CN106741822B - 含并联机构的飞行器变形头锥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含并联机构的飞行器变形头锥，变形头锥包括：N个环形体节和N‑1个变形驱动机构，变形驱动机构包括：第一驱动杆组件和第二驱动杆组件，第一驱动杆组件的一端与后一个环形体节相连且沿其轴向可平移，第一驱动杆组件的另一端与前一个环形节体可枢转地相连；第二驱动杆组件的一端与后一个环形体节相连且沿其轴向可平移和绕沿与该环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，第一驱动杆组件的另一端与前一个环形节体可枢转地相连，环形节体在第一驱动杆组件的平移、第二驱动杆组件的平移和第二驱动杆组件的枢转的配合下实现变形头锥的伸缩和弯曲。本发明的变形头锥能够实现伸长和弯曲变形，变形量大且变形姿态灵活。

Description

含并联机构的飞行器变形头锥

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，更具体地，涉及一种含并联机构的飞行器变形头锥。

背景技术

空天飞行器是同时具有飞机与航天器功能的新型飞行器。在飞行过程中，空天飞行器需要经历在大气层和太空中飞行，并再入大气层的环境变化，在每个阶段对其结构的气动布局有着不同的要求。设计空天变体飞行器使其能够自主实现可变气动构型，是空天飞行器结构的未来发展方向。实现空天飞行器结构可变，可以从头锥、翼前缘、后掠翼等部分进行。若头锥具有可变体结构功能，就可以通过上升段和再入段的头锥钝度变化改善受热、减小激波阻力，进而优化飞行器受载情况。

目前，相关技术中的飞行器的设计主要集中在机翼领域，头锥领域的变体技术研究较少。目前现有的飞行器的变形头锥装置仅有中国专利CN105346702A，采用液压驱动连杆弯曲机构与电机驱动折叠杆伸缩机构分别实现头锥的伸缩和弯曲变形，其特点在于机构安装在相邻环形体节的内壁和外壁之间，环形体节的直径递减量较大，头锥较尖锐，所以变形量小，变形不灵活。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种含并联机构的飞行器变形头锥，所述变形头锥能够实现轴向伸长和竖直面内的弯曲变形，具有变形量大、变形姿态灵活、姿态控制精确等优点。

根据本发明实施例的含并联机构的飞行器变形头锥，包括：N个环形体节和N-1个变形驱动机构，N个所述环形体节沿前后方向间隔设置，相邻的两个所述环形体节之间具有变形间隙，其中，N＞1且为正整数；相邻的两个所述环形体节之间设有一个所述变形驱动机构，每个所述变形驱动机构包括：第一驱动杆组件和第二驱动杆组件，所述第一驱动杆组件的一端与相邻的两个所述环形体节中的后一个环形体节相连且沿该环形节体的轴向可平移，所述第一驱动杆组件的另一端与相邻的两个所述环形体节中的前一个环形节体可枢转地相连；所述第二驱动杆组件的一端与相邻的两个所述环形体节中的后一个环形体节相连且沿该环形节体的轴向可平移和绕沿与该环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，所述第一驱动杆组件的另一端与相邻的两个所述环形体节中的前一个环形节体可枢转地相连，其中，相邻的两个所述环形节体在所述第一驱动杆组件的平移、所述第二驱动杆组件的平移和所述第二驱动杆组件的枢转的配合下实现所述变形头锥的伸缩和弯曲。

根据本发明实施例的含并联机构的飞行器变形头锥，能够实现轴向伸长和竖直面内的弯曲变形，具有变形量大、变形姿态灵活、姿态控制精确等优点。

另外，根据本发明上述实施例的飞行器变形头锥还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动杆组件沿与所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，以使所述第一驱动杆组件和所述第二驱动杆组件可同时枢转，实现所述变形头锥弯曲。

可选地，所述第一驱动杆组件包括：第一驱动轴，所述第一驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第一驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转；两个第一丝杠，两个所述第一丝杠分别沿后一个所述环形体节的轴向延伸，两个所述第一丝杠的后端分别通过三个串联的第一万向节与所述第一驱动轴的两端相连，两个所述第一丝杠的前端分别与前一个所述环形体节可枢转地相连；两个第一螺母件，两个所述第一螺母件一一对应套设在两个所述第一丝杠上，两个所述第一螺母件的旋向相反且与后一个所述环形体节相连；第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述第一驱动轴枢转。

