发动机燃气作为摆动喷管控制动力源，控制力矩远大于一般的电机控制力矩，有效提高喷管摆动的频率，因此控制的延迟情况可以得到改善，且装药燃烧结束时，控制动力源也同时消失，不存在能源浪费现象。同时，本申请采用拼接式对称设计，将内部气路通道拆分成不同的短段，拆分后的零件结构简单，使得加工生产难度大大降低，减少制造成本。气路控制轴设计三段对称凹段实现对5路通道的组合进行控制，气路控制轴的总位移仅为2mm，控制迅速有效，且不需要对中心座的中心孔进行二次镗孔，减少了加工工序，控制方法简单有效。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种燃气驱动的导弹摆动喷管的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种推力轴与球窝喷管连接图；
图4为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的俯视剖面图；
图5为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的左视剖面图；
图6为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件内部通道透视图；
图7为本申请实施例提供的一种气路控制轴示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，其示例性示出了本申请实施例提供的一种燃气驱动的导弹摆动喷管的结构示意图。
本申请实施例提供的燃气驱动的导弹摆动喷管包括燃烧室1以及设置在燃烧室1的同一端面并列对称布置的两个单轴摆动双喷管组件。单轴摆动双喷管组件通过管道组接入燃烧室1。
两个单轴摆动双喷管组件的部件一样，结构对称。单轴摆动双喷管组件通过拼接完整组装。
本申请实施例中，所有的部件均采用拼接的方法，结构简单，并非采用传统方法中的一体成型的方法，同时也避免了一体成型方法中带来的制造困难的问题。
如图2所示，为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的结构示意图。
任一单轴摆动双喷管组件以中心座9的中心线呈现为轴对称结构。
其中，中心座9设置于单轴摆动双喷管组件的中间位置。中心座9为长方体。
中心座9的两对称侧面分别通过螺钉安装一个呈阶梯状的侧向摆动喷管支架4。两个侧向摆动喷管支架4的结构一致。
侧向摆动喷管支架4远离中心座9的最外侧阶梯处，通过螺钉安装有喷管球头底座7。
如图3所示，为本申请实施例提供的一种推力轴与球窝喷管连接图。
具体的，喷管球头底座7为空心结构，下部为圆柱形，为用于与燃烧室连接的管道组之一。中部在圆柱的基础上向外延展。上部为球头。
一个喷管球头底座7与一个球窝喷管6通过球头位置处预留的轴孔以及喷管转轴10相连接。球窝喷管6绕着喷管转轴10进行摆动。球窝喷管6底面按需要实现摆动的角度进行了切割，在球窝喷管6的切割面与喷管球头底座7的中部表面接触时，实现对摆动角度的限制。实际的切割角度可以根据实际摆动角的需要进行调整。
摆动喷管支架4内部留有轴孔，轴孔与圆柱形状的推力轴11的形状匹配。
摆动喷管支架4的两端，各自对称安装端面盖5。两个端面盖与推力轴11之间的空隙各自形成第一气室14-4以及第二气室14-5。
第一气室14-4以及第二气室14-5之间的压力差会推动推理轴11在轴孔中进行移动。
推力轴11中间设置方形通孔。球窝喷管6通过凸起部分嵌入方形通孔中，形成转动副。
通过凸起部分，推力轴11沿轴向的平动转化为球窝喷管6绕喷管转轴10的转动。
如图4所示，为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的俯视剖面图。
从图4中可以清晰看到，中心座9的内部中心为圆柱形通孔，圆柱形通孔的两侧分别为多级同心圆台阶。
圆柱形通孔处设置有呈长条圆柱状的气路控制轴12。本申请实施例中的气路控制轴12可以由圆柱金属棒车削而成。
气路控制轴12的两端通过预设加工的螺纹与磁吸块13的一侧相连接。
磁吸块13的另一端各自设置有电磁铁3。电磁铁3为圆柱状。磁吸块13与电磁铁3之间留有活动空间。
电磁铁3通过磁铁盖2固定于中心座9内部中最接近外壳的圆台阶处。
当任一一侧的电磁铁3通电时，磁吸块13就会收到吸引带动气路控制轴12沿着轴向在电磁铁3和中心座9之间移动，总行程为2mm。这样的设置，可以确保通电磁铁切换时，磁吸快能快速到位。
本申请实施例中有多个通道，这些通道是实现摆动的关键因素，对不同通道进行组合连接，为球窝喷管6的摆动提供相应的力矩。通道一般为细长的孔洞，但现有技术中的一体成型技术使得细长孔洞的制造十分困难，但本申请采用拼接结构设计，有效减短了每个孔洞的长度，从而降低了加工难度。
如图5所示，为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件的左视剖面图。如图6所示，为本申请实施例提供的一种单轴摆动双喷管组件内部通道透视图。
