一种用于航天发动机的双向摇摆机构的制作方法

本发明涉及航天发动机技术领域，具体涉及一种用于航天发动机的双向摇摆机构。

背景技术：

随着航天事业的不断发展，航天发动机作为航天事业必不可少的产品，其设计和研制都受到严格的要求。正常情况下，航天发动机都是固定在支撑板上不动的，其推力方向也是不变的，但由于航天器姿态和轨态的控制需求，实现发动机推力方向发生变化将成为航天事业研究领域的重点。当前航天发动机推力变方向领域所面临的技术难点有：一、实现推力变方向的机构复杂；二、管路布置在摇摆机构的影响下更是纵横交错；三、摇摆机构实现所需要的扭矩比较大，容易带来较大的振动情况；四、扭矩的产生又增加了摆动机构的复杂程度等。

纵观现有摆动机构实现情况的研究，出现了许多不同种类实现情况的摆动机构，有：

一、一种左右摇摆机构的实现方式，该机构在转动轴的带动下转动，从而带动轴上与其相连的发动机电磁阀左右摆动，进而实现发动机推力方向上的变化；但这种实现机构采用外布置管路的形式，增加了管路布置的复杂形式，此外，该机构只能实现一个方向上的摆动，并不完全足以满足航天器姿态和轨态的控制要求。

二、一种数控万向摇摆机构，该机构在多个类似铰接链配合的传动方式下实现摆动，从而带动与其相连的发动机电磁阀全方位的摆动，进而实现发动机推力方向上的变化；但这种实现机构采用多处铰链结构配合的形式，增加了实现机构的复杂性，并且增加其摆动方向上控制的困难程度和管路布置的复杂程度。

现阶段航空发动机摆动的实现形式还存在许多的局限性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于航天发动机的双向摇摆机构，该用于航天发动机的双向摇摆机构通过简化推力变方向的实现、简化管路结构布置的形式、降低摆动过程中的振动以及减少扭矩实现的复杂程度，满足航天发动机在特定工况下实现相互垂直方向上的摇摆运动的要求。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种用于航天发动机的双向摇摆机构，包括十字架、固定支架一、支撑旋转块一、固定支架二、电机一、支撑旋转块二和电机二；所述十字架的a轴和c轴上分别对应固定设置有用于与底座支撑架固定连接的固定支架一和固定支架二，十字架的b轴和d轴上分别对应固定设置有用于与发动机电磁阀固定连接的支撑旋转块一和支撑旋转块二；电机一与固定支架二固定连接，且电机一的动力输出端与设置于c轴外端的承力方轴一固定连接；电机二与支撑旋转块二固定连接，且电机二的动力输出端与设置于d轴外端的承力方轴二固定连接。

所述十字架内部设置有燃料输送管路，且燃料输送管路的燃料轴入口设置在a轴上，燃料轴出口设置在d轴上。

所述燃料轴入口还与燃料输入管固定连接。

所述燃料轴出口与支撑旋转块二上的燃料出口相连接。

所述十字架内部设置有氧化剂输送管路，氧化剂输送管路的氧化剂轴入口设置在c轴上，氧化剂轴出口设置在b轴上。

所述氧化剂轴出口与支撑旋转块一上的氧化剂出口相连接。

所述氧化剂轴入口还与氧化剂输入管固定连接。

所述十字架内部设置有气体输送管路，且气体输送管路的气体轴入口设置在a轴上，气体轴出口设置在b轴上。

所述气体轴入口还与气体输入管固定连接。

气体轴出口与支撑旋转块一上的气体出口相连接。

本发明的有益效果在于：可以实现两个相互垂直方向上的摆动，并且在十字架上采用内部管路形式简化了摇摆机构的实现以及发动机管路的布置；此外，通过电机驱动能够提供较大的扭矩且降低扭矩实现带来的振动情况以及扭矩机构实现的复杂程度，有效地保证了发动机摇摆的实现功能，并且简化其功能实施方式，满足航天发动机在特定工况下实现相互垂直方向上的摇摆运动的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中十字架的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图中：1-燃料输入管，2-十字架，3-固定支架一，4-气体输入管，5-氧化剂出口，6-支撑旋转块一，7-氧化剂输入管，8-螺栓孔m，9-气体出口，10-固定支架二，11-电机一，12-燃料出口，13-支撑旋转块二，14-电机二，15-螺栓孔n，16-气体轴入口，17-气体轴出口，18-燃料轴入口，19-燃料轴出口，20-氧化剂轴入口，21-氧化剂轴出口，22-承力方轴一，23-承力方轴二，24-a轴，25-b轴，26-c轴，27-d轴。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1~3所示的一种用于航天发动机的双向摇摆机构，包括十字架2、固定支架一3、支撑旋转块一6、固定支架二10、电机一11、支撑旋转块二13和电机二14；所述十字架2的a轴24和c轴26上分别对应固定设置有用于与底座支撑架固定连接的固定支架一3和固定支架二10，十字架2的b轴25和d轴27上分别对应固定设置有用于与发动机电磁阀固定连接的支撑旋转块一6和支撑旋转块二13；电机一11与固定支架二10固定连接，且电机一11的动力输出端与设置于c轴26外端的承力方轴一22固定连接；电机二14与支撑旋转块二13固定连接，且电机二14的动力输出端与设置于d轴27外端的承力方轴二23固定连接。

