一种基于航空器头部的偏转控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声速航空器控制领域，具体地说，涉及一种基于航空器头部的偏转控制装置。
【背景技术】
[0002]航空器根据自己的任务需要作机动响应，常采用气动控制面来实现姿态和状态的改变，在航空器上，常用的气动控制面有垂尾、平尾、副翼和鸭舵，气动控制面通过改变姿态或者形状来改变气流产生气动力和气动力矩，其中垂尾、平尾和副翼均放置在航空器压心后方，鸭舵置于航空器压心前方。但对于鸭舵控制而言，当航空器处于超声速飞行时，在动态高压环境下沿航空器头部的膨胀区域中，鸭舵可能产生负面的空气动力学和热力学效应。这种以鸭舵作为控制面的航空器存在一定的不足之处。
[0003]文献《弹头偏转机构的设计与仿真分析》(西北工业大学博士学位论文，2013年9月)中，提及的液压式弹头偏转驱动机构是用于一种导弹的头部偏转控制面。考虑到超声速航空器气动控制面与其翼之间的距离较小，两者周围的气流干扰较大，对航空器气动特性影响较大。
【发明内容】
[0004]为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于航空器头部的偏转控制装置，其以头部作为航空器的控制面，取代了传统意义上的鸭舵，可避免以鸭舵作为控制面的航空器存在的问题:头部与鸭舵的气流干扰造成负面的空气动力学和热力学效应，由于头部与鸭舵相互偏转产生前端压力增量，在局部情况下沿鸭舵范围产生非均匀变化。同时在鸭舵优势的基础上有更好的效果:控制面位于航空器前端部，其操纵效率高、操纵性更好；航空器气动布局简单，气动特性更好，航空器阻力较小。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括偏转机构、航空器头部、智能蒙皮、智能骨架、航空器机体，偏转机构位于航空器头部与航空器机体之间，其中，所述偏转机构包括前支撑座中间凸耳、后支撑座连杆、上伸缩杆、下伸缩杆、上活塞筒、下活塞筒、后支撑座、前支撑座，前支撑座与航空器头部固连，后支撑座与航空器机体固连，后支撑座连杆与前支撑座中间凸耳通过铰轴连接，上伸缩杆一端与前支撑座上侧凸耳通过铰轴连接，上活塞筒一端与后支撑座上侧凸耳通过铰轴连接，上伸缩杆另一端位于上活塞筒内，且与上活塞筒滑动配合，下伸缩杆一端与前支撑座下侧凸耳通过铰轴连接，下活塞筒一端与后支撑座下侧凸耳通过铰轴连接，下伸缩杆另一端位于下活塞筒内，且与下活塞筒滑动配合；所述前支撑座为山字形结构，前支撑座中间凸耳与上侧凸耳、下侧凸耳位于同一垂直轴线上；所述后支撑座为山字形结构，后支撑座连杆与后支撑座上侧凸耳、后支撑座下侧凸耳位于同一垂直轴线上；所述智能骨架为可自动改变形状的波纹板结构，智能骨架两端分别与航空器头部和航空器机体连接，所述智能蒙皮材料为可自动改变形状的记忆合金，智能蒙皮固定在智能骨架上。
[0006]所述偏转机构的偏转角范围为-20°?+20°。
[0007]有益效果
[0008]本发明提出的基于航空器头部的偏转控制装置，偏转机构安装在航空器机头与航空器机体之间，智能骨架两端分别与航空器机体和航空器机头连接，智能蒙皮固定在智能骨架上。偏转控制装置以航空器头部作为航空器控制面进行控制，取代了传统意义上的鸭舵，可避免以鸭舵作为控制面的航空器的问题:头部与鸭舵的气流干扰造成负面的空气动力学和热力学效应，由于头部与鸭舵相互偏转产生前端压力增量，在局部情况下沿鸭舵范围产生非均匀变化。同时，在鸭舵优势的基础上有更好的效果:控制面位于航空器前端部，其操纵效率更高；在超声速情况下，航空器头部直接“扳动激波”获得气动力更大，同时以头部作为控制面相对以鸭舵作为控制面距离航空器质心较远，可获得更好的操纵性能，操纵效率更高。气动布局结构简单、气动特性较好；航空器阻力较小。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施方式对本发明一种基于航空器头部的偏转控制装置作进一步详细说明。
[0010]图1为本发明偏转控制装置用于航空器的轴测图。
[0011]图2为本发明偏转控制装置用于航空器的主视图。
[0012]图3为本发明偏转控制装置安装示意图。
[0013]图4a为本发明偏转控制装置上仰偏转效果图。
[0014]图4b为本发明偏转控制装置下俯偏转效果图。
[0015]图5为本发明偏转控制装置上仰剖视图。
[0016]图6为本发明偏转控制装置结构示意图。
[0017]图中:
[0018]1.航空器头部2.智能骨架3.智能蒙皮4.航空器机体5.前支撑座中间凸耳6.上伸缩杆7.后支撑座连杆8.下伸缩杆9.上活塞筒10.下活塞筒11.后支撑座12.前支撑座
【具体实施方式】
[0019]本实施例是一种基于航空器头部的偏转控制装置。
[0020]参阅图1?图6，航空器头部的偏转控制装置由偏转机构、航空器头部1、智能蒙皮3、智能骨架2、航空器机体4组成；偏转机构通过螺栓安装在航空器机头部I与航空器机体4之间，智能骨架2 —端与航空器机体4通过螺栓固定安装，智能骨架2的另一端与航空器机头I通过螺栓固定安装，智能蒙皮3固定在智能骨架2上。
