本發明涉及航空航天，具體為一種航空航天多向動力轉機驅動方法。

背景技術：

1、航空航天技術作為人類探索宇宙、實現空間利用的重要手段，近年來取得了快速的發展，在航空航天飛行任務中，飛行器需要執行各種復雜且多變的操作，如軌道轉移、空間對接、姿態調整等，這些操作不僅要求飛行器具備高精度的導航與控制能力，還對其動力系統的靈活性和高效性提出了極高的要求，多向動力轉機驅動技術作為飛行器動力系統的核心組成部分，對于實現飛行器的姿態調整、動力輸出方向控制等關鍵功能具有至關重要的作用。

2、然而，傳統的動力轉機驅動方式在航空航天領域的應用中，面臨著諸多挑戰，一方面，傳統的驅動方式往往無法實現全向靈活轉動，驅動角度范圍有限，難以滿足飛行器在復雜飛行任務中對姿態調整的高精度要求，另一方面，傳統驅動方式在多向切換時響應速度慢，無法迅速適應飛行器在緊急狀況下快速調整姿態的需求，此外，不同方向的動力輸出效率波動較大，這不僅影響了飛行器的整體飛行性能，還增加了能源浪費，降低了飛行任務的執行效率，并且現有的飛行器能量存儲與利用方式在面對瞬間大功率輸出需求以及有效回收利用轉機運行過程中產生的多余機械能方面存在明顯短板，這進一步限制了飛行器操控性能與任務執行能力的提升。

3、針對上述問題，有必要對現有的航空航天多向動力轉機驅動方法進行優化，通過精準的動力分配算法、高精度的轉向調節機構以及獨特的能量轉換與管理方式，實現了飛行器在復雜飛行任務中的多向驅動靈活性和動力輸出穩定性，因此，開發一種能夠綜合實現上述特點的一種航空航天多向動力轉機驅動方法具有重要意義。

技術實現思路

1、本發明的目的就是為了彌補現有技術的不足，提供了一種航空航天多向動力轉機驅動方法，它能夠通過精準的控制算法結合各動力單元的合理布局與高精度轉向調節機構，實現了360度全向的動力輸出與轉機轉向操作，且轉向精度可控制在極小的范圍內，從而極大地提升了航空航天飛行器的姿態調整和動力應用的靈活性，同時，本發明還通過精確的動力分配算法以及實時的運行狀態監測與調整機制，有效避免了動力單元之間的動力沖突與浪費，保障了動力輸出的高效性和穩定性，此外，獨特的能量轉換與管理方式使得本發明能夠充分利用轉機運行過程中的多余機械能進行高效存儲，并在需要時快速、可靠地將化學能轉換回機械能輔助驅動，進一步增強了飛行器在復雜多變飛行環境中的動力保障靈活性與穩定性。

2、本發明為解決上述技術問題，提供如下技術方案：一種航空航天多向動力轉機驅動方法，該方法包括以下具體步驟：

3、動力單元預配置：根據航空航天飛行器的具體任務需求、整體性能參數以及預期的運行工況，選擇動力單元，并確定各動力單元的數量以及在轉機基座周圍的空間布局方式，采用可離合的聯軸器將其與轉機主驅動軸進行連接；

4、目標方向確定與動力分配：通過飛行器上搭載的高精度姿態傳感器實時獲取飛行器當前的姿態數據，并將這些數據傳輸至中央控制單元，中央控制單元依據預設的空間向量分解算法結合三角函數關系，對當前獲取的姿態數據與所需達到的目標姿態進行對比分析，把目標方向矢量按照各動力單元布局的相對角度關系進行分解，從而計算出每個動力單元在當前任務需求下應提供的動力大小占比；

5、轉向調節與動力耦合：根據計算出的動力分配結果，中央控制單元控制各動力單元輸出軸與轉機主驅動軸之間的聯軸器的離合狀態，對于需要參與此次動力輸出的動力單元，使其聯軸器閉合，以實現動力向主驅動軸的有效傳遞，對于暫不需要提供動力的動力單元，則保持其聯軸器斷開，避免對系統運行產生干擾，同時，中央控制單元依據目標方向信息向轉向調節機構發送角度調整指令，該轉向調節機構接收到指令后，電動推桿按照預設的運動規律進行伸縮運動，帶動萬向節轉動，進而對主驅動軸的角度進行微調；

6、能量轉換與管理：在轉機運行過程中，通過轉速傳感器和扭矩傳感器持續監測轉機的運行狀態并將數據傳至中央控制單元，中央控制單元依據數據及飛行器能量需求判斷是否啟動能量轉換管理流程，對于需要存儲多余機械能，借助包含齒輪、液壓傳動的機械結構傳遞機械能至儲能介質，依靠其化學鍵能特性實現機械能向化學能轉化，過程中通過壓力、化學傳感器反饋數據，由中央控制單元精準調控確保轉化存儲高效穩定，對于需補充動力釋放能量，中央控制單元依傳感器反饋及能量需求觸發儲能介質逆向化學反應，按其特性選定觸發方式轉化化學能為機械能，再經特定機械結構耦合回驅動軸輔助轉機輸出動力；

7、動力輸出與動態監測調整：各動力單元按中央控制單元分配動力經主驅動軸帶動執行部件實現飛行器多向動力輸出與姿態調整，并利用多種傳感器實時采集運行參數反饋至中央控制單元，并對接收到的數據實時分析，通過預設的閾值判斷和故障診斷算法，一旦檢測到實際運行參數超出預設的正常范圍，立即依據內置的調整策略觸發相應的調整機制。

