本发明属于矢量推进和控制技术领域，特别是涉及一种能够同时改变推力方向、推力大小和推力作用点的矢量推进系统。
背景技术：
矢量推进，也称矢量推力控制(tvc)，是飞机、火箭及其他飞行器通过改变其发动机方向以改变自身姿态和角速度的功能。对于火箭或弹道导弹等在大气层外运行的飞行器来说，空气动力控制面对它们的作用很小,所以矢量推进是这些航天器控制姿态的主要方式。对于飞机来说，矢量推进最初设计是为飞机提供垂直或短距起飞能力，并且，矢量推进可以使飞行器做出许多常规动力飞行器所无法完成的动作，对于一未装备矢量推进的飞行器来说，转向动作只能借助由空气动力驱动的操纵面完成，例如副翼；而对于装备了该矢量推进系统的飞机而言，转向操纵虽然也要借助这些控制面，但对其依赖程度大大减小。
推力矢量技术就是通过偏转发动机喷流的方向，从而获得额外操纵力矩的技术。我们知道，作用在飞机上的推力是一个有大小、有方向的量，这种量被称为矢量。然而，一般的飞机上，推力都顺飞机轴线朝前，方向并不能改变，所以我们为了强调这一技术中推力方向可变的特点，就将它称为推力矢量技术。采用推力矢量技术的飞机，则是通过喷管偏转，利用发动机产生的推力，获得多余的控制力矩，实现飞机的姿态控制。
采用推力矢量技术的飞机，则是通过喷管偏转，利用发动机产生的推力，获得多余的控制力矩，实现飞机的姿态控制。其突出特点是控制力矩与发动机紧密相关，而不受飞机本身姿态的影响。因此，可以保证在飞机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制飞机机动。第四代战斗机要求飞机要具有过失速机动能力，即大迎角下的机动能力。推力矢量技术恰恰能提供这一能力，是实现第四代战斗机战术、技术要求的必然选择。现有矢量推进系统基本上是通过改变推进装置的推力方向和推力大小的技术方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全要素矢量推进系统，能够通过一变结构机构同时改变推进装置的推力方向、推力大小和推力作用点的矢量推进技术，实现推进装置推力的全方位控制。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
全要素矢量推进系统，包括用于提供推力的推进装置，用于控制推进装置推力方向和推力作用点的变结构机构和用于固定变结构机构的载体；变结构机构包括：用于控制推进装置推力方向的旋转机构；用于控制推进装置推力作用点的摆动机构；所述旋转机构与摆动机构同步联动。
优选的，所述旋转机构与摆动机构同步联动构成行星机构。
优选的，所述变结构机构包括固定座；所述固定座固定有驱动装置；所述驱动装置的动力输出端固定有一摆动臂；所述摆动臂一端设置有旋转机构；所述旋转机构与摆动臂同步位移。
优选的，所述驱动装置的动力输出端驱动摆动臂摆动；所述摆动臂一端设置有第一齿轮组；所述摆动臂另一端设置有第二齿轮组；所述第一齿轮组驱动第二齿轮组；所述第二齿轮组驱动推进装置转动。
优选的，所述第一齿轮组包括第一锥齿轮、定轴和第二锥齿轮；所述第一锥齿轮与定轴固定配合；所述定轴固定在固定座上；所述第二锥齿轮与第一锥齿轮相互啮合；所述第二齿轮组包括第三锥齿轮、动轴和第四锥齿轮；所述第四锥齿轮与动轴固定配合；所述第三锥齿轮与第四锥齿轮相互啮合；所述动轴一端与推进装置连接；所述第二锥齿轮与第三锥齿轮通过传动轴连接。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过变结构机构同时控制推进装置的推力方向、推力大小和推力作用点，从而实现对推进装置推力的全方位控制。
2、本发明的变结构机构能够同时控制推进装置的摆动动作和旋转动作，形成一种行星轮系运动方式，具有控制灵活，结构稳定好。
3、本发明通过变结构机构来控制推进装置的推力变化，该变结构机构能够组合使用，应用范围广泛。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种全要素矢量推进系统图；
图2为变结构机构的原理图；
图3为实施例一的变结构机构的结构图；
图4为实施例一的变结构机构初始位置的结构示意图；
图5为实施例一的变结构机构摆动180°后的结构示意图；
图6为实施例二的变结构机构的结构图；
图7为实施例三的结构图；
图8为实施例四的结构图；
图9为实施例六的结构示意图；
