CN105083537A - 舵面控制装置和飞机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种舵面控制装置和飞机。所述舵面控制装置用于设置于舵面内，包括：执行舵机；驱动杆，所述驱动杆包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段一体成型，并且所述固定段和所述连接段之间的夹角不等于0o，所述连接杆同轴连接于所述执行舵机的输出轴；舵面转向盒，所述舵面转向盒用于固定至舵面内，所述固定段连接于所述舵面转向盒上。这种舵面控制装置可以在实现无人机能够适应多种飞行要求下，并且舵面控制装置的稳定性好、执行效率高。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种舵面控制装置。此外，本发明还涉及一种包括所述舵面控制装置的飞机。
背景技术
目前在全球范围内研发的无人机主要应用在军用、警用及民用上。其中，无人机舵面的控制技术主要实现无人机的爬升、俯冲、左转、右转、左滚、右滚等动作，进行实时改变飞行路线或者实现炫目的特技表演等。但是舵面控制技术也是参差不齐，可靠性亦如此，大部分无人机通过加大舵机力臂和加大驱动电压来解决舵面连杆驱动器的卡死、抖动、连接结构间隙大的问题，但是，采用上述解决方法导致飞行器的重量增大，明显缩短续航里程。因此，需要一种舵面控制装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种舵面控制装置。这种舵面控制装置占用空间小、工作稳定性好、执行效率高。此外，本发明还提供一种包括所述舵面控制装置的飞机。
本发明采用的技术方案是：
一种舵面控制装置，其用于设置于舵面内，包括：执行舵机；驱动杆，所述驱动杆包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段一体成型，并且所述固定段和所述连接段之间的夹角不等于0°，所述驱动杆同轴连接于所述执行舵机的输出轴；舵面转向盒，所述舵面转向盒用于固定于至舵面内，所述固定段连接于所述舵面转向盒上。
优选地，所述执行舵机设置于所述舵面转向盒的前方，并且所述固定段和所述连接段之间的夹角为60°。
优选地，所述执行舵机的输出轴设置有转向节，所述转向节通过定位柱连接于所述连接段的末端。
优选地，所述舵面转向盒构造为矩形块，所述固定段设置于所述舵面转向盒内。
优选地，所述固定段在所述舵面转向盒内的设置方向平行于所述舵面转向盒的上表面。
优选地，所述舵面控制装置还包括压力信号检测单元，所述压力检测单元用于检测所述舵面所承受的压力，所述压力信号检测单元连接于所述执行舵机的数据处理单元，当所述数据处理单元判断出所述压力信号检测单元发来的压力值大于压力设定值时，所述数据处理单元发送自驾保护指令至所述执行舵机的驱动马达，以使所述舵面保持零位。
优选地，所述舵机的驱动马达驱动所述驱动杆和所述固定杆处于同一平面上，所述平面垂直于所述舵面中的方向舵、平行于所述舵面中的副翼或者平行于所述舵面中的升降舵，以使所述舵面保持零位。
此外，本发明还提供了一种飞机，其包括舵面和如上文所述的舵面控制装置，所述舵面具有中空腔室，所述舵面控制装置设置于所述中空腔室内。
需要说明的是，本发明中所使用的术语“前”和“后”为本发明的舵面控制装置安装在飞机上后，飞机的机头指向的方向为前，相反的方向为后。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：飞机使用本发明的舵面控制装置可以使得飞机能够适应多种飞行要求，舵面控制装置的工作稳定性高，执行效率高。另外，本发明的舵面控制装置的体积小、占用空间小、重量轻、结构简单并且占用空间小，装置的制造成本低廉。
附图说明
图1为本发明的一个优选实施例的舵面控制装置的示意图；
图2为本发明的另一个优选实施例的舵面控制装置执行异常行为处理模式的方框图。
其中，1-执行舵机；2-驱动杆；3-舵面转向盒；4-连接段；5-固定段；6-转向节；7-定位柱；8-舵面控制盒的上表面；9-舵面控制盒的侧面。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
如图1所示，本发明提供的舵面控制装置包括执行舵机1、驱动杆2和舵面转向盒3。本发明的舵面控制装置用于设置在飞机的舵面内，可以减少舵面控制装置所承受的风阻等外力的影响，下面将详细地描述本发明的舵面控制装置及其各个部分。
执行舵机1可以采用常规的舵机，例如包括控制板、驱动电机、变速齿轮组、可调电位器、接收机以及供电电源，控制板通过可调电位器控制上述驱动电机的转动，驱动电机的转速传递至变速齿轮组，变速齿轮组带动驱动杆转动，由此，舵面实现例如前倾、后仰、左转、右转、左滚和右滚等动作，进行实时改变飞行路线、特技表演等，从而飞机可以适应各种飞行要求。
如图1所示，驱动杆2包括固定段5和连接段4，固定段5和连接段4一体成型，并且固定段5和连接段4之间的夹角不等于0°，驱动杆同轴连接于执行舵机1的输出轴。驱动杆2采用分段并且呈不等于0°的夹角，可以增大驱动杆摆动的幅度，在保证结构简单的情况下，体积小、占用空间少，从而使得飞机的结构更简化。另外，增大了舵面的活动范围，提高飞机的适应性。驱动杆可以采用直径为4mm的高强度不锈钢材料制成，来尽可能地避免舵面的抖动情况。