所述十字架2上开有三路输送管路，其中第一道输送管路从气体轴入口16到气体轴出口17，另一道输送管路从燃料轴入口18到燃料轴出口19，还有一道输送管路从氧化剂轴入口20到氧化剂轴出口21。

所述十字架2内部的燃料输送管路的燃料轴入口18设置在a轴24上，燃料轴出口19设置在d轴27上。所述燃料轴入口18还与燃料输入管1固定连接。所述燃料轴出口19与支撑旋转块二13上的燃料出口12相连接。燃料输送管路的燃料输送路线为从燃料输入管1→燃料轴入口18→燃料轴出口19→燃料出口12，最后再通向发动机电磁阀燃料通道。

所述十字架2内部的氧化剂输送管路的氧化剂轴入口20设置在c轴26上，氧化剂轴出口21设置在b轴25上。所述氧化剂轴出口21与支撑旋转块一6上的氧化剂出口5相连接。所述氧化剂轴入口20还与氧化剂输入管7固定连接。氧化剂输送管路的氧化剂输送路线为从氧化剂输入管7→氧化剂轴入口20→氧化剂轴出口21→氧化剂出口5，最后再通向发动机电磁阀氧化剂通道。

所述十字架2内部的气体输送管路的气体轴入口16设置在a轴24上，气体轴出口17设置在b轴25上。所述气体轴入口16还与气体输入管4固定连接。气体轴出口17与支撑旋转块一6上的气体出口9相连接。气体输送管路的气体输送路线为从气体输入管4→气体轴入口16→气体轴出口17→气体出口9，最后再通向发动机电磁阀气体通道。

所述的电机一11的动力通过十字架2上的承力方轴一22传输给十字架2，带动十字架2前后摆动；所述的电机二14的动力通过十字架2上承力方轴二23传输给十字架2；由于十字架2固定住，导致其动力反带动电机二14和与其相连的支撑旋转块一6、发动机电磁阀和支撑旋转块二13一起绕十字架2另一轴旋转。

本发明的工作过程为：

前后摇摆时：电机一11输出的动力通过十字架2上的承力方轴一22传递给十字架2，从而带动十字架2一轴转动，进而带动另一轴做前后摆动；由于发动机电磁阀通过螺栓孔m8和螺栓孔n15安装在支撑旋转块一6和支撑旋转块二13上端，而发动机又安装在发动机电磁阀上，所以将带动发动机做前后的摇摆运动。

左右摇摆时：电机二14输出的动力通过十字架2上的承力方轴二23传递给十字架2，由于十字架2的一轴与固定支架一3和固定支架二10连接，使得另一轴转动不了，相当于十字架2、固定支架一3和固定支架二10在这一过程中为一个固定的整体，从而使得电机二14输出的动力只能反带动其自身转动；由于电机二14与支撑旋转块二13固定连接在一起，并且支撑旋转块一6和支撑旋转块二13通过螺栓孔m8和螺栓孔n15与上端的发动机电磁阀连接，而发动机又安装在发动机电磁阀上，所以将带动电机二14自身、支撑旋转块二13、发动机电磁阀、发动机和支撑旋转块一6一起做左右的摇摆运动。

本发明可以实现两个相互垂直方向上的摆动，并且在十字架上采用内部管路形式简化了摇摆机构的实现以及发动机管路的布置；此外，通过电机驱动能够提供较大的扭矩且降低扭矩实现带来的振动情况以及扭矩机构实现的复杂程度，有效地保证了发动机摇摆的实现功能，并且简化其功能实施方式，满足航天发动机在特定工况下实现相互垂直方向上的摇摆运动的要求。本发明实现了前后摇摆、左右摇摆以及简化了管路布置形式，并且其结构简单、无太大振动。