CN102229357B - 具有安装角可调节平尾的尾翼 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有安装角可调节平尾的尾翼，其特征在于包括：T型尾翼的平尾(1)，T型尾翼的垂尾(2)，安装角调节机构(3)，其中所述平尾(1)通过安装角调节机构(3)与垂尾(2)连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有安装角可调节平尾的尾翼，特别是有变平尾安装角要求的小型无人机部件设计。
背景技术
在常规式布局飞机的飞行过程中，尾翼起着平衡全机受力和控制飞机运动的重要作用。其中，水平尾翼主要起到俯仰方向的安定和操纵作用。
小型无人机由于飞行任务的需要，常常要求平尾的安装角能够改变。例如，对于要求作花式特技飞行表演的小展弦比无人机，由于机动性较高，过载变化范围较大，在飞不同的飞行科目时，平尾的安装角往往是不同的。而对于这类飞机，现有的方法必须在飞机静止在地面时卸下平尾，手动改变平尾的安装角。
另外，T型尾翼由于平尾较高，与机翼距离较远，可以避开流经前方部件的气流，特别是发动机向后喷出的气流的干扰，提高尾翼的效率，因此在载重较大的无人机上有着广泛应用。在飞行中，飞机升力作用的位置会随迎角和速度的变化而移动，飞机重心也因燃油消耗等原因而变动。因此在此类飞机上，通常需要平尾在飞行中缓慢改变安装角，这种设计能够提高平尾的配平能力，使得飞行更加平稳、安全。由于此类飞机较为少见，目前经调研还未发现能实现这种功能的机构。
本尾翼中的平尾安装角调节机构能够在飞行过程中平稳、顺畅的通过遥控使安装角自由的在-4°至2°之间转换，并且反应灵敏、精度高，强度和刚度设计合理，使用方便，能够完全满足上述需要。此外，较高速飞行的小型飞行器为了保证平尾的操纵效率，常采用全动平尾设计。该类飞行器亦可使用本尾翼中的机构。
发明内容
本发明的一个目的，是在大飞机缩比验证机或全动平尾布局的小型无人机中，使平尾能够在飞行中改变安装角，从而提高平尾的配平和操纵能力。
根据本发明的一个方面，提供了一种尾翼，其特征在于包括：
T型尾翼的平尾，
T型尾翼的垂尾，
安装角调节机构，
其中所述平尾通过安装角调节机构与垂尾连接。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的T型尾翼布局。
图2是根据本发明的一个实施例的平尾安装角调节机构位置示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的安装角调节机构示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的安装角调节机构示意图。
图5是根据本发明的一个实施例的平尾安装角调节机构安装方式示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种调节平尾安装角的小型机构，其实现了平尾安装角调节机构的作用模式以及传力路径的合理设计。
以下结合附图说明本发明的具体实施方案。
根据本发明的一个实施例的尾翼布局如图1所示，其中平尾(1)通过安装角调节机构(3)与垂尾(2)连接；平尾安装角调节机构(3)安装于垂尾前梁(202)和后梁(201)之间，位于最上端翼肋(203)上，并与平尾(1)连接，安装位置如图2所示。
根据本发明的一个实施例的平尾安装角调节机构如图3-5所示，其中前耳片(304)和后耳片(305)与平尾(1)固连，并分别与前支架(302)和后支架(307)通过轴(303)和(306)铰接。带轮座(301)固定于垂尾前梁(202)上，并与带轮合页(310)铰接。前支架(302)通过丝杠(311)与带轮合页(310)连接，后支架(307)固定于垂尾后梁(201)上。帆机(308)固定于垂直安定面最上部的翼肋(203)上，并通过皮带(309)驱动丝杠(311)转动。