进一步地，后一个所述环形体节内设有两个第一吊耳，两个所述第一吊耳平行且对称地设在所述环形体节的两侧，两个所述第一吊耳分别与两个所述第一螺母件可枢转地相连。

可选地，每个所述第一螺母件包括：第一螺母本体，所述第一螺母本体套设在所述第一丝杠上；第一套筒，所述第一套筒套设在所述第一丝杠上且与所述第一螺母本体的轴向一端相连以使所述第一螺母本体与所述第一套筒同步运动，所述第一套筒与所述第一吊耳可枢转地相连。

进一步地，所述第一套筒的侧壁上设有第一安装孔，所述第一吊耳上设有与所述第一安装孔对应第二安装孔，销轴穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔连接所述第一套筒和所述第一吊耳。

根据本发明的一些实施例，所述第二驱动杆组件包括：第二驱动轴，所述第二驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第二驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转；两个第二丝杠，两个所述第二丝杠分别沿后一个所述环形体节的轴向延伸，两个所述第二丝杠的后端分别通过三个串联的第二万向节与所述第二驱动轴的两端相连，两个所述第二丝杠的前端分别与前一个所述环形体节可枢转地相连；两个第二螺母件，两个所述第二螺母件一一对应套设在两个所述第二丝杠上，两个所述第二螺母件的旋向相反且与后一个所述环形体节相连；第三驱动轴，所述第三驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第三驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，所述第三驱动轴的两端分别与两个第二丝杠相连以带动两个所述第二丝杠绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线枢转；第二驱动器，所述第二驱动器驱动所述第二驱动轴枢转；第三驱动器，所述第三驱动器驱动所述第三驱动轴枢转。

可选地，相邻的两个环形体节中的后一个内设有两个第二吊耳，两个所述第二吊耳平行且对称地设在所述环形体节的两侧，所述第三驱动轴的两端可枢转地设在两个所述第二吊耳内。

可选地，每个所述第二螺母件包括：第二螺母本体，所述第二螺母本体套设在所述第二丝杠上；第二套筒，所述第二套筒套设在所述第二丝杠上且与所述第二螺母本体的轴向一端相连以使所述第二螺母本体与所述第二套筒同步运动，所述第三驱动轴与所述第二套筒相连。

进一步地，所述第三驱动轴的两端分别通过键连接与两个所述第二套筒的侧壁相连以带动所述第二套筒绕所述第三驱动轴转动。

可选地，所述第一驱动器、所述第二驱动器和所述第三驱动器分别为驱动电机，所述驱动电机通过齿轮减速器驱动所述第一驱动轴、所述第二驱动轴或所述第三驱动轴枢转。

根据本发明的一些实施例，所述变形头锥还包括：安装平台，所述安装平台设在后一个所述环形体节上且用于支撑所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述齿轮减速器。

可选地，所述第一丝杠和所述第二丝杠的外周壁上形成有梯形外螺纹，所述第一螺母件和所述第二螺母件的至少部分内周壁上形成有适于与所述梯形外螺纹配合的梯形内螺纹。

可选地，所述第一丝杠和所述第二丝杠的前端分别通过球铰与所述环形体节相连。

根据本发明的一些实施例，多个所述环形节体的径向尺寸沿从前向后的方向递增且位于最前端的所述环形体节形成为前端圆滑封闭的大体圆锥体。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的整体结构示意图；

图2是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的整体结构剖视图；

图3是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的部分结构的立体图；

图4是根据本发明实施例的飞行器变形头锥中一个环形体节的立体图；

图5是根据本发明实施例的飞行器变形头锥中一个变形驱动机构的立体图；

图6是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的部分结构的示意图；

图7是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的部分结构的示意图；

图8是根据本发明实施例的飞行器变形头锥的部分结构的剖视图。

附图标记：

1000：变形头锥；

100：环形体节；101：第一吊耳；102：第二吊耳；103：安装平台；1010：第二安装孔；

200：变形驱动机构；

1：第一驱动杆组件；11：第一驱动轴；12：第一丝杠；13：第一万向节；14：第一螺母件；141：第一螺母本体；142：第一套筒；1420：第一安装孔；

2：第二驱动杆组件；211：第二驱动轴；212：第三驱动轴；22：第二丝杠；23：第二万向节；24：第二螺母件；241：第二螺母本体；242：第二套筒；2420：键槽；

