CN107448325B - 一种大摆角矢量喷管混联机构 - Google Patents

Abstract

一种大摆角矢量喷管混联机构，其包括混联机构和调板机构，所述混联机构包括大、小球座，大、小球套，RPR型分支和3个SPS型分支，大、小球座分别与大、小球套球副联接，RPR型分支两端分别与小球座和小球套转动副联接，SPS型分支两端分别与大球座和小球座球副联接，小球座与大球套固连，所述调板机构包括锥滑套、3个电机、3个丝杠和多个调板，电机和锥滑套分别与大球座固连和滑动联接，电机轴与丝杠键连接，丝杠与锥滑套螺纹联接，调节板与大球座转动副联接。本发明的矢量喷管摆角能达到90度，适合喷气飞机垂直起降，多个调节板能实现矢量喷管的轴对称收敛与扩张运动，整流作用与密封性好。

Description

一种大摆角矢量喷管混联机构

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是用于喷气飞机垂直起降的大摆角矢量喷管混联机构。

背景技术

垂直起降飞机减少或基本摆脱了对跑道的依赖，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直着陆，所以在战争中飞机可以分散配置，便于灵活出击、转移和伪装隐蔽，不易被发现，出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性，大大提高了飞机的战场生存率。另外，具有垂直起降能力的飞机不需要专门的机场和航母甲板和跑道，这样就省去了昂贵的航母和机场建设费用，不用驱鸟了，也能在恶劣气象条件下起降，降低了使用成本，所以飞机的垂直起降成了航空发展的一个方向。一直以来，固定翼螺旋桨飞机的起飞、降落需要一定的滑跑距离，机动性能差，实用性受到很多限制。近年来，矢量发动机可以克服上述缺点。矢量发动机与固定翼螺旋桨发动机的主要区别之一是采用了矢量喷管。在该方面，2016年公开号为CN104847529B的发明专利基于新型气动矢量喷管的三自由度矢量推力系统，公开了一种具有反推功能的旁路式无源双喉道矢量喷管。2015年公开号为CN101962078B的发明专利公开里一种航空螺旋桨矢量发动机，用万向动力传输器连接万向臂联接发动机与螺旋桨。2014年公开号为CN104033279A的发明专利公开了一种新型二元矢量喷管，包括圆转方筒体、同步作动筒、连杆机构、收敛调节板、矢量作动筒、连杆机构、侧壁、扩张调节板、二元遮挡旋流中心体结构、支架和喷管外罩。2013年公开号为CN103291494B的发明专利公开了一种运动解耦含有移动副的轴对称矢量喷管调节机构，包括：静平台、动平台、通过三个主动支路和三个被动支路组成的轴对称矢量喷管调节机构连接静平台与动平台，从而形成六支路的三自由度并联机构。目前，技术含量最高的垂直起降战斗机是美国F-35B战斗机，该机是依靠矢量喷管与涵道风扇结合完成垂直起降。以目前的技术实力，F-35B的技术方案是国内近期无法实现的。目前国内气动矢量喷管驱动结构相对复杂，转角小，灵活性较差，控制较复杂，在较大转角时构成矢量喷管的多个调板难以实现轴对称收敛与扩张调节，导致整流作用与密封性差，更不能实现垂直起降战斗机。

发明内容

本发明的目的在于提出一种控制简单、转动灵活、能够轴对称收敛与扩张运动、整流作用与密封性更好的大摆角矢量喷管混联机构。

本发明包括混联机构和调板机构，所述混联机构包括大球座、小球座、大球套、小球套、RPR型分支和3个结构相同的SPS型分支，

其中小球套为端部带有圆柱凸台的圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，小球座中心设有凹球面孔，其端部设有圆柱凸台，轴向设有同轴圆柱通孔，小球套的凸球面被套在小球座一端的凹球面孔内；大球套为圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，大球座中心设有同轴圆柱通孔和圆心与通孔轴线重合的凹球面孔，其一端设有圆柱凸台，另一端设有相切同一圆周的3个圆周均布的孔，大球套圆柱的一端固定在小球座另一端的通孔内，大球套凸球面的一端设在大球座一端的凹球面孔内；

RPR型分支为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过相互平行的转动副与小球座的圆柱凸台和小球套的圆柱凸台联接，3个SPS型分支在大球座与大球套之间圆周均布，SPS型分支为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过球铰与大球座的圆柱凸台和小球座的圆柱凸台联接；

所述调板机构包括锥滑套、3个电机，3个丝杠和12个调板组；其中锥滑套轴向设有外圆锥面和同心通孔，3个电机，3个丝杠和12个调板组在大球座与锥滑套之间圆周均布；锥滑套一端设有圆盘,该圆盘圆周均布3个轴向螺纹通孔，另一端轴向圆周均布多个锥块；电机与大球座的圆柱凸台固连，电机轴穿过大球座圆柱凸台的圆周通孔与丝杠一端同轴键连接，该丝杠的另一端与锥滑套螺纹通孔螺纹联接；该锥滑套圆盘与大球座外圆柱滑动联接；所述调板组包括调节板、销轴、导轮；其中调节板一端设有矩形块，该矩形块一端和中部设有2个相互平行的通孔和垂直通孔的开槽，矩形块另一端设有延伸的扇形圆弧薄板；调节板一端通孔与导轮用销轴转动联接，调节板中部通孔与大球座的圆周切向通孔与销轴转动联接，锥滑套位于调节板开槽中；喷气压力迫使调节板组一端的导轮始终与锥滑套的锥滑套锥面接触。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、矢量喷管摆角能达到90度，转动灵活，适合喷气飞机垂直起降。

