【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器设计领域，特别是一种基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构。
技术介绍
1、飞行器初始发射时，速度低，空气舵舵效低，初始快速拐弯主要依靠燃气舵面改变发动机喷流方向来实现。从降低成本、减小尺寸的角度，燃气舵面一般不单独设计驱动机构，而是通过联动机构与空气舵面的驱动机构连接，通过空气舵面的驱动机构带动燃气舵面偏转。这就要求在飞行器发射后某段时间内空气舵面和燃气舵面联动，控制飞行器快速拐弯；在飞行器拐弯到位后，联动机构解锁，空气舵面与燃气舵面相互独立运动，燃气舵面在燃气流作用下保持零位状态，空气舵跟随舵指令信号偏转。
2、传统空气舵和燃气舵联动解锁机构一般为拔销器等火工品机构，是一次性产品，，装调过程中无法测试，且价格较为昂贵；另外一种技术方案为电磁型拔销装置，该方案可以重复测试，在联动/解锁状态均需要长时间持续通电保持，且锁定力较小，复杂工况下工作可靠性低。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：解决空气舵与燃气舵联动解锁机构的可靠性和可测试性，提供了一种基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，是一种可重复使用的非火工型联动解锁机构，仅需短时通电，在失电状态可保持高可靠的联动状态和解锁状态，锁定力足够大，并且可以实现重复测试。
2、本专利技术的技术解决方案是：提供一种基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，设计为两级结构，驱动级、输出级共同设置于一个壳体内，壳体中设置左右并列的输出级活塞腔和驱动级活塞腔，两个活塞腔之间壁面开设有钢球运
3、输出级活塞腔腔内设置有输出活塞，腔体一端的壳壁上开有通孔，供输出活塞进出，输出活塞与开孔端之间设置有第一弹性体，沿腔体轴向产生弹性力；
4、驱动级活塞腔内两端分别安装有电磁线圈，两个电磁线圈之间设置有驱动活塞，驱动活塞的两端安装有磁场方向相反的永磁体，与两个电磁线圈分别组成冗余驱动结构，一端吸合，另一端排斥；驱动级活塞腔内还安装有第二弹性体，第二弹性体相对于驱动活塞的安装方向与第一弹性体相对于输出活塞的方向相同；
5、驱动活塞在两端电磁力与第二弹性体弹性力的配合作用下，沿驱动级活塞腔运动，使钢球在钢球运动腔中水平移动，控制输出活塞锁定或解锁，输出活塞在第一弹性体弹性力驱动下运动，从联动状态经过解锁过程达到解锁状态，实现空气舵与燃气舵的联动与解锁状态切换。
6、进一步，联动解锁机构仅在解锁过程中需要通电，联动状态和解锁状态均为失电；
7、联动解锁机构在联动状态时，驱动活塞在第二弹性体作用下处于初始位置保持静止，依靠钢球和驱动活塞配合，锁定输出活塞，使输出活塞保持伸出输出级活塞腔，控制空气舵和燃气舵联动；
8、联动解锁机构解锁过程中，两端电磁线圈通电，驱动活塞在电磁场作用下克服第二弹性体作用力发生运动，运动到位后，钢球限位解除，输出活塞在第一弹性体作用下推动钢球发生水平移动，输出活塞解锁，同时驱动活塞锁定，输出活塞由外向内运动至完全进入输出级活塞腔；两端电磁线圈断电，驱动活塞在第二弹性体作用下，推动钢球反方向水平移动，重新锁定输出活塞，同时驱动活塞解锁，恢复至初始位置，完成空气舵和燃气舵解锁；
9、联动解锁机构在解锁状态时，第一弹性体和钢球作为解锁状态的冗余锁定结构，共同提供锁定保持力，将输出活塞锁定于输出级活塞腔内，驱动活塞在第二弹性体作用下处于初始位置保持静止。
10、进一步，联动解锁机构解锁过程中，驱动活塞沿驱动级活塞腔往复运动，输出活塞沿输出级活塞腔单向运动。
11、进一步，所述输出活塞为变直径圆柱体结构，第一段为销轴结构，进出于输出级活塞腔的通孔，用于控制空气舵和燃气舵的联动和解锁；第二段为活塞主体，与输出级活塞腔配合，在腔内运动，活塞主体外壁面设置有第一环形凹槽；第三段为与第一环形凹槽直径相同的圆柱段；圆柱段与钢球配合，实现联动状态时输出活塞的锁定；第一环形凹槽与钢球配合，实现解锁状态时输出活塞的锁定；