41：梯形外螺纹；42：梯形内螺纹；

51：球铰。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的含并联机构的飞行器变形头锥1000，其中，上下方向，左右方向和前后方向分别以图示的上下方向、左右方向和前后方向为准。在下面的描述中，为方便描述，飞行器变形头锥1000简称为变形头锥1000。

参照图1-图8所示，根据本发明实施例的含并联机构的飞行器变形头锥1000可以包括：N个环形体节100和N-1个变形驱动机构200，其中，需要说明的是，N＞1且为正整数。也就是说，环形体节100可以是是两个或多个，变形驱动机构200可以是一个、两个或多个，且变形驱动机构200比环形体节100少一个。例如，如图1和图2所示，环形体节100可以为五个，变形驱动机构200为四个。

具体而言，N个环形体节100可沿前后方向间隔设置，相邻的两个环形体节100之间可具有变形间隙，以允许变形头锥1000变形时相邻的两个环形体节100发生相对运动。

如图2所示，相邻的两个环形体节100之间可以设有一个变形驱动机构200，以驱动相邻的两个环形体节100发生相对运动，实现变形头锥1000的变形。每个变形驱动机构200可以包括：第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2。

如图2和图3所示，第一驱动杆组件1的一端可与相邻的两个环形体节100中的后一个环形体节100相连，并且第一驱动杆组件1沿该环形体节100的轴向可平移，第一驱动杆组件1的另一端可与相邻的两个环形体节100中的前一个环形体节100可枢转地相连，以允许相邻的两个环形体节100发生相对位移。

如图2和图3所示，第二驱动杆组件2的一端可与相邻的两个环形体节100中的后一个环形体节100相连，并且第二驱动杆组件2可沿环形体节100的轴向可平移和可绕与该环形体节100的轴向垂直的枢转轴可枢转，第二驱动杆组件2的另一端可与相邻的两个环形体节100中的前一个环形体节100可枢转地相连，以与第一驱动杆组件1共同配合，实现变形头锥1000的变形。

其中，相邻的两个环形体节100在第一驱动杆组件1的平移、第二驱动杆组件2的平移和第二驱动杆组件2的枢转的配合下实现变形头锥1000的伸缩和弯曲。换言之，第一驱动杆组件1的平移、第二驱动杆组件2的平移和第二驱动杆组件2的枢转可以配合进行，第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2可以构成并联机构，即变形驱动机构200形成为并联机构，可以带动环形体节100活动，使相邻的两个环形体节100实现伸缩或弯曲，从而可以实现变形头锥1000的伸缩或弯曲，并且能够增大变形头锥1000的伸缩和弯曲量。

由于相邻的两个环形体节100可以在第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2的驱动下可以相对活动，所以多个环形体节100的活动可以增大变形头锥1000的变形灵活性，增大变形头锥1000的变形量，而且控制第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2就可以控制变形头锥1000的姿态，还可以提高姿态控制的精确性。

根据本发明实施例的飞行器变形头锥1000，通过在相邻的两个环形体节100之间设置一个变形驱动机构200，利用第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2驱动相邻的两个环形体节100发生相对位移，第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2可以构成并联机构，使飞行器变形头锥可以在第一驱动杆组件1的平移、第二驱动杆组件2的平移和第二驱动杆组件2的枢转的配合下实现变形头锥1000的伸缩和弯曲，并且具有变形量大、变形姿态灵活、姿态控制精确等优点。

根据本发明的一些实施例，第一驱动杆组件1沿与环形体节100的轴向垂直的枢转轴线可枢转，以使第一驱动杆组件1和第二驱动杆组件2可以同时枢转，实现变形头锥1000弯曲。也就是说，第一驱动杆组件1不仅可以实现沿所在环形体节100的轴向平移，而且能够沿与所在环形体节100的轴向垂直的枢转轴线枢转。由此，可以增大相邻的两个环形体节100之间的变形量，从而可以增大变形头锥1000的变形量，使变形头锥1000的变形更加灵活。