图10为实施例七的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-固定座，2-第一齿轮箱，3-第二齿轮箱，4-推进装置，5-臂杆，6-驱动装置，7-第一连接器，8-第二连接器，9-传动轴，10-导轨滑块机构，11-连杆，12-环形液压缸，201-定轴，202-第一锥齿轮，203-第二锥齿轮，301-第三锥齿轮，302-第四锥齿轮，303-动轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示，本发明提供一种全要素矢量推进系统，包括用于提供推力的推进装置4，用于控制推进装置4推力方向和推力作用点的变结构机构和用于固定变结构机构的载体；变结构机构包括：用于控制推进装置4推力方向的旋转机构；用于控制推进装置4推力作用点的摆动机构；旋转机构与摆动机构联动。
变结构机构包括固定座1，通过固定座1固定在载体上；固定座1固定有驱动装置6；驱动装置6的动力输出端固定有一摆动臂；摆动臂一端设置有旋转机构；旋转机构与摆动臂同步位移。
载体包括航空器、航天器、潜航器和车辆，但不仅仅限于该领域。航空器包括飞行器、飞艇和滑翔机；航天器包括火箭；潜航器包括潜艇和潜水器；车辆包括路面行驶的汽车。
推进装置4包括以推动空气、水、等离子介质的发动机或火箭发动机，但不仅仅限于该发动机。
驱动装置6包括电动机、内燃机和外燃机，但不仅仅限于该领域。驱动装置6还配合有变速器。
请参阅图2所示，为变结构机构控制推进装置4运动的行星轮系原理，其中，推进装置4绕点b旋转，同时，点b绕点a摆动。由于推进装置4绕点b旋转，推进装置4的推力方向随着推进装置4的旋转而改变；推进装置4的推力作用点为点a处，推进装置4同时绕点a摆动，改变推进装置4的作用点。
其中，设备选用规格如下：
推进装置4采用jp70涵道风扇，电子调速bled电机单个2.6kg推力；
驱动装置6采用45kg*cm扭矩180°转动的pwm位置伺服舵机或环形液压缸；
固定座1采用u型钛合金槽板。
实施例一
请参阅图3所示，推进装置4与一组变结构机构配合的方式。
变结构机构包括固定座1；固定座1固定有驱动装置6；驱动装置6的输出端固定有第一连接器7；摆动臂一端固定在第一连接器7上，通过驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂另一端设置有动轴303；摆动臂在摆动的过程中，动轴303同时在旋转；固定座1采用u型槽板式金属结构。
摆动臂包括臂杆5，在臂杆5两端分别固定有第一齿轮箱2和第二齿轮箱3；驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂一端的第一齿轮箱2设置有第一齿轮组；摆动臂另一端的第二齿轮箱3设置有第二齿轮组；第一齿轮组驱动第二齿轮组；第二齿轮组驱动推进装置4转动。
第一齿轮组包括第一锥齿轮202、定轴201和第二锥齿轮203；第一锥齿轮202与定轴201固定配合；定轴201固定在固定座1上；第一齿轮箱2通过轴承配合在定轴201上，实现摆动臂的绕定轴201摆动；第二锥齿轮203与第一锥齿轮202相互啮合。
第二齿轮组包括第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302；第四锥齿轮302与动轴303固定配合；第三锥齿轮301与第四锥齿轮302相互啮合；动轴303一端固定有第二连接器8，推进装置4固定在第二连接器8上。通过第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302组成旋转机构，控制第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302的旋转动作。
第二锥齿轮203与第三锥齿轮301通过传动轴9连接。
当驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，摆动臂一端的第一齿轮箱2内，第一锥齿轮202驱动第二锥齿轮203转动，然后第二锥齿轮203与第三锥齿轮301同步，第三锥齿轮301驱动第四锥齿轮302转动，最后第四锥齿轮302带动动轴303转动，同时，动轴303输出动力带动推进装置4旋转，进而，改变推进装置4的推力方向和推力的作用点。
如图4所示，为推进装置4与变结构机构的初始位置。变结构机构的摆动臂轴向与推进装置4轴向为相互平行的位置。
如图5所示，相对于图4的初始位置，推进装置4转动90°；同时，变结构机构的摆动臂摆动180°。变结构机构的摆动臂轴向与推进装置4轴向为相互垂直的位置。
上述的技术方案，通过第一齿轮组和第二齿轮组实现变结构机构的旋转机构与摆动机构，及其联动，同样可以替换成同步带传动或链子传动，但不仅仅限于该技术领域。
具体的实现方式为：
同步带传动：在定轴201和动轴303上分别设置一同步带轮，在同步带轮上配合皮带，用于定轴201和动轴303之间的传动，当驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，定轴201以及定轴201上的带轮为固定不动的结构，皮带随着摆动臂的摆动，驱动动轴303上的带轮转动，进而驱动动轴303转动。