8、進一步地，所述動力單元預配置步驟中，動力單元包括電動馬達和小型渦輪發動機，動力單元數量至少為三個，其空間布局方式根據動力單元數量確定各動力單元輸出軸之間的角度間隔。

9、更進一步地，所述目標方向確定與動力分配步驟中，中央控制單元依據預設的空間向量分解算法結合三角函數關系，對當前獲取的姿態數據與所需達到的目標姿態進行對比分析，具體地，設飛行器的目標姿態變換向量為動力單元i的動力輸出方向向量為動力單元i的動力輸出能力系數為ki，第i個動力單元的動力分配比例因子ri計算公式為：其中，m為動力單元總數，kj表示動力單元j的動力輸出能力系數。

10、更進一步地，所述轉向調節與動力耦合步驟中，中央控制單元依據目標方向信息向轉向調節機構發送角度調整指令，該轉向調節機構接收到指令后，電動推桿按照預設的運動規律進行伸縮運動，具體地，設主驅動軸的目標角度偏差向量為轉向調節機構中電動推桿i的力臂長度為li，電動推桿i的驅動效率系數為ηi，電動推桿i的驅動力矩mi計算公式為：其中，為電動推桿i作用方向的單位向量，p為電動推桿的總數量，mtotal為驅動主驅動軸達到目標角度所需的總力矩，通過此計算，保障各電動推桿以精確的力矩驅動部件轉動，實現對主驅動軸角度的調節。

11、更進一步地，所述能量轉換與管理步驟中，對于需存儲多余機械能的情況，借助特定的集成齒輪傳動和液壓傳動的組合結構實現能量傳遞，主驅動軸及各動力單元輸出軸上的多余機械能通過齒輪傳動進行初步動力傳遞與轉速、扭矩適配，并采用液壓泵將機械能轉換為液壓能，通過液壓管路傳輸至裝有特制儲能介質的容器處，液壓馬達將液壓能轉換回機械能輸入到儲能介質中，儲能介質在接收到機械能作用時，基于其內部化學鍵能變化機制，發生正向的可逆化學反應，實現機械能向化學能的轉化，并實時檢測儲能介質內化學反應的進程和化學能存儲量參數，并將數據傳輸至中央控制單元，通過調控算法對機械能傳遞環節以及化學反應過程進行調控。

12、更進一步地，所述能量轉換與管理步驟中，通過調控算法對機械能傳遞環節以及化學反應過程進行調控，具體地，設轉機系統中某時刻可收集的多余機械能流密度為ρe，儲能介質的微觀結構活性系數為α(s)，儲能介質與機械能傳遞部件的接觸面積為a，則在時間間隔δt內存儲到儲能介質中的化學能總量echem計算公式為：echem＝ρe·α(s)·a·δt，通過此公式，能夠準確地量化在一定時間內有多少機械能可以成功轉化并存儲到儲能介質中，使其依據實際系統運行狀態和儲能介質特性，精確控制能量轉化過程。

13、更進一步地，所述能量轉換與管理步驟中，對于需要補充動力、釋放能量的情況時，中央控制單元根據各傳感器反饋的系統實時狀態信息以及整體能量需求，觸發儲能介質內化學反應的逆向進行，通過連接至儲能介質的電源及控制電路，按照預設的觸發參數施加電刺激信號，促使儲能介質釋放存儲的化學能并轉化為機械能，轉化得到的機械能經集成齒輪傳動和液壓傳動的組合結構再次耦合至主驅動軸或相應動力單元輸出軸上，實現對多向動力轉機的動力補充，輔助轉機完成相應的動力輸出操作。

14、更進一步地，所述動力輸出與動態監測調整步驟中，檢測到實際運行參數超出預設的正常范圍，依據內置的調整策略觸發相應的調整機制，設動力單元i的理論最優動力輸出功率為poi，當前實際監測的動力輸出功率為pi，動力單元i的功率調整系數βi計算公式為：通過計算該系數，能直觀地反映出動力單元當前實際運行狀態與理想狀態的偏離程度，若βi值大于1，意味著當前實際輸出功率低于理論最優值，存在動力不足問題，若βi值小于1，則表示動力單元處于過載工況，基于此系數，中央控制單元能夠精準地判斷各動力單元是否正常工作，以及偏離正常狀態的具體情況，進而采取相應的調整措施。

15、與現有技術相比，該一種航空航天多向動力轉機驅動方法具備如下有益效果：

16、一、本發明通過融入創新的能量轉換與管理機制，能夠充分利用轉機運行過程中的多余機械能進行高效存儲，使得飛行器在需要瞬間大功率輸出或能量補充的關鍵節點，能夠快速、可靠地將存儲的化學能轉換回機械能輔助驅動，從而增強了飛行器的動力保障靈活性與穩定性，此外，通過實時的運行狀態監測與調整機制，對飛行器的動力單元和主驅動軸進行持續監測，一旦發現異常立即觸發相應的調整機制，確保整個系統始終穩定、可靠地運行。

17、二、本發明通過精準的控制算法結合各動力單元的合理布局與高精度轉向調節機構，實現了飛行器360度全向的動力輸出與轉向操作，極大地提升了飛行器的姿態調整能力，使其能夠在復雜多變的飛行環境中靈活應對各種任務需求，同時，該方法通過獨特的撞擊式動力增強機制，利用慣性、對稱力量碰撞和杠桿原理，實現撞擊物沿弧線規律運動，反復快節奏碰撞產生連續升力，為動力輸出提供額外助力，顯著提升飛行器動力性能。

18、本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。