如图3和图5所示，第一驱动杆组件1可以包括：第一驱动轴11、两个第一丝杠12、两个第一螺母件14和第一驱动器(图中未示出)。

具体而言，第一驱动轴11可以安装在相邻的两个环形体节100中的后一个上，并且第一驱动轴11绕沿与后一个环形体节100的轴向垂直的枢转轴线可枢转，两个丝杠分别沿后一个环形体节100的轴向延伸，两个丝杠的后端分别通过三个串联的第一万向节13与第一驱动轴11的两端相连，两个第一丝杠12的前端可分别与前一个环形体节100可枢转地相连。

也就是说，第一驱动轴11的一端通过三个串联的第一万向节13与一个第一丝杠12的后端相连，该第一丝杠12的前端与前一个环形体节100可枢转地相连，同样地，第一驱动轴11的另一端通过三个串联的第一万向节13与一个第一丝杠12的后端相连，该第一丝杠12的前端与前一个环形体节100可枢转地相连。第一驱动轴11转动时，经过两端的第一万向节13传动，可以带动两个第一丝杠12转动。

其中，需要说明的是，本发明中三个万向节之间串联是指，相邻的万向节通过万向节叉轴向连接并固定进行传动，并且传动链的两端同样通过轴向固连的方式与其他零部件连接。

如图3和图5所示，两个第一螺母件14可一一对应地套设在两个第一丝杠12上，两个第一螺母件14的旋向相反，由此，两个第一丝杠12由第一驱动轴11带动转动时，可以使两个第一螺母件14同向运动，并且两个第一螺母件14可与后一个环形体节100相连，以通过第一丝杠12和第一螺母件14的相对运动实现相邻的两个环形体节100之间的运动。

第一驱动器可以驱动第一驱动轴11枢转，为第一驱动轴11提供动力。当第一驱动器驱动第一驱动轴11转动时，第一驱动轴11两端的第一万向节13可以将第一驱动轴11的转动同时传递给两个第一丝杠12，两个第一丝杠12反向转动，使两个第一螺母件14相对于两个第一丝杠12实现移动，两个第一螺母件14相对于环形体节100轴向移动的同时可以枢转。

可选地，如图4所示，相邻的两个环形体节100中的后一个上可以设有两个第一吊耳101，两个第一吊耳101可以平行且对称地设在环形体节100的两侧，两个第一吊耳101可分别与两个第一螺母件14可枢转地相连。这样，可以通过两个吊耳将两个第一螺母件14与环形体节100可枢转地相连，结构简单紧凑，加工安装方便。

如图5和图7所示，每个第一螺母件14可以包括：第一螺母本体141和第一套筒142，其中，第一螺母本体141可以套设在第一丝杠12上，第一套筒142可以套设在第一丝杠12上，并且第一套筒142可与第一螺母本体141的轴向一端相连，以使第一螺母本体141与第一套筒142同步运动，第一套筒142可与第一吊耳101可枢转地相连。由此，第一螺母本体141在第一丝杠12上移动时，可以带动第一套筒142同步运动，第一套筒142与第一吊耳101的可枢转连接可以实现第一驱动杆组件1相对于后一个环形体节100的枢转运动。

可选地，如图7所示，第一螺母本体141和第一套筒142可以通过多个螺钉相连，多个螺钉可沿第一螺母本体141的周向均匀地设在第一螺母本体141的轴向一端，并且多个螺钉贯穿第一螺母本体141后与第一套筒142相连，将第一螺母本体141和第一套筒142连接，装配方便，连接牢固。

可选地，结合图4和图7所示，第一套筒142的侧壁上可以设有第一安装孔1420，第一吊耳101上可以设有与第一安装孔1420对应的第二安装孔1010，销轴可以穿过第一安装孔1420和第二安装孔1010连接第一套筒142和第一吊耳101，一方面，可以方便地实现第一驱动杆组件1与环形体节100的枢转连接，使变形头锥1000可以弯曲变形，另一方面，可以避免第一驱动杆组件1的枢转运动与平移运动发生干涉，提高变形头锥1000变形时的可靠性和稳定性。

