擺動發動機

擺動發動機是指整台發動機或推力室可繞轉軸擺動的火箭發動機。擺動發動機提供推力矢量控制力矩。它可由兩台以上的發動機並聯組成機組，或由一台渦輪泵洪應4台可擺動的推力室組成四推力室發動機。

基本介紹

• 中文名：擺動發動機
• 外文名：swing engine
• 學科：航空工程
• 領域：航空航天
• 範圍：部件設計
• 屬性：火箭發動機

簡介

擺動發動機又稱搖擺發動機。整台發動機或推力室可繞轉軸擺動的火箭發動機。擺動發動機提供推力矢量控制力矩。它可由兩台以上的發動機並聯組成機組，或由一台渦輪泵洪應4台可擺動的推力室組成四推力室發動機。擺動發動機可分為低壓泵前整機擺動和高壓泵後推力室擺動兩種。固體火箭發動機常用噴管擺動進行推力矢量控制。擺動發動機提供的控制力矩大，發動機比沖幾乎役有損失、在液體火箭上被廣泛套用。發動機通過萬向節(常平座)或萬向架(常平架)與發動機機架或彈體承力構件連線，起搖擺與傳遞推力的作用。

搖擺式發動機的工作原理

英國發明了一種楔型活塞，工作時搖擺活動的發動機。這種發動機的活塞工作時不是上下運動，而是像擺鐘式的向兩邊搖擺，使固定在飛輪上的曲軸旋轉。這種新穎的發動機只需3個活動部件：一副活塞、一根曲軸和一個飛輪。與普通發動機相比，該機燃料可節省一半，體積縮小為八分之一，製造成本只有五分之一。

框架式雙向搖擺發動機的提出背景

我國運載火箭三級主發動機是在兩台電液伺服系統的共同作用下，通過作動器實現發動機雙向擺動，美國Peacekeeper彈道飛彈第四級為實現彈道平移機動也採用搖擺推力室，這些都是改變推力的方向，使發動機的推力在其主軸的垂直方向產生側向分力，形成控制力和控制力矩，實現太空飛行器軌道改變。此外，提供發動機搖擺採用的液壓伺服機構，關鍵部件電液伺服閥性能要求高、加工調試周期長、成本高，伺服閥對油液中的污染物比較敏感，提供相同功率需要伺服機構的質量大，這些因素都制約液壓伺服機構在太空飛行器上的套用。為解決發動機綜合擺角小的問題，提出框架式結構的發動機雙向搖擺的方案。

雙向搖擺發動機的框架結構

雙向搖擺發動機的框架式結構類似於陀螺儀，將兩台伺服系統分別安裝在框架上和飛行器本體上，其轉動軸分別與發動機搖擺軸和框架軸相連線，發動機通過軸承連線在框架上。

雙向搖擺發動機的控制原理

驅動發動機雙向搖擺的兩台電機安裝在相互垂直的方向上，分別提供俯仰和偏航兩個方向的轉動控制力矩，兩套伺服系統組成和原理相似，主要由動力部分、反饋環節、控制器三大部分組成。來自控制系統計算機的模擬指令電壓u，與輸出軸相連的角度感測器輸出的反饋電壓相減產生誤差信號，經過控制算法得出輸出量，並進行放大。最後通過輸出口送給電機驅動器，產生電機的驅動電流。電機按控制量的大小和極性轉動，並通過減速器使輸出軸產生相應的力矩和速度。發動機或框架通過輸出連線機構與伺服系統相連，發動機或框架的擺

動使角度感測器產生反饋電壓的變化，使誤差信號減小，從而形成位置負反饋，實現發動機(框架)按照指令規定的運動特性擺動，即達到發動機(框架)擺動跟蹤指令變化之目的。