链子传动：在定轴201和动轴303上分别设置一链轮，在链轮上配合一链子，用于定轴201和动轴303之间的传动，当驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，定轴201以及定轴201上的链轮为固定不动的结构，链子随着摆动臂的摆动，驱动动轴303上的链轮转动，进而驱动动轴303转动。
实施例二
如图6所示，推进装置4与一组变结构机构配合的方式。
变结构机构包括固定座1；固定座1固定有驱动装置6；驱动装置6的输出端固定有第一连接器7；摆动臂一端固定在第一连接器7上，通过驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂另一端设置有动轴303；旋转机构与摆动臂同步位移；固定座1采用u型槽板式金属结构；通过固定座1将变结构机构固定在载体上。
摆动臂包括臂杆5，在臂杆5两端分别固定有第一齿轮箱2和第二齿轮箱3；驱动装置6驱动摆动臂摆动；第二齿轮箱3与另一驱动装置6配合。
第一齿轮箱2包括定轴201；第一齿轮箱2与定轴201固定配合；定轴201通过轴承固定在固定座1上；第一齿轮箱2通过轴承配合在定轴201上，实现摆动臂的绕定轴201摆动；
第二齿轮箱3包括动轴303；第二齿轮箱3与动轴303固定配合；动轴303一端固定有第二连接器8，推进装置4固定在第二连接器8上；动轴303另一端与另一驱动装置6配合，通过驱动动轴303驱动推进装置4的转动。
第一齿轮箱2和第二齿轮箱3分别与一驱动装置6配合。
当一驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，同时，另一驱动装置6驱动摆动臂一端的推进装置4转动，进而，实现同时改变推进装置4的推力方向和推力的作用点的技术。
实施例三
如图7所示，推进装置4与两组变结构机构配合的方式。在推进装置4的周侧对称布置两变结构机构，通过两组变结构机构来控制推进装置4的推力方向和推力作用点，具有结构稳定性好，两组变结构机构采用如实施例一所述的结构，变结构机构包括固定座1；固定座1固定有驱动装置6；驱动装置6的输出端固定有第一连接器7；摆动臂一端固定在第一连接器7上，通过驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂另一端设置有动轴303；摆动臂在摆动的过程中，动轴303同时在旋转；固定座1采用u型槽板式金属结构。
摆动臂包括臂杆5，在臂杆5两端分别固定有第一齿轮箱2和第二齿轮箱3；驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂一端的第一齿轮箱2设置有第一齿轮组；摆动臂另一端的第二齿轮箱3设置有第二齿轮组；第一齿轮组驱动第二齿轮组；第二齿轮组驱动推进装置4转动。
第一齿轮组包括第一锥齿轮202、定轴201和第二锥齿轮203；第一锥齿轮202与定轴201固定配合；定轴201固定在固定座1上；第一齿轮箱2通过轴承配合在定轴201上，实现摆动臂的绕定轴201摆动；第二锥齿轮203与第一锥齿轮202相互啮合。
第二齿轮组包括第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302；第四锥齿轮302与动轴303固定配合；第三锥齿轮301与第四锥齿轮302相互啮合；动轴303一端固定有第二连接器8，推进装置4固定在第二连接器8上。通过第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302组成旋转机构，控制第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302的旋转动作。
第二锥齿轮203与第三锥齿轮301通过传动轴9连接。
当驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，摆动臂一端的第一齿轮箱2内，第一锥齿轮202驱动第二锥齿轮203转动，然后第二锥齿轮203与第三锥齿轮301同步，第三锥齿轮301驱动第四锥齿轮302转动，最后第四锥齿轮302带动动轴303转动，同时，动轴303输出动力带动推进装置4旋转，进而，改变推进装置4的推力方向和推力的作用点。
实施例四
如图8所示，推进装置4与两组变结构机构配合的方式。在推进装置4的周侧对称布置两变结构机构，通过两组变结构机构来控制推进装置4的推力方向和推力作用点，具有结构稳定性好，两组变结构机构采用如实施例二所述的结构，变结构机构包括固定座1；固定座1固定有驱动装置6；驱动装置6的输出端固定有第一连接器7；摆动臂一端固定在第一连接器7上，通过驱动装置6驱动摆动臂摆动；摆动臂另一端设置有动轴303；旋转机构与摆动臂同步位移；固定座1采用u型槽板式金属结构；通过固定座1将变结构机构固定在载体上。