根据本发明的一些实施例，如图2、图3和图5所示，第二驱动杆组件2可以包括：第二驱动轴211、两个第二丝杠22、两个第一螺母件14、第三驱动轴212、第二驱动器(图中未示出)和第三驱动器(图中未示出)。

具体而言，第二驱动轴211可以安装在相邻的两个环形体节100中的后一个上，并且第二驱动轴211绕沿与后一个环形体节100的轴向垂直的枢转轴线可枢转，两个第二丝杠22可分别沿后一个环形体节100的轴向延伸，两个第二丝杠22的后端可以通过三个串联的第二万向节23与第二驱动轴211的两端相连，两个第二丝杠22的前端可分别与前一个环形体节100可枢转地相连。

也就是说，第二驱动轴211的一端通过三个串联的第二万向节23与一个第二丝杠22的后端相连，该第二丝杠22的前端与前一个环形体节100可枢转地相连，同样地，第二驱动轴211的另一端通过三个串联的第二万向节23与另一个第二丝杠22的后端相连，该第二丝杠22的前端与前一个环形体节100可枢转地相连。使第二驱动轴211转动时，两端的第二万向节23进行传动，实现两个第二丝杠22的转动。

如图3和图5所示，两个第二螺母件24可以一一对应地套设在两个第二丝杠22上，两个第二螺母件24的旋向相反，这样，第二驱动轴211带动两个第二丝杠22转动时，可以使两个第二螺母件24同向运动，并且两个第二螺母件24可与后一个环形体节100相连，通过第二丝杠22和第二螺母件24之间的运动实现相邻两个环形体节100之间的运动。

第二驱动器可以驱动第二驱动轴211枢转，为第二驱动轴211提供动力。当第二驱动器驱动第二驱动轴211转动时，第二驱动轴211两端的第二万向节23可以将第二驱动轴211的转动同时传递给两个第二丝杠22，两个第二丝杠22反向转动，使两个第二螺母件24相对于两个第二丝杠22实现移动。

如图2、图3和图5所示，第三驱动轴212可以安转在相邻的两个环形体节100中的后一个上，并且第三驱动轴212绕沿与后一个环形体节100的轴向垂直的枢转轴线可枢转，第三驱动轴212的两端可分别于两个第二丝杠22相连，以带动两个第二丝杠22绕与后一个环形体节100的轴向垂直的枢转轴线枢转。

第三驱动器可以驱动第三驱动轴212枢转，为第三驱动轴212提供动力。当第三驱动器驱动第三驱动轴212转动时，第三驱动轴212可以带动两个第二丝杠22绕与后一个环形体节100的轴向垂直的枢转轴线同时转动，配合第二驱动轴211的转动和第一驱动轴11的转动，可以实现相邻的两个环形体节100之间的相对运动，从而可以实现变形头锥1000的多姿态变形。

可选地，如图4所示，相邻的两个环形体节100中的后一个环形体节100内可以设有两个第二吊耳102，两个第二吊耳102平行且对称地设在环形体节100的两侧，第三驱动轴212的两端可枢转地设在两个第二吊耳102中，以将第三驱动轴212和环形体节100可枢转地相连。

如图4所示，两个第一吊耳101和两个第二吊耳102可以以约90°间隔周向分布在环形体节100上，两个第一吊耳101关于竖直中分面对称，并且两个第二吊耳102关于竖直中分面对称。

在一些实施例中，如图6所示，每个第二螺母件24可以包括：第二螺母本体241和第二套筒242，其中，第二螺母本体241可以套设在第二丝杠22上，第二套筒242也套设在第二丝杠22上，并且第二套筒242可与第二螺母本体241的轴向一端相连，以使第二螺母本体241与第二套筒242可以同步运动，第三驱动轴212可与第二套筒242相连，从而第二螺母本体241在第二丝杠22上移动时，可以带动第二套筒242同步运动，并且第三驱动轴212带动第二套筒242转动时可以带动第二螺母本体241同步转动，进一步实现第二丝杠22的转动。

第三驱动轴212的两端可分别通过键连接与两个第二套筒242的侧壁相连，以带动第二套筒242绕第三驱动轴212转动。具体地，如图6所示，第二套筒242的侧壁上设有键槽2420，第三驱动轴212的两端具有适于配合在键槽2420内的配合部，配合部配合在键槽2420内之后，第三驱动轴212可以带动第二套筒242转动。

