CN103612748B - 一种适用于飞行器全动v尾的定位驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，包括舵轴、上轴承套，上关节轴承、筒形定位套筒、连接键、分半式摇臂、锥形定位套筒、下轴承套、下关节轴承、轴端端盖、上轴承座、下轴承座、伺服作动器和伺服作动器支座，其中上、下轴承座与飞行器机体框梁连接形成盒型结构，以提高支撑结构的抗弯、抗扭性能；上、下关节轴承为舵轴提供旋转支承；分半式摇臂通过连接键与舵轴相连，将伺服作动器输出的载荷转换为驱动舵轴偏转的扭矩；下轴承套与下轴承座的锥面配合进行定心，下轴承套与下轴承座的圆柱面配合处设置螺纹半孔辅助全动V尾装卸。本发明同时实现了大尺寸、带倾斜角、双支点悬臂支撑飞行器舵面的可靠定位驱动和便捷装卸。

Description

一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构

技术领域

本发明涉及一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，属于机构装置设计领域。

背景技术

全动V尾是调节飞行器姿态的重要舵面之一，对称布置于飞行器中截面的两侧，并与机身中截面成一定夹角，全动V尾同向偏转控制偏航，反向偏转控制俯仰。全动V尾舵面尺寸和重量较大，与机身采用双支点支撑的连接形式，为大展弦比的悬臂舵面，承受较大的载荷后支撑轴易变形，要求双支点具有较高的同轴度。另外，在飞行器的运输、试验、检修过程中需要多次拆装全动V尾舵面，而反复拆装会降低机构的传动性能，对各零部件的装配顺序、配合关系、定位可靠性和装卸便捷性提出了苛刻要求。传统水平轴系和垂直轴系的定位驱动机构配置不能满足大展弦比悬臂舵面的舵轴因受载变形、加工误差和装配误差对双支点同轴度提出的高要求，在无法使用大型工装设备的狭小空间中拆装困难。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于全动V尾的定位驱动机构，解决带倾斜角、大尺寸舵面在飞行器上反复装卸时的定位可靠性和便捷性问题。

本发明的技术解决方案是：

一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，包括舵轴、上轴承套，上关节轴承、筒形定位套筒、连接键、分半式摇臂、锥形定位套筒、下轴承套、下关节轴承、轴端端盖、上轴承座、下轴承座、伺服作动器和伺服作动器支座；

所述飞行器全动V尾的舵面与舵轴固定连接在一起，上关节轴承和上轴承套装配在一起之后装配在舵轴靠近所述飞行器全动V尾舵面的一端，筒形定位套筒套在舵轴上，用于配合轴肩给上关节轴承轴向定位；下关节轴承和下轴承套装配在一起之后装配在舵轴的末端，轴端端盖装在所述舵轴的末端外侧，锥形定位套筒套在舵轴上，锥形定位套筒和轴端端盖位于下关节轴承的两侧，用于给下关节轴承轴向定位；分半式摇臂位于筒形定位套筒和锥形定位套筒之间，且分半式摇臂通过连接键卡在舵轴上，与舵轴固定连接；

上轴承套装在上轴承座内，上轴承座装配到飞行器的机体结构上，为上关节轴承提供支撑，下轴承套装在下轴承座内，下轴承座装配到飞行器的机体结构上，为下关节轴承提供支撑；伺服作动器支座固定安装在飞行器的机体结构上，伺服作动器的后端与所述伺服作动器支座活动连接，前端与分半式摇臂活动连接。

伺服作动器的后端与所述伺服作动器支座采用铰链螺栓组件连接。

伺服作动器的前端与分半式摇臂采用铰链螺栓组件连接。

下轴承套的外表面包括两部分，一部分为锥面，另一部分为圆柱面，下轴承座的内表面与下轴承套的外表面相配合。

下轴承套外表面的圆柱面部分上有沿圆周对称分布的无螺纹短半孔，半孔内侧无螺纹，下轴承座内表面的圆柱面部分上有与所述下轴承套上的无螺纹短半孔相配合的螺纹长半孔，所述下轴承套外表面上的无螺纹短半孔和下轴承座内表面的螺纹长半孔可配合成供螺钉拧入的圆孔。

所述下轴承座内表面的螺纹长半孔的深度等于所述下轴承套外表面的圆柱面部分的长度，所述下轴承套外表面上的无螺纹短半孔的深度小于等于所述下轴承套外表面的圆柱面部分的长度的一半。

