大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统的制作方法
【专利摘要】大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统，包括一套带有多支具有不同长短、不同重量和不同旋转速度的钟表重指针机械控制的多指针控制仪；其特征在于：多指针控制仪水平安装在飞行器头部位置，且与飞行器中轴线和飞行器过中轴线水平面平行，所有重指针在旋转之前均处于与飞行器中轴线平行的位置，且所有重指针均指向飞行器尾部方向，此时飞行器的整体重量以飞行器中轴线为对称；当重指针做顺时针方向旋转时，会产生一个向飞行器中轴线一侧偏移的重力作用，并使飞行器发生一个向重力侧方向倾斜一个小角度，从而使飞行器产生向倾斜方向变轨飞行。
【专利说明】大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统，适用于包括所有飞行器的曲线飞行和复位的自动控制，属于航空航天科技领域。
【背景技术】
[0002]在美国和俄罗斯主宰着航空航天飞行器科技领先的时代，我国一直未能有与之抗衡的能做曲线飞行来避开反导攻击的航空航天飞行器，最近报导俄罗斯研制出一种没有反导系统可以攻击的曲线飞行航空航天飞行器，但他们的这种控制曲线飞行原理是在大气层外即飞行中段利用喷气作用力来改变飞行器的飞行方向，这样既要消耗一定的喷气燃料，同时又要利用导航和弱电控制喷气的方向；而现代战争往往会出现不可预料的局面，比如一旦战争开始，卫星系统被敌方破坏而失去自动导航功能，或者是一直靠导航控制会被敌方极早发现而被反导系统攻击，另外导航控制的另一个致命弱点就是它们都是靠弱电控制运行，这种弱电极易被敌方的强电磁干扰破坏而失去作用；最好是有一种能够不需要导航和弱电来控制，而能够自动控制其曲线飞行的不被敌方通过电波来跟踪或不被敌方强电磁干扰破坏的装置，才能不致于在飞行器发射初期和中期就被拦截；大家知道，飞行器从发射到锁定攻击目标实际就是一条抛物线，也就是说是发射点和目标点的两个点的连线，如果没有反导拦截，飞行器就不需要做曲线运动了，但为了避开反导拦截，必须使飞行器做无规则的曲线前进，做这样的曲线前进容易，如何使飞行器做曲线前进的同时，还能使飞行器复位回到发射点与原先预定的打击目标的点点连线轨道上，这才是最为关键的；魏伯卿的发明“201310230221.3钟表旋针万变曲线飞行自动回位方向控制仪”解决了曲线飞行复位的难题、魏伯卿的另一项发明“201310458435.6钟表旋针强电助力旋转自动回位方向控制仪”解决了强电转换动力的难题，而魏伯卿的“201310696350.1用于控制曲线飞行时间和方向的多指针控制仪”则解决了机械控速控时的难题；然而这些看似可以自动控制飞行器在大气层外即飞行中段做曲线飞行并且能自动回复返回到发射点与目标点之间的点点连线轨道上飞行的控制装置，因为在大气层外没有大气而无法实现预定目的。
[0003]本发明是利用重力作用改变飞行器在大气层外即飞行中段的飞行方向，使飞行器在大气层外即飞行中段按设定的轨迹做曲线飞行，并且设定在飞行器重返大气层攻击目标前，能使飞行器重新返回到做曲线之前的飞行轨道，即重新返回到飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上飞行，这种重新返回到预定的飞行轨道上是自动的、不需要由导航来做任何调整方向的、由多指针控制仪设定控制实现的，而且这种设定与控制均为机械的非弱电控制的，这样就可以使飞行器在大气层外即飞行中段不发射、也不接收、更无喷射燃料形成热跟踪和弱电控制导致强电磁干扰破坏的结果；飞行器在距离地表IOOOkm左右的大气层外，与地表相比仍有超过70%的重力，因此，这种方案定能达到本发明的预定目的；本发明利用魏伯卿的发明“201310696350.1用于控制曲线飞行时间和方向的多指针控制仪”，作为设定控制飞行器做曲线飞行的多指针控制仪，这种多指针控制仪可以使N个飞行器具有不重复的N种曲线飞行，且能使飞行器在飞行中段的曲线飞行也不具有任何重复性即不具有任何规律性，从而使敌方无法对此进行拦截。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种不需要弱电控制的、由机械重指针控制使飞行器重心偏移来改变飞行方向而作曲线飞行的、并能按设定的时间和飞行轨迹使飞行器重新返回到飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上飞行的大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统。