下面配合本申请实施例提供的其他部件，详细介绍本申请实施例中的通道。通道包括进气道14-1、第一通道14-2、第二通道14-3、第一出气道14-6以及第二出气道14-7。
气路控制轴12圆柱面的一侧与位于单轴摆动双喷管组件下半部分，并竖直设置的进气道14-1相连接。过滤器8通过进气道14-1与中心座9相连接。
需要说明的是，进气道14-1即为管道组之二。燃气经过过滤器8过滤残渣，防止单轴摆动双喷管组内部通道堵塞。
气路控制轴12圆柱面的预设位置处与第一通道14-2以及第二通道14-3相连接。
第一通道14-2以及第二通道14-3呈八字形结构，并对称分布。
第一通道14-2的另一端与第一气室14-4相连接。
需要说明的是，第一通道14-2以及第二通道14-3由中心座9上的孔以及侧向摆动喷管支架4上的孔拼接而成，拼合处铣出小凹槽安装紫铜垫片15，保证连接的气密性。
第二通道14-3的另一端与第二气室14-5相连接。
气路控制轴12圆柱面的另一侧分别与位于单轴摆动双喷管组件上半部分，并竖直设置的第一出气道14-6以及第二出气道14-7的一端相连接。
第一出气道14-6以及第二出气道14-7的另一端与外界空气相接触。
如图7所示，为本申请实施例提供的一种气路控制轴示意图。
本申请实施例中气路控制轴12从一端至另一端依次间隔分布多个凹段以及多个凸段。如图7所示，气路控制轴从一端至另一端依次包括凹段16-1-1、凸段16-2-1、凹段16-1-2、凸段16-2-2以及凹段16-1-3。
气路控制轴12在向任一端活动的过程中，任一凹段与任一通道相接触，则此通道处于联通状态。如果任一凸段与任一通道相接触，则此通道与燃气处于分隔状态。
下面结合具体的工作过程，具体阐述本申请实施提供的燃气驱动的导弹摆动喷管的工作过程。
如果左侧电磁铁3通电，右侧电磁铁不通电，左侧磁吸块13受磁力作用吸附到电磁铁3上，带动气路控制轴12向左侧移动，则气路控制轴12中心的凹段16-1-2使得进气道14-1与第一通道14-2同时连通，凸段16-2-1和凸段16-2-2使得第二通道14-3、第一出气道14-6处于被隔离状态，无法与进气道14-1相通。因此，燃气从燃烧室1出来，经过进气道14-1，经过第一通道14-2，然后到达第一气室14-4。此时，第一气室14-4内压强等于燃烧室内的巨大压强。
与此同时，气路控制轴12的右方凹段16-1-3使得第二出气道14-7与第二通道14-3连接，第二通道14-3与第二气室14-5相通。此时第二气室14-5内的压强为外界环境大气压。
推力轴11一侧第一气室14-4内压强等于燃烧室内的巨大压强，另一侧为第二气室14-5的大气压，所以受到向右的巨大推力，推力轴11快速向右平移，同时带动球窝喷管6绕喷管转轴10向左转动。
同理，右侧磁铁通电时，可以使球窝喷管6向右转动。由于第一通道14-2和第二通道14-3分别关于气路控制轴12对称，即在两个推力轴11同一朝向的两个气室是相通的，因此两推力轴的运动是完全一致的，单个单轴摆动双喷管组件上的两个球窝喷管6的摆动是始终同步的。
结合图1，两组喷管连线处在水平面时，两组喷管同向可以实现上下摆动，当摆动同向时，即4个喷管朝同一个方向偏转，控制俯仰通道。两组喷管连线处于竖直平面时，两组喷管可以实现左右摆动，控制偏航通道。任何时候，两组喷管向相反方向偏转，可使弹体顺时针或逆时针滚转，控制滚转通道。在两组喷管连线不处于竖直平面或水平面时，只要结合姿态控制算法，将俯仰、偏航和滚转进行联合解算，即可实现任意飞行姿态下的推力矢量控制。两组单轴摆动双喷管一共有4个电磁铁需要控制，但每组单轴摆动双喷管上的电磁铁通电状态必须相反，每组单轴摆动双喷管只要确定一个电磁铁的通电状态，对侧的电磁铁通电状态也随之确定，因此两对电磁体只有0/1-0/1、0/1-1/0、1/0-0/1和1/0-1/0四种通断组合，实际控制时，只需要两个控制通道即可实现对弹体俯仰、偏航和滚转控制，大大降低控制系统设计难度。
本申请提供的燃气驱动的导弹摆动喷管，不同于使用电机驱动的摆动喷管，对电源的要求较低，只需要接入标准弹载电源使电磁铁工作即可控制整个摆动喷管的运作。本申请引入发动机燃气作为摆动喷管控制动力源，控制力矩远大于一般的电机控制力矩，有效提高喷管摆动的频率，因此控制的延迟情况可以得到改善，且装药燃烧结束时，控制动力源也同时消失，不存在能源浪费现象。同时，本申请采用拼接式对称设计，将内部气路通道拆分成不同的短段，拆分后的零件结构简单，使得加工生产难度大大降低，减少制造成本。气路控制轴设计三段对称凹段实现对5路通道的组合进行控制，气路控制轴的总位移仅为2mm，控制迅速有效，且不需要对中心座的中心孔进行二次镗孔，减少了加工工序，控制方法简单有效。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：发动机的气体燃料供给装置