12、所述驱动活塞也为变直径圆柱体结构，外壁面设置有第二环形凹槽，与钢球配合，用于实现输出活塞解锁，同时锁定驱动活塞；
13、输出活塞和驱动活塞的直径变化处均采用锥段过渡，在相贯处进行圆滑过渡处理，使输出活塞和驱动活塞在活塞腔内运动时，对钢球产生水平推力，令钢球向预定方向运动。
14、进一步，在驱动活塞的两端设置有永磁体安装孔和安装孔，两个永磁体固定于安装孔和安装孔内。
15、进一步，输出级活塞腔内与开孔端相对的一侧，安装有缓冲垫，驱动级活塞腔内两端分别安装有缓冲垫、缓冲垫，减少状态切换时输出活塞和驱动活塞的冲击力。
16、进一步，缓冲垫为绝缘材料，缓冲垫内设置两个分立的簧片槽和簧片槽，槽内分别安装两个簧片；机构处于联动状态时，两个簧片为绝缘状态；解锁过程结束后，在输出活塞作用下，簧片变形回缩到槽内，输出活塞与两个簧片接触，使两个簧片导通，两个簧片分别通过引出线将信号传递至控制器，反馈机构工作状态。
17、进一步，输出级活塞腔内，将缓冲垫固定安装于在螺套孔内；驱动级活塞腔内，一端在螺套孔内依次固定安装一个电磁线圈和缓冲垫，另一端对称地在螺套孔内依次固定安装另一个电磁线圈和缓冲垫。
18、进一步，螺套和缓冲垫中间分别设置通孔，用于复位输出活塞；螺套和缓冲垫中间分别设置通孔，用于复位驱动活塞；
19、通过外部工装操作，实现解锁状态和联动状态手动切换，使联动解锁机构实现可重复使用。
20、进一步，第一弹性体和第二弹性体在伸长状态下，对输出活塞和驱动活塞的作用力大于联动解锁机构在最大过载条件下输出活塞和驱动活塞产生的惯性力，并留有足够裕度，设计裕度量取.倍。
21、进一步，电磁线圈供电电压小于24v。
22、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
23、(1)与现有技术方案相比，本专利技术采用两级结构方案实现联动解锁控制，取代了传统火工型和电磁型一级联动解锁机构。其中，驱动级为线圈通电，驱动控制状态切换，输出级基于钢球锁原理和弹性元件，实现解锁状态锁定结构的冗余设计，实现大负载工况输出活塞锁定状态的可靠锁定，解决了现有技术方案锁定保持力小、长时间通电、无法重复测试的难题，实现驱动级依靠低压小信号驱动，在输出级获得大功率输出锁定力的效果，依靠钢球和第一弹性体共同作用，实现大负载工况输出活塞的锁定，有效提高了复杂工况下工作可靠度。
24、(2)本专利技术采用失电型联动解锁状态锁定方案，联动和解锁状态锁定保持均为失电状态，工作过程中仅在状态切换时需要对电磁线圈短时通电，形成驱动信号，联动和解锁状态均为失电状态的机械锁定结构。通过设置钢球和弹性体共同锁定输出活塞，提高了长时间、振动冲击等复杂工况下机构工作性能，避免了电磁型机构需要长时间通电、锁定保持力小和不可靠的问题。
25、(3)本专利技术设置了双电磁线圈和双永磁体的冗余驱动结构，状态切换时，两个电磁线圈同时通电，分别与两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：设计为两级结构，驱动级、输出级共同设置于一个壳体(1)内，壳体(1)中设置左右并列的输出级活塞腔(101)和驱动级活塞腔(102)，两个活塞腔之间壁面开设有钢球运动腔(103)，容纳钢球(8)；
2.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：联动解锁机构仅在解锁过程中需要通电，联动状态和解锁状态均为失电；
3.根据权利要求2所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：联动解锁机构解锁过程中，驱动活塞(9)沿驱动级活塞腔(102)往复运动，输出活塞(2)沿输出级活塞腔(101)单向运动。
4.根据权利要求2所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：在驱动活塞(9)的两端设置有永磁体安装孔(901)和安装孔(903)，两个永磁体(10)固定于安装孔(901)和安装孔(903)内。