下轴承套外表面的圆柱面部分上有沿圆周对称分布的螺纹长半孔，半孔内侧有螺纹，下轴承座内表面的圆柱面部分上有与所述下轴承套上的螺纹长半孔相配合的无螺纹长半孔，所述下轴承套外表面上的螺纹长半孔和下轴承座内表面的无螺纹长半孔可配合成供螺钉拧入的圆孔。

所述下轴承套外表面上的螺纹长半孔和下轴承座内表面的无螺纹长半孔的深度均等于所述下轴承套外表面的圆柱面部分的长度。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明通过在舵轴两个支点处采用关节轴承，利用关节轴承的调心作用补偿舵轴因受载变形、加工误差和装配误差造成的上、下轴承座孔的同轴度偏差；所有零部件从舵轴的一端逐次装配到位，降低了舵面结构与舵轴连接的设计难度；下轴承套与下轴承座采用锥面配合，定心好、导向性好、精度高，提高了舵面定位的精度和可靠性，通过在圆柱配合面处设置的螺纹半孔内拧入螺钉调节配合锥面的移动方向以便捷装卸。

（2）本发明通过在下轴承套与下轴承座圆柱面配合处设置不同深度的螺纹半孔，弥补锥面配合拆卸不便的缺点。在下轴承套上的无螺纹短半孔和下轴承座的螺纹长半孔相配的螺纹孔内拧入螺钉使全动V尾朝退卸方向移动，在下轴承套的螺纹长半孔和下轴承座的无螺纹长半孔相配的螺纹孔内拧入螺钉使全动V尾朝装入机身的方向移动，提高了全动V尾装卸的便捷性。

附图说明

图1为本发明定位驱动机构的结构示意图；

图2为本发明定位驱动机构的剖视图；

图3为伺服作动器前端与摇臂连接结构示意图；

图4为上下轴承座安装后的盒型结构示意图；

图5（a）为半螺纹孔设置位置示意图；

图5（b）为下轴承套上半螺纹孔示意图；

图5（c）为下轴承座上半螺纹孔示意图。

具体实施方式

飞行器全动V尾的定位驱动机构与机身结构相连，为全动V尾舵面提供定位和转动支撑，并将动力源输出的动力传递给舵轴，实现舵面摆动，完成飞行器的姿态控制。

图1、图2分别为本发明的结构示意图和剖视图，本发明包括舵轴1、上轴承套2，上关节轴承3、筒形定位套筒4、连接键5、分半式摇臂6、锥形定位套筒7、下轴承套8、下关节轴承9、轴端端盖10、上轴承座11、下轴承座12、伺服作动器13和伺服作动器支座14。

如图2所示，全动V尾舵面15与舵轴1固定在一起，为了调节补偿因加工误差、装配误差和受载变形造成的上轴承座11和下轴承座12的同轴度偏差，采用上关节轴承3和下关节轴承9对舵轴进行支撑。上关节轴承3和下关节轴承9采用双支点各单向固定的配置方式，上关节轴承3外圈和上轴承套2采用过渡配合装配在一起后再装配在舵轴1靠近全动V尾舵面15的一端，上关节轴承3外圈左侧靠上轴承套2内孔的凸台进行轴向定位，内圈与舵轴1采用过盈配合，靠其左侧舵轴1上的轴肩和其右侧筒形定位套筒4进行轴向定位。下关节轴承9外圈和下轴承套8采用过渡配合装配在一起后再装配在舵轴1的末端，下关节轴承9外圈右侧靠下轴承套8内孔的凸台进行轴向定位，内圈与舵轴1采用过盈配合，靠其左侧的锥形定位套筒7套和其右侧的轴端端盖10进行轴向定位。分半式摇臂6靠其左侧的筒形定位套筒4和其右侧的锥形定位套筒7进行轴向定位，为了便于装配，将分半式摇臂6分成摇臂上半部分601和摇臂下半部分602两部分，摇臂上半部分601通过连接键5与舵轴1相连，并通过螺栓与摇臂下半部分602连接成一整体，实现分半式摇臂6与舵轴的固定连接。