摆动臂包括臂杆5，在臂杆5两端分别固定有第一齿轮箱2和第二齿轮箱3；驱动装置6驱动摆动臂摆动；第二齿轮箱3与另一驱动装置6配合。
第一齿轮箱2包括定轴201；第一齿轮箱2与定轴201固定配合；定轴201通过轴承固定在固定座1上；第一齿轮箱2通过轴承配合在定轴201上，实现摆动臂的绕定轴201摆动；
第二齿轮箱3包括动轴303；第二齿轮箱3与动轴303固定配合；动轴303一端固定有第二连接器8，推进装置4固定在第二连接器8上；动轴303另一端与另一驱动装置6配合，通过驱动动轴303驱动推进装置4的转动。
第一齿轮箱2和第二齿轮箱3分别与一驱动装置6配合。
当一驱动装置6驱动摆动臂绕定轴201摆动时，同时，另一驱动装置6驱动摆动臂一端的推进装置4转动。
实施例五
推进装置4与两组变结构机构配合的方式。在推进装置4的周侧对称布置两变结构机构，通过两组变结构机构来控制推进装置4的推力方向和推力作用点，具有结构稳定性好，便于控制，一组变结构机构采用如实施例一所述的结构，另一组变结构机构采用如实施例二所述的结构。
实施例六
如图9所示，推进装置4与一组变结构机构配合的方式。
变结构机构包括旋转机构与摆动机构。
其中，摆动机构包括摆动臂和驱动摆动臂的连杆机构；摆动臂包括臂杆5，臂杆5一端固定有第二齿轮箱3，臂杆5的另一端通过铰接的方式固定在一固定座1上；在第二齿轮箱3上配合有一驱动装置6；第二齿轮箱3内设置有动轴303，驱动装置6驱动动轴303转动，动轴303与一推进装置4连接；臂杆5上固定有一导轨滑块机构10，导轨滑块机构10上的滑块上铰接有一连杆11，连杆11一端连接与另一驱动装置6的动力输出端连接，驱动装置6固定在另一固定座1上。
其中，一驱动装置6、动轴303和第二齿轮箱3构成旋转机构。
固定座1固定在载体上，连杆11在一驱动装置6的驱动下摆动，连杆11通过与臂杆5上的导轨滑块机构10配合，驱动臂杆5摆动，在臂杆5摆动摆动的同时，摆动臂一端的驱动装置6驱动推进装置4转动。
实施例七
请参阅图10所示，推进装置4与一组变结构机构配合的方式。
变结构机构包括固定座1和基座1-1；基座1-1上固定有驱动装置6；驱动装置6采用环形液压缸12，固定座1上设置有第一连接器7，环形液压缸12的液压杆端部与第一连接器7活动连接；摆动臂一端固定在第一连接器7上，通过环形液压缸12驱动摆动臂摆动；摆动臂另一端设置有动轴303；摆动臂在摆动的过程中，动轴303同时在旋转；固定座1采用u型槽板式金属结构。基座1-1为一矩形框架，基座1-1一端面固定在载体上，固定座1固定在基座1-1的另一端面上。
专利201620393614.5公开了《一种环形液压缸》。
摆动臂包括臂杆5，在臂杆5两端分别固定有第一齿轮箱2和第二齿轮箱3；环形液压缸12驱动摆动臂摆动；摆动臂一端的第一齿轮箱2设置有第一齿轮组；摆动臂另一端的第二齿轮箱3设置有第二齿轮组；第一齿轮组驱动第二齿轮组；第二齿轮组驱动推进装置4转动。
第一齿轮组包括第一锥齿轮202、定轴201和第二锥齿轮203；第一锥齿轮202与定轴201固定配合；定轴201固定在固定座1上；第一齿轮箱2通过轴承配合在定轴201上，实现摆动臂的绕定轴201摆动；第二锥齿轮203与第一锥齿轮202相互啮合。
第二齿轮组包括第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302；第四锥齿轮302与动轴303固定配合；第三锥齿轮301与第四锥齿轮302相互啮合；动轴303一端固定有第二连接器8，推进装置4固定在第二连接器8上。通过第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302组成旋转机构，控制第三锥齿轮301、动轴303和第四锥齿轮302的旋转动作。
第二锥齿轮203与第三锥齿轮301通过传动轴9连接。
当环形液压缸12驱动摆动臂绕定轴201摆动时，摆动臂一端的第一齿轮箱2内，第一锥齿轮202驱动第二锥齿轮203转动，然后第二锥齿轮203与第三锥齿轮301同步，第三锥齿轮301驱动第四锥齿轮302转动，最后第四锥齿轮302带动动轴303转动，同时，动轴303输出动力带动推进装置4旋转，进而，改变推进装置4的推力方向和推力的作用点。
具体动作方式为，环形液压缸12通过基座1-1固定在载体上，摆动臂与固定座1转动连接，环形液压缸12的液压杆与摆动臂铰接，驱动摆动臂绕固定座1摆动，摆动臂摆动的同时采用实施例一中所述的方案对推进装置4进行旋转驱动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。