6.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵
7.根据权利要求6所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：缓冲垫(4)为绝缘材料，缓冲垫(4)内设置两个分立的簧片槽(401)和簧片槽(403)，槽内分别安装两个簧片(3)；机构处于联动状态时，两个簧片(3)为绝缘状态；解锁过程结束后，在输出活塞(2)作用下，簧片(3)变形回缩到槽内，输出活塞(2)与两个簧片(3)接触，使两个簧片(3)导通，两个簧片(3)分别通过引出线将信号传递至控制器，反馈机构工作状态。
8.根据权利要求6所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：输出级活塞腔(101)内，将缓冲垫(4)固定安装于在螺套(5)孔内；驱动级活塞腔(102)内，一端在螺套(14)孔内依次固定安装一个电磁线圈(13)和缓冲垫(11)，另一端对称地在螺套(15)孔内依次固定安装另一个电磁线圈(13)和缓冲垫(12)。
9.根据权利要求8所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：螺套(5)和缓冲垫(4)中间分别设置通孔，用于复位输出活塞(2)；螺套(14)和缓冲垫(11)中间分别设置通孔，用于复位驱动活塞(9)；通过外部工装操作，实现解锁状态和联动状态手动切换，使联动解锁机构实现可重复使用。
10.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：第一弹性体(6)和第二弹性体(7)在伸长状态下，对输出活塞(2)和驱动活塞(9)的作用力大于联动解锁机构在最大过载条件下输出活塞(2)和驱动活塞(9)产生的惯性力，并留有足够裕度，设计裕度量取1.5倍。
...【技术特征摘要】
1.一种基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：设计为两级结构，驱动级、输出级共同设置于一个壳体(1)内，壳体(1)中设置左右并列的输出级活塞腔(101)和驱动级活塞腔(102)，两个活塞腔之间壁面开设有钢球运动腔(103)，容纳钢球(8)；
2.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：联动解锁机构仅在解锁过程中需要通电，联动状态和解锁状态均为失电；
3.根据权利要求2所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：联动解锁机构解锁过程中，驱动活塞(9)沿驱动级活塞腔(102)往复运动，输出活塞(2)沿输出级活塞腔(101)单向运动。
4.根据权利要求2所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：在驱动活塞(9)的两端设置有永磁体安装孔(901)和安装孔(903)，两个永磁体(10)固定于安装孔(901)和安装孔(903)内。
6.根据权利要求1所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在于：输出级活塞腔(101)内与开孔端相对的一侧，安装有缓冲垫(4)，驱动级活塞腔(102)内两端分别安装有缓冲垫(11)、缓冲垫(12)，减少状态切换时输出活塞(2)和驱动活塞(9)的冲击力。
7.根据权利要求6所述的基于钢球锁的空气舵与燃气舵联动解锁机构，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜方辉，黄民昌，李兴勇，蒋苏苏，罗明亮，方李，陶涛，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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