[0021]偏转机构由前支撑座中间凸耳5、后支撑座连杆7、上伸缩杆6、下伸缩杆8、上活塞筒9、下活塞筒10、后支撑座11、前支撑座12组成，前支撑座12和后支撑座11均为山字形结构，前支撑座中间凸耳5与前支撑座上侧凸耳、前支撑座下侧凸耳置于前支撑座上同一垂直轴线上。后支撑座连杆7与后支撑座上侧凸耳、后支撑座下侧凸耳置于后支撑座上同一垂直轴线上。前支撑座12与航空器头部I通过螺栓固定连接，后支撑座11与航空器机体4通过螺栓固定连接。后支撑座连杆7与前支撑座中间凸耳5通过铰轴连接，上伸缩杆6 一端与前支撑座12上侧凸耳通过铰轴连接，上活塞筒9 一端与后支撑座11上侧凸耳通过铰轴连接，上伸缩杆6另一端置于上活塞筒9内，且与上活塞筒9滑动配合；下伸缩杆8一端与前支撑座12下侧凸耳通过铰轴连接，下活塞筒10 —端与后支撑座11下侧凸耳通过铰轴连接，下伸缩杆8另一端置于下活塞筒10内，且与下活塞筒10滑动配合；偏转机构的偏转角范围为-20°?+20°。
[0022]本实施例中各组成部分的作用如下:航空器头部I在航空器机体中属于被偏转对象，用于控制航空器的机动；偏转机构的作用是通过伸缩杆的伸缩带动前支撑座12偏转，进而带动航空器头部I的上仰下俯偏转。智能蒙皮3是一种适应外部环境可自动改变形状的蒙皮，其材料为一种形状记忆合金，是为了保持航空器头部I和航空器机体4之间的表面连续性，保证气动特性；智能骨架2是一种适应外部环境可自动改变自己形状的波纹板形结构，智能骨架2材料也为形状记忆合金，外部固定有智能蒙皮3 ;智能骨架2可增强智能蒙皮3在飞行环境下的结构稳定性，智能骨架2两端分别与航空器头部I和航空器机体4连接。航空器机体4即航空器的主要部分。
[0023]本实施例中，航空器头部I作为航空器控制面进行控制，当航空器需要抬头时，即对其进行上仰控制，航空器头部I需进行向上偏转，其偏转角范围为0°?+20°偏转；当航空器需要低头时，即对其进行下俯控制，航空器头部I需要进行向下偏转，偏转角范围为0°?-20°偏转。航空器所载计算机给偏转机构传输指令改变上伸缩杆6和上活塞筒9、下伸缩杆8和下活塞筒10之间相对位置，即可控制偏转机构中前支撑座12绕后支撑座11前端铰轴转动，进而使航空器头部I沿着航空器Y轴方向偏转，使航空器头部I偏转到需要的角度，改变外界气流，获得操纵力和操纵力矩，实现航空器控制；此时，连接在航空器头部I和航空器机体4之间的智能蒙皮3变形，并且保证与航空器头部I和航空器机体4连接的密封性和表面光滑完整性。
【主权项】
1.一种基于航空器头部的偏转控制装置，包括偏转机构、航空器头部、智能蒙皮、智能骨架、航空器机体，偏转机构位于航空器头部与航空器机体之间，其特征在于:所述偏转机构包括前支撑座中间凸耳、后支撑座连杆、上伸缩杆、下伸缩杆、上活塞筒、下活塞筒、后支撑座、前支撑座，前支撑座与航空器头部固连，后支撑座与航空器机体固连，后支撑座连杆与前支撑座中间凸耳通过铰轴连接，上伸缩杆一端与前支撑座上侧凸耳通过铰轴连接，上活塞筒一端与后支撑座上侧凸耳通过铰轴连接，上伸缩杆另一端位于上活塞筒内，且与上活塞筒滑动配合，下伸缩杆一端与前支撑座下侧凸耳通过铰轴连接，下活塞筒一端与后支撑座下侧凸耳通过铰轴连接，下伸缩杆另一端位于下活塞筒内，且与下活塞筒滑动配合；所述前支撑座为山字形结构，前支撑座中间凸耳与上侧凸耳、下侧凸耳位于同一垂直轴线上；所述后支撑座为山字形结构，后支撑座连杆与后支撑座上侧凸耳、后支撑座下侧凸耳位于同一垂直轴线上；所述智能骨架为可自动改变形状的波纹板结构，智能骨架两端分别与航空器头部和航空器机体连接，所述智能蒙皮材料为可自动改变形状的记忆合金，智能蒙皮固定在智能骨架上。
2.根据权利要求1所述的基于航空器头部的偏转控制装置，其特征在于:所述偏转机构的偏转角范围为-20°?+20°。
【专利摘要】本发明公开了一种基于航空器头部的偏转控制装置,由偏转机构、航空器头部、智能蒙皮、智能骨架、航空器机体组成；偏转机构安装在航空器头部与航空器机体之间,智能骨架两端分别与航空器机体和航空器头部连接，智能蒙皮固定在智能骨架上。偏转控制装置以航空器头部作为航空器控制面进行控制，取代了传统意义上的鸭舵，可避免头部与鸭舵的气流干扰造成负面的空气动力学和热力学效应，由于头部与鸭舵相互偏转产生前端压力增量，在局部情况下沿鸭舵范围产生非均匀变化。同时控制面位于航空器前部，其操纵效率更高；在超声速情况下，航空器头部直接“扳动激波”获得气动力更大；气动布局结构简单、气动特性较好；航空器阻力较小。
【IPC分类】B64C30-00, B64C13-00
【公开号】CN104627355
【申请号】CN201410730010
【发明人】朱政光, 戴存喜, 李可, 郑强, 胡寒栋, 时圣波, 章少然, 赵成泽, 李奥, 宋一凡, 康博翼
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月1日