2、控制简单，只需7个直线驱动控制。

3、构成矢量喷管的多调节板能够轴对称收敛与扩张运动，整流作用与密封性更好。

附图说明

图1是本发明的剖视示意简图。

图2是本发明的调板机构局部结构示意图。

图中：1-小球套、2-小球座、3-RPR型分支、4-大球套、5-大球座、6-SPS型分支、7-电机、8-丝杠、9-锥滑套、10-调节板、11-销轴、12-导轮。

具体实施方式

在图1所示的大摆角矢量喷管混联机构示意图中，小球套1为端部带有圆柱凸台的圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，小球座2中心设有凹球面孔，其端部设有圆柱凸台，轴向设有同轴圆柱通孔，小球套的凸球面被套在小球座一端的凹球面孔内；大球套4为圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，大球座5中心设有同轴圆柱通孔和圆心与通孔轴线重合的凹球面孔，其一端设有圆柱凸台，另一端设有相切同一圆周的3个圆周均布的孔，大球套圆柱的一端固定在小球座另一端的通孔内，大球套凸球面的一端设在大球座一端的凹球面孔内实现球副联接；

RPR型分支3为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过相互平行的转动副与小球座的圆柱凸台和小球套的圆柱凸台联接，3个SPS型分支6在大球座与大球套之间圆周均布，SPS型分支为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过球铰与大球座的圆柱凸台和小球座的圆柱凸台联接；

锥滑套9轴向设有外圆锥面和同心通孔，3个电机7，3个丝杠8和12个调板组在大球座与锥滑套之间圆周均布；锥滑套一端设有圆盘,该圆盘圆周均布3个轴向螺纹通孔，另一端轴向圆周均布多个锥块；电机与大球座的圆柱凸台固连，电机轴穿过大球座圆柱凸台的圆周通孔与丝杠一端同轴键连接，该丝杠的另一端与锥滑套螺纹通孔螺纹联接；该锥滑套圆盘与大球座外圆柱滑动联接；调节板10一端设有矩形块，该矩形块一端和中部设有2个相互平行的通孔和垂直通孔的开槽，矩形块另一端设有延伸的扇形圆弧薄板；调节板一端通孔与导轮12通过销轴11转动联接，调节板中部通孔与大球座的圆周切向通孔与销轴转动联接，锥滑套位于调节板开槽中；喷气压力迫使调节板组一端的导轮始终与锥滑套的锥滑套锥面接触。

Claims (1)

1.一种大摆角矢量喷管混联机构，其特征在于：它包括混联机构和调板机构，所述混联机构包括大球座、小球座、大球套、小球套、RPR型分支和3个结构相同的SPS型分支，其中小球套为端部带有圆柱凸台的圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，小球座中心设有凹球面孔，其端部设有圆柱凸台，轴向设有同轴圆柱通孔，小球套的凸球面被套在小球座一端的凹球面孔内实现球副联接；大球套为圆柱和与圆柱固连的凸球面，其圆柱部分的中心设有轴向通孔，凸球面设有同轴弧形通孔，大球座中心设有同轴圆柱通孔和圆心与通孔轴线重合的凹球面孔，其一端设有圆柱凸台，另一端设有相切同一圆周的3个圆周均布的孔，大球套圆柱的一端固定在小球座另一端的通孔内，大球套凸球面的一端设在大球座一端的凹球面孔内实现球副联接；

所述RPR型分支为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过相互平行的转动副与小球座的圆柱凸台和小球套的圆柱凸台联接，3个SPS型分支在大球座与大球套之间圆周均布，SPS型分支为常规直线驱动电动缸，其两端分别通过球铰与大球座的圆柱凸台和小球座的圆柱凸台联接；

所述调板机构包括锥滑套、3个电机，3个丝杠和12个调板组；其中锥滑套轴向设有外圆锥面和同心通孔，3个电机，3个丝杠和12个调板组在上述大球座与锥滑套之间圆周均布；锥滑套一端设有圆盘,该圆盘圆周均布3个轴向螺纹通孔，另一端轴向圆周均布多个锥块；电机与大球座的圆柱凸台固连，电机轴穿过大球座圆柱凸台的圆周通孔与丝杠一端同轴键连接，该丝杠的另一端与锥滑套螺纹通孔螺纹联接；该锥滑套圆盘与大球座外圆柱滑动联接；所述调板组包括调节板、销轴、导轮；其中调节板一端设有矩形块，该矩形块一端和中部设有2个相互平行的通孔和垂直通孔的开槽，矩形块另一端设有延伸的扇形圆弧薄板；调节板一端通孔与导轮用销轴转动联接，调节板中部通孔与大球座的圆周切向通孔与销轴转动联接，锥滑套位于调节板开槽中。