舵面转向盒3用于固定至舵面内，固定段5连接于舵面转向盒3上。舵面转向盒3用于固定至舵面内，从而驱动杆2转动时，相应地带动舵面转向盒以及与舵面转向盒固定的舵面转动。例如固定段5于舵面转向盒3浇铸为一体，以提高两部件的连接强度，从而提高舵面控制装置的动力传递效率。
在上述实施例的基础上，如图1所示，作为优选地，执行舵机1设置于舵面转向盒3的前侧。安装至副翼中的舵面控制装置，当安装在左副翼或者左升降舵上时，执行舵机1设置在舵面转向盒3的右前侧，当安装在右副翼或者右升降舵上时，执行舵机1设置在舵面转向盒3的左前侧。当安装在方向舵上时，执行舵机1分别设置在舵面转向盒3的右前侧和左前侧，并且执行舵机1设置在舵面转向盒3前侧的内扣45度的范围内。
固定段5和连接段4之间的夹角越大，舵面上下摆动的范围越大，从而使得飞机能更好地适应多种飞行要求，由此能够有效地保护执行舵机，减小执行舵机工作过程中存在的内阻。固定段5和连接段4之间的夹角为60°。通过多次试验调试，选用这个角度的夹角可以使得执行舵机1省力省电，减少执行舵机1本身的扭矩力。
优选地，如图1所示，执行舵机1的输出轴设置有转向节6，转向节6通过定位柱7连接于连接段4的末端。转向节6的设置可以实现执行舵机1的驱动电机和变速齿轮组的顺利工作，减小执行舵机受力后所承受的扭矩力增大，避免执行舵机1在工作过程中，由于转动不畅而造成的扫齿卡舵的现象，以及最大限度地稳定飞行器，减小耗电量或者耗油量。定位柱7出处于重要的连接位置。
另外，舵面转向盒可以是任意形状和结构，只要能够牢固地固定至舵面上即可。作为优选地，如图1所示，舵面转向盒3构造为矩形块，舵面转向盒的形状采用矩形可以节省空间、埋入舵面更为牢固，并且贴合舵面。固定段5设置在舵面转向盒3内。进一步地，舵面转向盒3采用高密度黄铜材质埋设于舵面内，由此驱动杆2带动舵面转向盒3转动过程中，避免了舵面转向盒3与舵面之间的摩擦力，提高舵面控制装置的执行效率。进一步地，固定段在舵面转向盒3的设置方向平行于舵面转向盒3的上表面8。舵面转向盒3的上表面或者下表面平行于舵面，固定段以平行于舵面转向盒3的上表面的方向设置于舵面转向盒3内，当执行舵机1驱动所述驱动杆转动时，可以精确地控制舵面的转向角度，提高了舵面控制装置的控制精度。
为了实现飞机在飞行状态下及时应对异常突发情况，具有一定的自主防护功能，如图2所示，作为本发明的舵面控制装置的另一个优选实施例，舵面控制装置还包括压力信号检测单元，压力检测单元用于检测舵面所承受的压力，压力信号检测单元连接于执行舵机1的数据处理单元，当数据处理单元判断出压力信号检测单元发来的压力值大于压力设定值时，数据处理单元发送自驾保护指令至执行舵机1的驱动马达，以使舵面保持零位。舵面保持零位可以减速飞机，或者进入滑翔状态，来使得飞机所承受的压力降到最小。压力检测单元可以设置在舵面的外表面上，由此可以更好地检测出舵面所承受的压力。数据处理单元可以采用AT89C2051单片机。
作为优选地，舵机的驱动马达驱动所述驱动杆和固定杆处于同一平面上，所述平面垂直于所述舵面中的方向舵、平行于所述舵面中的副翼或者平行于所述舵面中的升降舵，以使所述舵面保持零位。
此外，本发明还提供了一种飞机，其包括舵面和如上文所述的舵面控制装置，所述舵面具有中空腔室，所述舵面控制装置设置于所述中空腔室内。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (8)
1.一种舵面控制装置，其特征在于，所述舵面控制装置用于设置于舵面内，包括：
执行舵机；
驱动杆，所述驱动杆包括固定段和连接段，所述固定段和所述连接段一体成型，并且所述固定段和所述连接段之间的夹角不等于0°，所述连接杆同轴连接于所述执行舵机的输出轴；
舵面转向盒，所述舵面转向盒用于固定至舵面内，所述固定段连接于所述舵面转向盒上。
2.根据权利要求1所述的舵面控制装置，其特征在于，所述执行舵机设置于所述舵面转向盒的前方，并且所述固定段和所述连接段之间的夹角为60°。
3.根据权利要求2所述的舵面控制装置，其特征在于，所述执行舵机的输出轴设置有转向节，所述转向节通过定位柱连接于所述连接段的末端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的舵面控制装置，其特征在于，所述舵面转向盒构造为矩形块，所述固定段设置于所述舵面转向盒内。
5.根据权利要求4所述的舵面控制装置，其特征在于，所述固定段在所述舵面转向盒内的设置方向平行于所述舵面转向盒的上表面。
6.根据权利要求1所述的舵面控制装置，其特征在于，所述舵面控制装置还包括压力信号检测单元，所述压力检测单元用于检测所述舵面所承受的压力，所述压力信号检测单元连接于所述执行舵机的数据处理单元，当所述数据处理单元判断出所述压力信号检测单元发来的压力值大于压力设定值时，所述数据处理单元发送自驾保护指令至所述执行舵机的驱动马达，以使所述舵面保持零位。
7.根据权利要求5所述的舵面控制装置，其特征在于，所述舵机的驱动马达驱动所述连接杆和所述固定杆处于同一平面上，所述平面垂直于所述舵面中的方向舵、平行于所述舵面中的副翼或者平行于所述舵面中的升降舵，以使所述舵面保持零位。
8.一种飞机，其特征在于，包括舵面和如权利要求1至7中任一项所述的舵面控制装置，所述舵面具有中空腔室，所述舵面控制装置设置于所述中空腔室内。
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