[0005]大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统，包括一套安装在飞行器头部的带有多支具有不同长短、不同重量和不同旋转速度的钟表重指针机械控制的多指针控制仪；其特征在于:
1、多指针控制仪水平安装在飞行器头部位置，且与飞行器中轴线和飞行器过中轴线水平面平行，所有重指针在旋转之前均处于与飞行器中轴线平行的位置，且所有重指针均指向同一个方向即指向飞行器尾部方向，此时飞行器的整体重量以飞行器中轴线为对称；多指针控制仪是由机械控制各钟表重指针的旋转速度，最长最重的I号重指针旋转速度最慢，即旋转周期Tl值最大，次长次重的2号重指针旋转速度比I号重指针旋转速度稍快，其旋转周期T2值小于Tl，且Tl=n2T2 ;第三长第三重的3号重指针旋转速度比2号重指针旋转的速度更快，其旋转周期Τ3小于Τ2，且Tl= η3Τ3 ;第四长第四重的4号重指针旋转速度比3号重指针旋转的速度又更快，其旋转周期Τ4小于Τ3，且Tl= η 4Τ4 ;η2、η3、η4均为正整数，η2〈 η3< η4，为了使飞行器不形成重复曲线飞行，一般I号重指针在整个曲线飞行过程中，只旋转一周，或旋转两周；各重指针的重量在该重指针旋转时产生的偏移飞行器中轴线的重力，足够使飞行器产生一个小角度的倾斜，从而使飞行器能发生向一侧变轨飞行作用，然后又能自动回归到原来设定的飞行轨道上飞行，但飞行器在大气层外的飞行曲线不需要有太大的曲线弧度，以使飞行器更易回归到原来设定的作曲线飞行前的飞行轨道上继续飞行，从而不会使飞行器因作曲线飞行而偏离飞行轨道。
[0006]2、当I号重指针做顺时针方向旋转时，旋转离开与飞行器中轴线平行的位置后，即会产生一个向飞行器中轴线左侧偏移的重力作用，使飞行器在这个重力作用下，发生一个向重力侧向的方向即向左侧方向倾斜一个小角度，随着I号重指针顺时针旋转的角度增力口，飞行器向左倾斜的角度也逐渐增大，当I号重指针顺时针旋转到与飞行器中轴线垂直的位置时，此时重指针产生向左的偏移重力最大，使飞行器发生向左倾斜的角度也最大，随着I号重指针的继续顺时针旋转，I号重指针产生向左的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向左倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针顺时针旋转到达与飞行器中轴线再次平行的位置时，即I号重指针指向飞行器头部时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零；当I号重指针继续做顺时针旋转时，I号重指针产生的偏移重力方向与I号重指针在飞行器中轴线左侧顺时针旋转时产生的偏移重力方向相反，即此时I号重指针在飞行器中轴线右侧作顺时针旋转并产生向右的偏移重力，使飞行器向右方向倾斜，随着I号重指针作顺时针方向旋转的角度逐渐增加，飞行器向右倾斜的角度也逐渐增大，当I号重指针旋转到与飞行器中轴线第二次垂直的位置时，此时重指针产生向右的偏移重力最大，使飞行器发生向右倾斜的角度也最大，随着I号重指针的继续顺时针旋转，I号重指针产生向右的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向右倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针旋转到达与飞行器中轴线再次平行的位置时，即I号重指针重新回到起点位置时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零，此时I号重指针顺时针旋转一周的时间为I号重指针的旋转周期Tl;其他重指针同时作与I号重指针同方向的顺时针方向旋转，且旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律与I号重指针旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律一样。
[0007]3、当所有的重指针同时按各重指针的旋转速度和旋转周期旋转时，产生的复合的偏移重力使飞行器的飞行发生偏移而形成曲线飞行，因为设定各重指针有一定的旋转规律，当所有的重指针在设定时间内、按照各自的旋转速度和旋转周期旋转各自的圈数后、同时回到起点的状态时，飞行器也就重新回归到原来做曲线飞行前的飞行轨道上飞行，即飞行器回归到飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上飞行，然后再进入大气层攻击目标。
[0008]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明可以借助飞行器内部的重心变化，使飞行器产生向一侧倾斜并使飞行器变轨飞行，而不需要通过调整喷射燃料产生的动力使飞行器变轨飞行，可以减轻飞行器在大气层外的燃料携带。