如图2-图8所示，第一丝杠12和第二丝杠22的前端可分别通过球铰51与环形体节100相连，以使第一丝杠12和前一个环形体节100可枢转，同时使第二丝杠22和前一个环形体节100可枢转，结构简单，成本低廉。

有利地，如图6-图8所示，第一丝杠12和第二丝杠22的外周壁上可以形成有梯形外螺纹41，第一螺母件14和第二螺母件24的至少部分内周壁上可以形成有适于与梯形外螺纹41配合的梯形内螺纹42，从而可以提高第一丝杠12与第一螺母件14和第二丝杠22与第二螺母件24的连接强度，避免螺纹失效，延长使用寿命。

在一些实施例中，可以改变第一丝杠12与第一螺母件14和第二丝杠22与第二螺母件24的螺纹升角，使第一丝杠12与第一螺母件14之间以及第一丝杠12与第一螺母件14之间能够实现自锁，从而可以在变形头锥1000调节姿态的同时实现反向自锁，实现固定作用。

可选地，第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器可分别为驱动电机，驱动电机可以通过齿轮减速器驱动第一驱动轴11、第二驱动轴211或第三驱动轴212枢转，从而可以提高变形头锥1000的变形速率，允许一定范围内变形头锥1000任意姿态的伸缩和弯曲变形。

进一步地，如图2-图4所示，变形头锥1000还可以包括：安装平台103，安装平台103可以设在相连的两个环形体节100中的后一个上，并且环形体节100可用于支撑第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和齿轮减速器，以提高各驱动器和减速器的稳定性，并且可以合理布置变形头锥1000内的各部件，防止各部件之间发生干涉，保证变形头锥1000可靠变形。

可选地，如图2、图3和图4所示，安装平台103可以分为上下两部分，下部平台设置较短，第三驱动器和与其对应的齿轮减速器可以安装在下部平台上，上部平台可以分为上下两层，第一驱动器和与其对应的齿轮减速器可以安装在上层上部平台上，第二驱动器和与其对应的齿轮减速器可以安装在下层上不平台上。由此，可以进一步优化布局，提高空间利用率。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，多个环形体节100的径向尺寸可沿从前向后的方向递增，并且位于最前端的环形体节100可以形成为前端圆滑封闭的大体圆锥体，以改善变形头锥1000的受热，减小激波阻力，从而能够优化变形头锥1000的受载情况。

例如，如图1和图2所示，环形体节100可以是五个，变形驱动机构200可以是四个，相邻的两个环形体节100之间设有一个变形驱动机构200。当然，本发明的结构不限于此，环形体节100的个数还可以是其他数量，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，因此不再详细描述。

下面根据本发明实施例的含并联机构的飞行器变形头锥1000的运动方式和具体变形过程。

第一驱动杆组件1中的两个第一丝杠12和两个第一螺母件14通过第一丝杠12与第一螺母本体141的螺纹副连接，可以将第一丝杠12绕自身轴线的转动转化为相对于第一螺母件14的伸缩运动。

第一套筒142上设有第一安装孔1420，第一套筒142与第一吊耳101通过销连接相连后，第一套筒142可绕第一安装孔1420和第二安装孔1010的轴线进行竖直面内的转动，由于第一套筒142与第一螺母本体141通过螺钉固连，因此第一套筒142可与第一螺母本体141和第一丝杠12相对于所在的环形体节100进行一体转动。

对于第一丝杠12和第二丝杠22的摆角，第二丝杠22受第二驱动轴211的直接控制，第一丝杠12为间接控制。对于某一个环形体节100，可视为其内部安装有基座，相邻的前一个环形体节100可视为输出动平台，两个第一丝杠12和两个第二丝杠22可视为四个运动分支。

第一驱动器驱动第一驱动轴11转动，通过串联的三个第一万向节13传动至第一丝杠12，第二驱动器驱动第二驱动轴211转动，通过串联的三个第二万向节23传动至第二丝杠22，通过与第一螺母本体141和第二螺母本体241上的螺纹副的限制，分别转化为第一丝杠12相对于第一螺母件14的伸缩运动和第二丝杠22相对于第二螺母件24的伸缩运动。