上轴承套2的外圆柱面与上轴承座11的内孔采用小间隙配合，上轴承座11装配到飞行器的机体结构上，为上关节轴承3提供支撑，下轴承套8的外表面包括两部分，一部分为锥面，另一部分为圆柱面，下轴承座12装配到飞行器机体结构上，内表面与下轴承套8的外表面相配合，为下关节轴承9提供支撑；伺服作动器支座14固定安装在飞行器机体结构上，伺服作动器13的前端与摇臂上半部分601以及伺服作动器13的后端与伺服作动器支座14均为叉耳式连接结构形式，均采用铰链螺栓组件连接，形成活动连接，实现工作过程中伺服作动器13与分半式摇臂6随动。

图3为伺服作动器13的前端与摇臂上半部分601连接的叉耳式结构，伺服作动器13的前端为单耳结构，摇臂上半部分601为叉形结构，摇臂上半部分601的两个铰链螺栓孔内配有定位套603和定位套604，在铰链螺栓头部连接端面处配有可剥离垫片605，用以调节伺服作动器支座14与摇臂上半部分601叉形结构宽度中截面的对中偏差，伺服作动器13的前后耳片内安装向心关节轴承也起到相应的调节作用。

如图4所示，上轴承座11、下轴承座12通过四周的螺栓与机体结构的框15、框16、短梁17及短梁18连接，构成抗弯、抗扭性能好的盒型结构，图2所示的轴系零部件安装在此盒型结构内部，为大展弦比、悬臂的全动V尾舵面提供可靠支撑。

下轴承套8和下轴承座12的锥面配合使全动V尾舵轴定心好，并可在装配过程中起到导向作用，但锥面配合拆卸困难，为解决这一问题，在下轴承套8外表面的圆柱面与下轴承座12的配合面上设置沿圆周分布的螺纹半孔，如图5（a）所示，控制螺纹处于下轴承套8的半孔上或处于下轴承座12的半孔上，并设置不同的孔深，在螺纹半孔中拧入螺钉辅助装卸。

螺纹半孔的数量、尺寸和深度根据舵轴受力和结构尺寸布局而定，共有两种类型的孔，以每种类型各两个为例，如图5（b）所示，一种类型为在下轴承套8外表面的圆柱面部分上设置沿圆周对称分布的无螺纹短半孔802、804，半孔内侧无螺纹，孔深小于等于其圆柱面部分长度的一半，如图5（c）所示，与该半孔相配的为在下轴承座12内表面的圆柱面部分上设置的螺纹长半孔1202、1204，半孔内有螺纹，孔深等于其圆柱面部分长度，在该处拧入螺钉可使锥面朝全动V尾朝退卸方向移动。另一种类型为图5（b）中，在下轴承套8外表面的圆柱面部分上设置沿圆周对称分布的螺纹长半孔801、803，半孔内侧有螺纹，孔深等于其圆柱面部分长度，与该半孔相配的为图5（c）中，在下轴承座12内表面的圆柱面部分上设置的无螺纹长半孔1201、1203，半孔内无螺纹，孔深等于其圆柱面部分长度，在该处拧入螺钉可使锥面朝全动V尾装配入机身的方向移动。

全动V尾定位驱动机构的装配顺序为，上轴承座11、下轴承座12、和伺服作动器支座14先装配到飞行器机体结构上，与机体结构的连接完成；上关节轴承3与上轴承套2装配在一起后再与舵轴1装配，顺序装配筒形定位套筒4、连接键5、分半式摇臂6、锥形定位套筒7，下关节轴承9与带外锥面的下轴承套8装配在一起后再与舵轴1装配，然后装配轴端端盖10，最后将伺服作动器13的后端和前端先后分别与伺服作动器支座14和分半式摇臂6连接，轴系零部件装配完成；然后将全动V尾装配到飞行器机体上，在上轴承套2靠近舵面15的端面施加轴向力，同时在下轴承套8的801、803孔处拧入螺钉，直到下轴承套8的801、803孔分别与下轴承座12的1201、1203孔端面平齐，此时全动V尾装配到位；拆卸全动V为时，在下轴承座12的1202、1204孔处拧入螺钉，到下轴承套8外表的锥面部分与下轴承座12的锥面部分分离，在轴端端盖10处施加轴向力可以将全动V尾退卸出飞行器机体。

