本申請涉及發(fā)動機，尤其涉及一種新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置。

背景技術(shù)：

1、姿態(tài)控制發(fā)動機主要用于運載火箭末級、導(dǎo)彈彈頭和各類航天器的姿態(tài)控制。這類發(fā)動機有時也用于推進劑沉底、速度修正、軌道修正和位置保持。

2、如圖1所示，為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)多且復(fù)雜的火箭末級發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖。一般通過控制每個方位姿態(tài)控制發(fā)動機，實現(xiàn)運載火箭末級的姿態(tài)控制。

3、從數(shù)量上：老式的姿態(tài)控制發(fā)動機在4個象限布置，每個象限布置3個或者4個，4個象限，一共12-16個姿態(tài)控制發(fā)動機，數(shù)量多。

4、從質(zhì)量上：每一共12-16個姿態(tài)控制發(fā)動機數(shù)量，再添加相對應(yīng)的管路和控制閥門，增加重量，減少運載，不利于經(jīng)濟最大化。

5、從結(jié)構(gòu)上：多個姿態(tài)控制發(fā)動機數(shù)量結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于箭體的安全運行

6、傳統(tǒng)優(yōu)點在于能量密度高、使用維護方便、響應(yīng)速度快、工作可靠性高，但缺點是在增加箭體質(zhì)量，和增加結(jié)構(gòu)數(shù)量，以及管路布置繁瑣，在振動環(huán)境下，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。

7、目前火箭末級除了每象限安置3-4個發(fā)動機，用于控制火箭末級方向，調(diào)整姿態(tài)。缺點很明顯，末級發(fā)動機數(shù)量多，連接管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)動機占有空間體積大，消耗了火箭的有效載荷，同時缺乏連續(xù)調(diào)整姿態(tài)的缺點。

8、目前，尚缺乏一款結(jié)合末級發(fā)動機可控制方向的，結(jié)構(gòu)簡單的作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機機構(gòu)產(chǎn)品。

9、因此，目前亟需解決的技術(shù)問題是：如何提供一種使用靈活、維護方便、解占有空間小，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性高的作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，該發(fā)動機裝置使用靈活、維護方便、解占有空間小、結(jié)構(gòu)簡單，以及工作可靠性高。

2、為達到上述目的，本申請?zhí)峁┮环N新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，包括：推力發(fā)動機、第一伺服控制總成和第二伺服控制總成；所述第一伺服控制總成和所述第二伺服控制總成安裝在所述推力發(fā)動機的側(cè)部；所述推力發(fā)動機包括推力室、球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和固定支架；所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)連接在所述固定支架內(nèi)，所述推力室連接在所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，所述推力室跟隨所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在所述固定支架內(nèi)旋轉(zhuǎn)；所述第一伺服控制總成和所述第二伺服控制總成拉動所述推力室，調(diào)整所述推力室的角度，并結(jié)合所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，對所述推力室進行球形面方向控制。

3、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述推力發(fā)動機還包括：進氣管路、進氣管路固定螺母、可燃氣體管路和燃燒室；所述進氣管路通過進氣管路固定螺母固定連接在所述固定支架的底部；所述推力室通過所述可燃氣體管路和所述燃燒室與所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接。

4、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)部具有通氣通道；所述通氣通道的兩端分別與所述進氣管路和所述可燃氣體管路連通；所述可燃氣體管路與所述燃燒室連通；可燃氣體進入所述進氣管路后，通過所述通氣通道進入所述可燃氣體管路，所述可燃氣體管路內(nèi)的可燃氣體進入所述燃燒室。

5、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述燃燒室與所述推力室連通；所述燃燒室內(nèi)的可燃氣體點燃后，進入所述推力室內(nèi)做功，以對末級火箭姿態(tài)進行控制。

6、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述固定支架內(nèi)部具有球形空腔；所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)連接在所述球形空腔內(nèi)。

7、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述第一伺服控制總成包括：伺服控制頂部支座、伺服控制電機、伺服控制蝸桿、伺服控制推力桿和伺服控制底座支座；所述伺服控制電機與所述伺服控制蝸桿連接；所述伺服控制蝸桿與所述伺服控制推力桿連接；所述伺服控制蝸桿通過所述伺服控制底座支座與所述固定支架連接；所述伺服控制推力桿通過所述伺服控制頂部支座與所述推力室連接；在所述伺服控制電機旋轉(zhuǎn)作用下，所述伺服控制電機帶動所述伺服控制蝸桿旋轉(zhuǎn)，所述伺服控制蝸桿帶動所述伺服控制推力桿拉動所述推力室，改變所述推力室方向。