当需要平尾安装角增加时，通过帆机(308)驱动丝杠(311)正转顶起前支架(302)，由于后支架(307)固定于垂尾后梁(201)上，平尾遂绕后耳片(305)与支架(307)上孔的公共轴(306)向上转动，平尾安装角增大。
当需要平尾安装角减小时，通过帆机(308)驱动丝杠(311)反转放下前支架(302)，平尾遂绕后方的公共轴(306)向下转动，平尾安装角减小。
如图5所示，平尾安装角调节机构与平尾(1)和垂尾(2)的连接都是面与面之间的配合，有效地限制了安装角调节机构(3)和平尾(1)在横侧向的运动。后耳片(305)与后支架(307)的铰接以及带轮合页(310)与带轮座(301)的铰接保证了平尾安装角调节机构(3)和平尾(1)可以在对称面内顺利转动。丝杠(311)的设计可以均匀地改变平尾安装角并在得到合适的安装角后实现自锁。
平尾(1)所受的空气动力通过前后耳片(304，305)传到前后支架(302，307)上。由于前支架(302)所受的力通过丝杠(311)、带轮合页(310)，最终传递到与垂尾前梁(202)固定的带轮座(301)上，同时后支架(307)固定于垂尾后梁(201)，最终空气动力传到垂尾(2)的承力部件前后梁(202，201)上，实现了力的合理传递。
下面通过实例对本发明的实施方式进行说明：
实例：大飞机缩比验证机设计
本项目中，大飞机缩比验证机采用上单翼布局，翼下吊挂四台涡轮喷气发动机，配置平尾安装角可变的T型尾翼设计，具有较好的综合性能。增大平尾安装角可使全机压心后移，产生低头力矩；反之，减小平尾安装角即可使全机压心前移，产生抬头力矩。这样可以使得飞行过程中，即便重心在一定的范围内变化，飞机也能够很好地配平，减少升降舵配平负担的同时减少配平阻力。例如，当飞行过程中因货物投放或燃油消耗而导致飞机重心前移时，可以减小平尾安装角使全机重新平衡。
1.有益效果
本发明的优点包括：
1)通过帆机带动丝杠转动从而调节平尾安定面的安装角，可将其自由的在-4°至2°之间转换，并且反应灵敏、精度高，提高了平尾的配平能力和操纵效率。
2)改变水平安定面的安装角时无需拆卸尾翼结构，使用方便。
3)传力路径设计合理，满足了重量、强度、刚度等方面的要求。使得水平安定面可以顺利地在对称面内转动，提高了平尾俯仰和横侧方向的连接刚度。
Claims (3)
1.一种尾翼，其特征在于包括：
T型尾翼的平尾（1），
T型尾翼的垂尾（2），
安装角调节机构（3），
其中所述平尾（1）通过安装角调节机构（3）与垂尾（2）连接,
其中
平尾安装角调节机构（3）安装于所述垂尾（2）的前梁（202）和后梁（201）之间并位于所述垂尾（2）的最上端翼肋（203）上，
平尾安装角调节机构（3）包括：
与平尾（1）固连的一个前耳片（304）；
与平尾（1）固连的一个后耳片（305）；
一个前支架（302），前支架（302）的一端通过一个第一轴（303）与前耳片（304）铰接，前支架（302）的另一端通过一个丝杠（311）与一个带轮合页（310）连接；
一个后支架（307），后支架（307）的一端通过一个第二轴（306）与后耳片（305）铰接，后支架（307）的另一端）固定于后梁（201）上；
所述带轮合页（310）；
固定于前梁（202）上的一个带轮座（301），其与带轮合页（310）铰接。
2.根据权利要求1的尾翼，其特征在于平尾安装角调节机构（3）进一步包括：
固定于最上部的翼肋（203）上的一个帆机（308），用于通过皮带（309）驱动丝杠（311）转动。
3.根据权利要求2的尾翼，其特征在于：
当需要平尾安装角增加时，通过帆机（308）驱动丝杠（311）正转顶起前支架（302），由于后支架（307）固定于垂尾后梁（201）上，从而使平尾绕后耳片（305）与支架（307）上的孔的公共轴（306）向上转动，使平尾安装角增大；
当需要平尾安装角减小时，通过帆机（308）驱动丝杠（311）反转放下前支架（302），从而使平尾绕公共轴（306）向下转动，使平尾安装角减小。
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