本发明的工作原理：上轴承座11、下轴承座12与飞行器机体结构框、梁相连形成抗弯、扭能力强的盒型结构，为大展弦比、悬臂的全动V尾舵面提供支撑；上关节轴承3和下关节轴承9支撑的舵轴1、分半式摇臂6、伺服作动器13和伺服作动器支座14组成摇杆滑块机构，驱动全动V尾舵面偏转；双支点的关节轴承为加工误差、装配误差和受载变形造成的上轴承座11和下轴承座12的同轴度偏差提供补偿；下轴承套8和下轴承座12的锥面配合提高了全动V尾在飞行器机体结构上定心精度，并在装配时起到导向作用；在下轴承套8外表面圆柱面部分的无螺纹短半孔和与该之相配的下轴承座12内表面圆柱面部分上的螺纹长半孔内拧入螺钉便于全动V尾拆卸，在下轴承套8外表面圆柱面部分上的螺纹长半孔和与之相配的下轴承座12内表面圆柱面部分上的无螺纹长半孔内拧入螺钉便于全动V尾装配。由于飞行器全动V尾的受载和结构尺寸存在差异，螺纹半孔的数量、尺寸和深度根据受力和结构尺寸布局而定。

Claims (7)

1.一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：包括舵轴(1)、上轴承套(2)，上关节轴承(3)、筒形定位套筒(4)、连接键(5)、分半式摇臂(6)、锥形定位套筒(7)、下轴承套(8)、下关节轴承(9)、轴端端盖(10)、上轴承座(11)、下轴承座(12)、伺服作动器(13)和伺服作动器支座(14)；

所述飞行器全动V尾的舵面与舵轴(1)固定连接在一起，上关节轴承(3)和上轴承套(2)装配在一起之后装配在舵轴(1)靠近所述飞行器全动V尾舵面的一端，筒形定位套筒(4)套在舵轴(1)上，用于配合轴肩给上关节轴承(3)轴向定位；下关节轴承(9)和下轴承套(8)装配在一起之后装配在舵轴(1)的末端，轴端端盖(10)装在所述舵轴(1)的末端外侧，锥形定位套筒(7)套在舵轴(1)上，锥形定位套筒(7)和轴端端盖(10)位于下关节轴承(9)的两侧，用于给下关节轴承(9)轴向定位；分半式摇臂(6)位于筒形定位套筒(4)和锥形定位套筒(7)之间，且分半式摇臂(6)通过连接键(5)卡在舵轴(1)上，与舵轴(1)固定连接；

上轴承套(2)装在上轴承座(11)内，上轴承座(11)装配到飞行器的机体结构上，为上关节轴承(3)提供支撑，下轴承套(8)装在下轴承座(12)内，下轴承座(12)装配到飞行器的机体结构上，为下关节轴承(9)提供支撑；伺服作动器支座(14)固定安装在飞行器的机体结构上，伺服作动器(13)的后端与所述伺服作动器支座(14)活动连接，前端与分半式摇臂(6)活动连接；

下轴承套(8)的外表面包括两部分，一部分为锥面，另一部分为圆柱面，下轴承座(12)的内表面与下轴承套(8)的外表面相配合。

2.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：伺服作动器(13)的后端与所述伺服作动器支座(14)采用铰链螺栓组件连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：伺服作动器(13)的前端与分半式摇臂(6)采用铰链螺栓组件连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：

下轴承套(8)外表面的圆柱面部分上有沿圆周对称分布的无螺纹短半孔，半孔内侧无螺纹，下轴承座(12)内表面的圆柱面部分上有与所述下轴承套(8)上的无螺纹短半孔相配合的螺纹长半孔，所述下轴承套(8)外表面上的无螺纹短半孔和下轴承座(12)内表面的螺纹长半孔可配合成供螺钉拧入的圆孔。

5.根据权利要求4所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：所述下轴承座(12)内表面的螺纹长半孔的深度等于所述下轴承套(8)外表面的圆柱面部分的长度，所述下轴承套(8)外表面上的无螺纹短半孔的深度小于等于所述下轴承套(8)外表面的圆柱面部分的长度的一半。

6.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：

下轴承套(8)外表面的圆柱面部分上有沿圆周对称分布的螺纹长半孔，半孔内侧有螺纹，下轴承座(12)内表面的圆柱面部分上有与所述下轴承套(8)上的螺纹长半孔相配合的无螺纹长半孔，所述下轴承套(8)外表面上的螺纹长半孔和下轴承座(12)内表面的无螺纹长半孔可配合成供螺钉拧入的圆孔。

7.根据权利要求6所述的一种适用于飞行器全动V尾的定位驱动机构，其特征在于：所述下轴承套(8)外表面上的螺纹长半孔和下轴承座(12)内表面的无螺纹长半孔的深度均等于所述下轴承套(8)外表面的圆柱面部分的长度。