氣動舵機是智慧型化彈藥的執行機構，其作用是根據控制信號的要求，操縱舵面偏轉產生操縱飛彈運動的控制力矩，其能源形式為氣動類型。根據氣源形式，氣動舵機可分為冷氣舵機、燃氣舵機、衝壓式舵機
基本介紹
- 中文名：氣動舵機
- 外文名：Pneumatic servo
- 能源形式：氣動類型
- 分類：冷氣式、燃氣式和衝壓式舵機
- 特點：回響快速
- 套用對象：飛彈
分類,冷氣舵機,燃氣舵機,制飛彈藥衝壓式執行機構,氣動舵機伺服機構特點,
分類
氣動舵機根據氣源形式可分為冷氣舵機、燃氣舵機、衝壓式舵機。按照伺服閥分類，有滑閥式、球閥式、噴嘴/擋板閥式、射流管式舵機。按照控制方式，可分為線性、繼電式和脈寬調製式舵機。
冷氣舵機
冷氣舵機的系統原理冷氣舵機的力矩、轉動慣量比較大；靈敏度較高，回響速度較快；結構簡單，成本較低；體積小，質量小；採用壓縮冷氣作為能源便於長期貯存；冷氣乾淨無腐蝕作用，因而可靠性高；對污染不太敏感。但效率低(一般不超過30%)，工作時間較短。由於氣體的可壓縮性而承受負載剛性差，頻帶較窄。通過加大作動筒直徑，提高氣源壓力，可以提高舵機截止頻率從而提高其負載特性。冷氣舵機一般用於工作時間較短的中程和近程飛彈上。
燃氣舵機
燃氣舵機採用固體火藥緩燃氣體為能源來驅動飛彈舵面運動。右圖2是一種燃氣型繼電控制舵機。其工作過程如下：在舵機開始工作前，先給舵機加溫系統供電，以保證燃氣發生器的火藥柱有適當的溫度。接著以直流27 V的電壓點燃火藥柱，燃氣發生器工作，氣源處的高壓氣體通過節流塞經舵機的氣缸、電磁閥3和19中的噴嘴8和電磁閥殼體上的四個小孔，排泄到大氣中。
燃氣舵機
燃氣舵機當電磁閥3和電磁閥19都沒有電流信號時(即I1=I2=0)，舵機本體兩個氣缸中的進氣量和排氣量相等，兩個氣缸中的氣壓也相等(即p1=p2)，此時，舵面保持中位。
由於舵機是繼電控制的，當電磁閥3有控制信號時，電磁閥19中便沒有控制信號。這時，由於電磁閥3通入控制信號電流，產生電磁力作用，使電磁閥3中的銜鐵4往噴嘴8的方向運動。電磁閥中的銜鐵4帶動閥針7運動的結果是，閥針7將噴嘴8堵塞，造成氣缸中壓力(p1)突然增高，而另一個氣缸壓力不變。因此，舵面很快在順時針方向轉動到最大角度位置。阻尼器由於12與舵臂相連線，緩衝了舵面運動的速度，所以產生阻尼效應。
同理，如果給電磁閥19供以控制信號，則電磁閥3的控制電流為零。此時舵面逆時針方向轉動到最大角度位置。
圖中恆壓閥門組件18是一個恆壓保險機構，它保證燃氣發生器的氣源壓力不超過7.09275 MPa(70 atm)。當氣源壓力小於7.09275 MPa(70 atm)時，組件的閥門關閉；當氣源壓力超過7.09275 MPa(70 atm)時，閥門打開，使高壓燃氣的一部分從閥門組件的閥門排出，使壓力峰大大降低，達到恆壓和保險作用。
燃氣舵機結構緊湊、相對質量小，但工作時間較短，需用耐高溫材料。由於燃氣灰渣會影響舵機的工作精度、快速性和可靠性，為此，需設定多層密封過濾裝置。燃氣舵機多用於小型近程飛彈上。
制飛彈藥衝壓式執行機構
衝壓式舵機執行機構是一種20世紀70年代新發展起來的技術，已經成功套用在俄羅斯一些反坦克飛彈和炮射飛彈中。
衝壓式舵機工作原理
衝壓式舵機工作原理飛彈在大氣中飛行時引入高速氣流轉換而成的滯止壓力，作為舵機控制執行機構的工作能源，這種形式的能源稱為衝壓式能源，採用衝壓式能源的舵機稱為衝壓式舵機。衝壓式舵機取消了一般氣動舵機系統的能源部件，如壓縮氣瓶、電爆閥、減壓閥、燃氣發生器、過濾器等，因而質量、體積大大減小，成本降低，系統簡單，減少了飛彈系統能源需求。衝壓式能源壓力的高低與飛行速度成正比，從而使舵機的負載力矩與飛行速度相匹配。衝壓式舵機執行機構工作原理如右圖3所示。
由於衝壓式舵機系統一般是由彈體頭部的進氣口引入大氣流的，故大都採用鴨式舵氣動布局。
套用衝壓式舵機執行機構，一般須要求飛彈速度大於1.5 Ma，否則，供氣壓力達不到要求。衝壓式舵機用於長時間飛行的飛彈時，有系統簡單、節省能源、質量輕、體積小的優點。但在助推階段，由於阻力較大而造成射程損失，需增加發動機裝藥質量以提高其推力；為了進行控制，需要有一個替換能源(如一個小冷氣瓶)，這些多少使衝壓式執行機構的優勢有所減弱。
氣動舵機伺服機構特點
（1）回響較快，一般說來，氣動伺服機構比直控式電動伺服機構回響快，速度剛度大；比液壓伺服機構回響慢，速度剛度小；速度剛度反映負載波動引起輸出速度的變化，一般用單位速度變化所需作用在輸出軸上扭矩的大小來表示。
（2）溫度變化影響小。因為氣體粘性很小，溫度對粘性的影響在氣動系統中常可以忽略不計，故溫度變化對伺服機構的工作性能沒有顯著影響，特別適用於高溫環境。
（3）適用於有防水，防爆，防油要求的自動控制系統。
（4）能量的儲藏和傳輸簡單。
（5）易於做到體積小，重量輕，機構簡單，性能可靠，比功率大。
（6）氣體的可壓縮性將大幅度降低系統的固有頻率，容易產生低頻振盪。使用時需考慮氣體供給系統中的除塵，乾燥和潤滑等問題。