8、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述第一伺服控制總成還包括：頂部球形連接結(jié)構(gòu)和底部球形連接結(jié)構(gòu)；所述伺服控制推力桿與所述伺服控制頂部支座之間通過底部球形連接結(jié)構(gòu)連接；所述伺服控制推力桿與所述伺服控制頂部支座之間通過頂部球形連接結(jié)構(gòu)連接。

9、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述第二伺服控制總成與所述第一伺服控制總成結(jié)構(gòu)相同，且所述第二伺服控制總成與所述第一伺服控制總成間隔開設(shè)置在所述推力發(fā)動機側(cè)部。

10、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)頂部通過連接支架連接所述燃燒室；所述可燃氣體管路設(shè)置在所述連接支架內(nèi)。

11、如上所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其中，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為球形。

12、本申請實現(xiàn)的有益效果如下：

13、(1)本申請以快速響應(yīng)，多方向可控為目標，發(fā)明集成度程度高，將末級發(fā)動機、伺服控制的優(yōu)點集成化設(shè)計。本申請在不改變末級發(fā)動機安全性、不降低整體結(jié)構(gòu)剛度、不減小承載力的能力前提下，實現(xiàn)末級姿軌控多角度，多方向，快速響應(yīng)作用，達到滿足末級發(fā)動機可適應(yīng)的半球面姿態(tài)控制反作用力范圍。姿態(tài)控制發(fā)動機裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過伺服控制，實現(xiàn)姿軌控發(fā)動機的無極調(diào)整方向。

14、(2)本申請利用伺服電機控制末級發(fā)動機推理方向，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，使用維護方便，調(diào)正姿態(tài)速度快，可靠性高。

15、(3)本申請采用第一伺服控制總成、第二伺服控制總成、球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和推力室結(jié)合機構(gòu)，設(shè)計巧妙使用維護方便、調(diào)整姿態(tài)快捷，調(diào)姿角度大，滿足末級姿軌控衛(wèi)星動作需求，集成度程度高，將低方向調(diào)整無死角集成化設(shè)計，可以實現(xiàn)多個方位角的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)推力室調(diào)整姿態(tài)無死角，進而調(diào)整推力方向，為末級分離提供平穩(wěn)安全的環(huán)境條件。

技術(shù)特征：

1.一種新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，包括：推力發(fā)動機、第一伺服控制總成和第二伺服控制總成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述推力發(fā)動機還包括：進氣管路、進氣管路固定螺母、可燃氣體管路和燃燒室；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)部具有通氣通道；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述燃燒室與所述推力室連通；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述固定支架內(nèi)部具有球形空腔；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述第一伺服控制總成包括：伺服控制頂部支座、伺服控制電機、伺服控制蝸桿、伺服控制推力桿和伺服控制底座支座；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述第一伺服控制總成還包括：頂部球形連接結(jié)構(gòu)和底部球形連接結(jié)構(gòu)；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述第二伺服控制總成與所述第一伺服控制總成結(jié)構(gòu)相同，且所述第二伺服控制總成與所述第一伺服控制總成間隔開設(shè)置在所述推力發(fā)動機側(cè)部。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)頂部通過連接支架連接所述燃燒室；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，其特征在于，所述球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為球形。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N新型作用力為半球面姿態(tài)控制發(fā)動機裝置，包括：推力發(fā)動機、第一伺服控制總成和第二伺服控制總成；第一伺服控制總成和第二伺服控制總成安裝在推力發(fā)動機的側(cè)部；推力發(fā)動機包括推力室、球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和固定支架；球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)連接在固定支架內(nèi)，推力室連接在球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，推力室跟隨球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在固定支架內(nèi)旋轉(zhuǎn)；第一伺服控制總成和第二伺服控制總成拉動推力室，調(diào)整推力室的角度，并結(jié)合球形旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，對推力室進行球形面方向控制。本申請具有使用靈活、維護方便、解占有空間小、結(jié)構(gòu)簡單，以及工作可靠性高的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：薛子旺
受保護的技術(shù)使用者：北京中科宇航技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23