由于两个第一丝杠12左右对称，两个第二丝杠22也是左右对称布置，并且两个第一丝杠12分别连接至第一驱动轴11的两端且螺纹旋向分别相反，因此两个第一丝杠12的伸缩量同样左右对称，同理，两个第二丝杠22的伸缩量也是左右对称。而且，第三驱动轴212在第三驱动器的驱动下控制两个第二套筒242在竖直面内同步转动，该平面转动通过前文所述机械连接依次传递至两个第二螺母本体241和两个第二丝杠22。由于上述对称约束，变形驱动机构200中左侧或右侧中一者的运动链可视为虚约束，仅起限制装置进行竖直面内的平面运动的作用。

从竖直面内平面运动考虑，可将变形驱动结构视为一平面六杆机构，相邻的两个环形体节100中的后一个为基座，前一个为执行件，第一丝杠12与第一螺母件14和第二丝杠22与第二螺母件24可视为通过移动副连接的两杆传动链，传动链两端通过转动副分别与基座和执行件连接。

由机械运动分析可知，该平面六连杆机构含有三个自由度，通过三根独立驱动轴可对其姿态实现完全控制。因此，第一驱动器驱动第一驱动轴11，第二驱动器驱动第二驱动轴211，同时第三驱动器驱动第三驱动轴212，可以实现对变形头锥1000的姿态的完全控制。

因此，变形头锥1000可以进行轴向伸缩和摆动弯曲变形，变形头锥1000处于平直姿态时，各环形体节100的轴线可以共线；进行轴向伸缩变形时，各环形体节100沿轴线方向平动；进行摆动弯曲变形时，各环形体节100的轴线在竖直中分面内发生旋转，各环形体节100的周线不再平行。

需要说明的是，根据本发明实施例的变形头锥1000在进行变形时，不需区分是轴向伸缩还是弯曲运动，只需根据要求的总变形分解为各环形体节100需要的相对位置姿态，反解出各变形驱动机构200的姿态，得到每个环形体节100上的第一丝杠12相对于第一螺母本体141的伸缩量、第二丝杠22相对于第二螺母本体241的伸缩量和第二套筒242的摆角，进而求出第一驱动轴11、第二驱动轴211和第三驱动轴212所需的转动角度即可。

综上，根据本发明实施例的变形头锥1000，可以进行复杂的伸缩和弯曲变形的控制，在航空工程领域有广阔的应用前景。

根据本发明实施例的飞行器，可以包括根据本发明上述实施例的含并联机构的飞行器变形头锥1000。

根据本发明实施例的飞行器，通过设置根据本发明上述实施例的变形头锥1000，可以实现多姿态的变形，并且可以改善飞行器的受热，减小激波阻力，优化飞行器的受载情况。

根据本发明实施例的飞行器的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (15)

1.一种含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，包括：

N个环形体节，N个所述环形体节沿前后方向间隔设置，相邻的两个所述环形体节之间具有变形间隙，其中，N＞1且为正整数；

N-1个变形驱动机构，相邻的两个所述环形体节之间设有一个所述变形驱动机构，每个所述变形驱动机构包括：

第一驱动杆组件，所述第一驱动杆组件的一端与相邻的两个所述环形体节中的后一个环形体节相连且沿该环形节体的轴向可平移，所述第一驱动杆组件的另一端与相邻的两个所述环形体节中的前一个环形节体可枢转地相连，所述第一驱动杆组件包括：两个第一丝杠和两个第一螺母件，两个所述第一丝杠分别沿后一个所述环形体节的轴向延伸，两个所述第一螺母件一一对应套设在两个所述第一丝杠上，两个所述第一丝杠的前端分别与前一个所述环形体节可枢转地相连，两个所述第一螺母件的旋向相反且与后一个所述环形体节相连；

第二驱动杆组件，所述第二驱动杆组件的一端与相邻的两个所述环形体节中的后一个环形体节相连且沿该环形节体的轴向可平移和绕沿与该环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，所述第二驱动杆组件的另一端与相邻的两个所述环形体节中的前一个环形节体可枢转地相连，所述第二驱动杆组件包括：两个第二丝杠和两个第二螺母件，两个所述第二丝杠分别沿后一个所述环形体节的轴向延伸，两个所述第二丝杠的前端分别与前一个所述环形体节可枢转地相连，两个所述第二螺母件一一对应套设在两个所述第二丝杠上，两个所述第二螺母件的旋向相反且与后一个所述环形体节相连，