[0009]2、本发明中多指针控制仪各重指针不同的T1、T2、T3、T4参数，使各重指针同时以各自的旋转速度旋转，产生的复合作用力使飞行器形成无规则的曲线运动，即利用机械动力控制飞行器形成多种无规律的曲线飞行，使飞行器在再进入大气层之前可以不发出和接受任何信号，从而不易被敌方跟踪拦截、也免遭敌方的强电磁干扰破坏。
[0010]3、本发明由多指针控制仪控制的飞行器，增加成本低、能对称控制飞行曲线，最关键的是能使飞行器在作一定周期的无规律的曲线飞行后，可以自动回归到原来设定的飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上继续飞行。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例的示意图；
图2是图1所示实施例中重指针示意图；
图3是图1所示实施例中M放大示意图；
图4是图1所示实施例中多指针控制仪示意图；
图5是图1所示实施例中AA截面图。
[0012]图1-5中:1、飞行器头部 2、1号重指针 3、圆环 4、3号重指针 5、重指针转轴线 6、多指针控制仪 7、2号重指针 8、飞行器身部 9、飞行器中轴线10、飞行器尾翼 11、飞行方向 12、圆环左右轴线左端与圆环连接点B 13、圆环左右轴线 14、圆环前后轴线后端与圆环连接点C 15、圆环前后轴线前端与圆环连接点A 16、圆环前后轴线 17、圆环左右轴线右端与圆环连接点D 18、三指针套轴 19、B3齿轮 20、BI齿轮 21、B2齿轮 22、B轴 23、Cl齿轮 24、C轴 25、C2齿轮 26、D轴 27、D3齿轮 28、D1齿轮 29、D2齿轮 30、Fl齿轮 31、F2齿轮 32、F轴 33、多指针中心套轴 34、5号重指针被动齿轮 35、4号重指针被动齿轮 36、3号重指针被动齿轮 37、2号重指针被动齿轮 38、I号重指针被动齿轮 39、E轴 40、C3齿轮 41、E2齿轮 42、El齿轮 43、飞行器腹 44、飞行器背 45、飞行器过中轴线水平面。
【具体实施方式】
[0013]在图1一5所示的实施例中:大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统，包括一套安装在飞行器头部I的带有多支具有不同长短、不同重量和不同旋转速度的钟表重指针机械控制的多指针控制仪6 ;其特征在于:多指针控制仪6水平安装在飞行器头部I位置，且与飞行器中轴线9和飞行器过中轴线水平面45平行，所有重指针在旋转之前均处于与飞行器中轴线9平行的位置，且所有重指针均指向同一个方向即指向飞行器尾部方向，此时飞行器的整体重量以飞行器中轴线9为对称；多指针控制仪6是由机械控制各钟表重指针的旋转速度，最长最重的I号重指针2旋转速度最慢，即旋转周期Tl值最大，次长次重的2号重指针7旋转速度比I号重指针2旋转速度稍快，其旋转周期T2值小于Tl，且Tl=n2T2 ;第三长第三重的3号重指针4旋转速度比2号重指针7旋转的速度更快，其旋转周期Τ3小于Τ2，且Tl= η3Τ3 ;第四长第四重的4号重指针旋转速度比3号重指针4旋转的速度又更快，其旋转周期Τ4小于Τ3，且Tl= η 4Τ4 ;η2、η3、η4均为正整数，η2〈 η3< η4，为了使飞行器不形成重复曲线飞行，一般I号重指针2在整个曲线飞行过程中，只旋转一周，或旋转两周；各重指针的重量在该重指针旋转时产生的偏移飞行器中轴线9的重力，足够使飞行器产生一个小角度的倾斜，从而使飞行器能发生向一侧变轨飞行作用，然后又能自动回归到原来设定的飞行轨道上飞行，但飞行器在大气层外的飞行曲线不需要有太大的曲线弧度，以使飞行器更易回归到原来设定的作曲线飞行前的飞行轨道上继续飞行，从而不会使飞行器因作曲线飞行而偏离飞行轨道。
[0014]当I号重指针2做顺时针方向旋转时，旋转离开与飞行器中轴线9平行的位置后，即会产生一个向飞行器中轴线9左侧偏移的重力作用，使飞行器在这个重力作用下，发生一个向重力侧向的方向即向左侧方向倾斜一个小角度，随着I号重指针2顺时针旋转的角度增加，飞行器向左倾斜的角度也逐渐增大，当I号重指针2顺时针旋转到与飞行器中轴线9垂直的位置时，此时重指针产生向左的偏移重力最大，使飞行器发生向左倾斜的角度也最大，随着I号重指针2的继续顺时针旋转，I号重指针2产生向左的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向左倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针2顺时针旋转到达与飞行器中轴线9再次平行的位置时，即I号重指针2指向飞行器头部I时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零；当I号重指针2继续做顺时针旋转时，I号重指针2产生的偏移重力方向与I号重指针2在飞行器中轴线9左侧顺时针旋转时产生的偏移重力方向相反，即此时I号重指针2在飞行器中轴线9右侧作顺时针旋转并产生向右的偏移重力，使飞行器向右方向倾斜，随着I号重指针2作顺时针方向旋转的角度逐渐增加，飞行器向右倾斜的角度也逐渐增大，当I号重指针2旋转到与飞行器中轴线9第二次垂直的位置时，此时重指针产生向右的偏移重力最大，使飞行器发生向右倾斜的角度也最大，随着I号重指针2的继续顺时针旋转，I号重指针2产生向右的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向右倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针2旋转到达与飞行器中轴线9再次平行的位置时，即I号重指针2重新回到起点位置时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零，此时I号重指针2顺时针旋转一周的时间为I号重指针2的旋转周期Tl ；其他重指针同时作与I号重指针2同方向的顺时针方向旋转，且旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律与I号重指针2旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律一样；当所有的重指针同时按各重指针的旋转速度和旋转周期旋转时，产生的复合的偏移重力使飞行器的飞行发生偏移而形成曲线飞行，因为设定各重指针有一定的旋转规律，当所有的重指针在设定时间内、按照各自的旋转速度和旋转周期旋转各自的圈数后、同时回到起点的状态时，飞行器也就重新回归到原来做曲线飞行前的飞行轨道上飞行，即飞行器回归到飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上飞行，然后再进入大气层攻击目标。
[0015]I号重指针2因旋转产生的偏移重力的作用使飞行器向重力侧向且倾斜的方向偏转，从而形成飞行器做曲线前进，即当I号重指针2从平行于飞行器中轴线9且指向飞行器尾部的位置开始作顺时针旋转时，I号重指针2的旋转产生一个使飞行器向左侧偏移的重力，这个偏移重力使飞行器向左倾斜一个小角度，从而使飞行器产生向左变轨前进，随着I号重指针2在飞行器中轴线9左侧作顺时针旋转的角度增加，使飞行器向左偏移的重力也不断加大，飞行器向左侧倾斜的角度也逐渐增大，飞行器向左变轨飞行的角度也逐渐增大，当I号重指针2在飞行器中轴线9左侧作顺时针方向旋转到垂直于飞行器中轴线9时，此时飞行器向左倾斜的角度达到最大，随着I号重指针2在飞行器中轴线9左侧继续作顺时针旋转的角度不断增加，I号重指针2使飞行器产生向左的偏移重力又逐渐减小，飞行器向左倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针2在飞行器中轴线9左侧继续作顺时针旋转至飞行器中轴线9上侧并与飞行器中轴线9平行时，此时I号重指针2指向飞行器头部1，且偏移重力为零，飞行器产生倾斜的角度也为零，当I号重指针2在飞行器中轴线9右侧继续作顺时针旋转时，I号重指针2给飞行器产生一个向右的偏移重力，并使飞行器产生一个向右侧倾斜的小角度，从而使飞行器产生向右变轨前进，随着I号重指针2继续在飞行器中轴线9右侧作顺时针旋转的旋转角度增加，产生向右的偏移重力也逐渐增加，使飞行器向右倾斜的角度也逐渐增加，飞行器向右变轨飞行的角度也逐渐增大，当I号重指针2在飞行器中轴线9右侧继续作顺时针旋转到垂直于飞行器中轴线9时，此时飞行器向右倾斜的角度达到最大，随着I号重指针2在飞行器中轴线9右侧继续作顺时针旋转的角度不断增加，I号重指针2使飞行器产生向右的偏移重力又逐渐减小，飞行器向右倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针2在飞行器中轴线9右侧继续作顺时针旋转至飞行器中轴线9上侧并与飞行器中轴线9平行时，且I号重指针2指向飞行器尾部位置时，此时偏移重力为零，飞行器产生倾斜的角度也为零，I号重指针2回归到旋转起点位置，即飞行器回归到与I号重指针2做旋转前的飞行状态，此时飞行器的飞行状态也回归到I号重指针2作顺时针旋转前的飞行轨道上飞行，即在飞行器发射点与攻击目标点之间的点点连线轨道上飞行。
【权利要求】