其中，相邻的两个所述环形节体在所述第一驱动杆组件的平移、所述第二驱动杆组件的平移和所述第二驱动杆组件的枢转的配合下实现所述变形头锥的伸缩和弯曲。

2.根据权利要求1所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一驱动杆组件沿与所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，以使所述第一驱动杆组件和所述第二驱动杆组件可同时枢转，实现所述变形头锥弯曲。

3.根据权利要求2所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一驱动杆组件包括：

第一驱动轴，所述第一驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第一驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，两个所述第一丝杠的后端分别通过三个串联的第一万向节与所述第一驱动轴的两端相连；

第一驱动器，所述第一驱动器驱动所述第一驱动轴枢转。

4.根据权利要求3所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，后一个所述环形体节内设有两个第一吊耳，两个所述第一吊耳平行且对称地设在所述环形体节的两侧，两个所述第一吊耳分别与两个所述第一螺母件可枢转地相连。

5.根据权利要求4所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，每个所述第一螺母件包括：

第一螺母本体，所述第一螺母本体套设在所述第一丝杠上；

第一套筒，所述第一套筒套设在所述第一丝杠上且与所述第一螺母本体的轴向一端相连以使所述第一螺母本体与所述第一套筒同步运动，所述第一套筒与所述第一吊耳可枢转地相连。

6.根据权利要求5所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一套筒的侧壁上设有第一安装孔，所述第一吊耳上设有与所述第一安装孔对应第二安装孔，销轴穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔连接所述第一套筒和所述第一吊耳。

7.根据权利要求3所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第二驱动杆组件包括：

第二驱动轴，所述第二驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第二驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，两个所述第二丝杠的后端分别通过三个串联的第二万向节与所述第二驱动轴的两端相连，

第三驱动轴，所述第三驱动轴安装在相邻的两个环形体节中的后一个上且所述第三驱动轴绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线可枢转，所述第三驱动轴的两端分别与两个第二丝杠相连以带动两个所述第二丝杠绕沿与后一个所述环形体节的轴向垂直的枢转轴线枢转；

第二驱动器，所述第二驱动器驱动所述第二驱动轴枢转；

第三驱动器，所述第三驱动器驱动所述第三驱动轴枢转。

8.根据权利要求7所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，相邻的两个环形体节中的后一个内设有两个第二吊耳，两个所述第二吊耳平行且对称地设在所述环形体节的两侧，所述第三驱动轴的两端可枢转地设在两个所述第二吊耳内。

9.根据权利要求7所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，每个所述第二螺母件包括：

第二螺母本体，所述第二螺母本体套设在所述第二丝杠上；

第二套筒，所述第二套筒套设在所述第二丝杠上且与所述第二螺母本体的轴向一端相连以使所述第二螺母本体与所述第二套筒同步运动，所述第三驱动轴与所述第二套筒相连。

10.根据权利要求9所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第三驱动轴的两端分别通过键连接与两个所述第二套筒的侧壁相连以带动所述第二套筒绕所述第三驱动轴转动。

11.根据权利要求7所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一驱动器、所述第二驱动器和所述第三驱动器分别为驱动电机，所述驱动电机通过齿轮减速器驱动所述第一驱动轴、所述第二驱动轴或所述第三驱动轴枢转。

12.根据权利要求11所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，还包括：

安装平台，所述安装平台设在后一个所述环形体节上且用于支撑所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述第三驱动器和所述齿轮减速器。

13.根据权利要求7所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一丝杠和所述第二丝杠的外周壁上形成有梯形外螺纹，所述第一螺母件和所述第二螺母件的至少部分内周壁上形成有适于与所述梯形外螺纹配合的梯形内螺纹。

14.根据权利要求7所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，所述第一丝杠和所述第二丝杠的前端分别通过球铰与所述环形体节相连。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的含并联机构的飞行器变形头锥，其特征在于，多个所述环形节体的径向尺寸沿从前向后的方向递增且位于最前端的所述环形体节形成为前端圆滑封闭的大体圆锥体。