1.大气层外重指针控制飞行器曲线飞行重心导航系统，包括一套安装在飞行器头部(1)的带有多支具有不同长短、不同重量和不同旋转速度的钟表重指针机械控制的多指针控制仪(6);其特征在于:多指针控制仪(6)水平安装在飞行器头部(I)位置，且与飞行器中轴线(9)和飞行器过中轴线水平面(45)平行，所有重指针在旋转之前均处于与飞行器中轴线(9)平行的位置，且所有重指针均指向同一个方向即指向飞行器尾部方向，此时飞行器的整体重量以飞行器中轴线(9)为对称；多指针控制仪(6)是由机械控制各钟表重指针的旋转速度，最长最重的I号重指针(2)旋转速度最慢，即旋转周期Tl值最大，次长次重的2号重指针(7 )旋转速度比I号重指针(2 )旋转速度稍快，其旋转周期T2值小于TI，且TI =n2T2 ;第三长第三重的3号重指针(4)旋转速度比2号重指针(7)旋转的速度更快，其旋转周期Τ3小于Τ2，且Tl= η3Τ3 ;第四长第四重的4号重指针旋转速度比3号重指针(4)旋转的速度又更快，其旋 转周期Τ4小于Τ3，且Tl= η 4Τ4 ;η2、η3、η4均为正整数，η2〈 η3< η4，为了使飞行器不形成重复曲线飞行，一般I号重指针2在整个曲线飞行过程中，只旋转一周，或旋转两周；各重指针的重量在该重指针旋转时产生的偏移飞行器中轴线(9)的重力，足够使飞行器产生一个小角度的倾斜，从而使飞行器能发生向一侧变轨飞行作用，然后又能自动回归到原来设定的飞行轨道上飞行，但飞行器在大气层外的飞行曲线不需要有太大的曲线弧度，以使飞行器更易回归到原来设定的作曲线飞行前的飞行轨道上继续飞行，从而不会使飞行器因作曲线飞行而偏离飞行轨道；当I号重指针(2)做顺时针方向旋转时，旋转离开与飞行器中轴线(9)平行的位置后，即会产生一个向飞行器中轴线(9)左侧偏移的重力作用，使飞行器在这个重力作用下，发生一个向重力侧向的方向即向左侧方向倾斜一个小角度，从而使飞行器产生向左变轨前进，随着I号重指针(2)顺时针旋转的角度增加，飞行器向左倾斜的角度也逐渐增大，飞行器向左变轨飞行的角度也逐渐增大，当I号重指针(2)顺时针旋转到与飞行器中轴线(9)垂直的位置时，此时重指针产生向左的偏移重力最大，使飞行器发生向左倾斜的角度也最大，随着I号重指针(2)的继续顺时针旋转，I号重指针(2)产生向左的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向左倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针(2)顺时针旋转到达与飞行器中轴线(9)再次平行的位置时，即I号重指针(2)指向飞行器头部(I)时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零；当I号重指针(2)继续做顺时针旋转时，I号重指针(2)产生的偏移重力方向与I号重指针(2)在飞行器中轴线(9)左侧顺时针旋转时产生的偏移重力方向相反，即此时I号重指针(2)在飞行器中轴线(9)右侧作顺时针旋转并产生向右的偏移重力，使飞行器向右方向倾斜，从而使飞行器产生向右变轨前进，随着I号重指针(2)作顺时针方向旋转的角度逐渐增加，飞行器向右倾斜的角度也逐渐增大，飞行器向右变轨飞行的角度也逐渐增大，当I号重指针(2)旋转到与飞行器中轴线(9)第二次垂直的位置时，此时重指针产生向右的偏移重力最大，使飞行器发生向右倾斜的角度也最大，随着I号重指针(2)的继续顺时针旋转，I号重指针(2)产生向右的偏移重力又逐渐减小，使飞行器发生向右倾斜的角度也逐渐减小，当I号重指针(2)旋转到达与飞行器中轴线(9)再次平行的位置时，即I号重指针(2)重新回到起点位置时，重指针产生的偏移重力为零，使飞行器发生倾斜的角度也为零，此时I号重指针(2)顺时针旋转一周的时间为I号重指针(2)的旋转周期Tl ;其他重指针同时作与I号重指针(2)同方向的顺时针方向旋转，且旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律与I号重指针(2)旋转产生的重力偏移规律和对飞行器产生的倾斜规律一样；当所有的重指针同时按各重指针的旋转速度和旋转周期旋转时，产生的复合的偏移重力使飞行器的飞行发生偏移而形成曲线飞行，因为设定各重指针有一定的旋转规律，当所有的重指针在设定时间内、按照各自的旋转速度和旋转周期旋转各自的圈数后、同时回到起点的状态时，飞行器也就重新回归到原来做曲线飞行前的飞行轨道上飞行，即飞行器回归到飞行器发射点与攻击目标点之 间的点点连线轨道上飞行，然后再进入大气层攻击目标。
【文档编号】B64G1/34GK103910073SQ201410044391
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月5日 优先权日:2014年2月5日
【发明者】魏伯卿 申请人:魏伯卿