CN107010202A - 一种可控的飞行器折叠翼展开装置 - Google Patents

Abstract

一种可控的飞行器折叠翼展开装置，即一种可控展开时刻的飞行器折叠翼展开装置，它是由解锁释放机构和展开锁定机构两个部分组成；该解锁释放机构位于该折叠翼的翼尖位置，即折叠翼展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定折叠翼和在解锁时刻释放折叠翼的功能；该展开锁定机构位于折叠翼的翼根位置，即折叠翼相对飞行器转动的位置,实现展开折叠翼和展开之后锁定折叠翼的功能；本发明采用在折叠翼翼梢锁定、翼根展开的方式，将解锁释放机构与展开机构分开，可以减小结构的复杂性和尺寸外形；同时用较小的力就能实现折叠锁定。锁定机构采用两个L形锁定块，用楔形平面锁定，稳定可靠。

Description

一种可控的飞行器折叠翼展开装置

技术领域

本发明提供一种可控的飞行器折叠翼展开装置，它涉及一种可控展开时刻的折叠翼解锁释放和展开锁定方式，具有可控制展开时刻、可调整展开时间、可提供缓冲功能等特点，属于航空航天领域。

背景技术

为了方便储存和运输，飞行器上常采用折叠翼。折叠翼是飞行器的重要组成部分，储存和运输处于折叠状态，发射后展开，提供升力、保持飞行稳定或控制飞行器飞行。

目前，导弹类飞行器上采用的折叠翼在折叠状态下往往不采用锁定机构，采用发射筒筒的约束力使折叠翼处于折叠状态。导弹发射出筒后，折叠翼在主动驱动力和空气阻力的作用下立即展开。这种展开方式不能改变折叠翼的展开时间，因此不能满足某些特殊的需求，如多级导弹二级尾段的折叠翼需要在一二级分离后展开。

要控制折叠翼在飞行器发射后的指定时刻展开，需要设计折叠状态下的锁定和解锁装置，使折叠翼和弹体相对锁定；在指定的时刻，收到解锁指令后释放折叠翼，折叠翼在驱动机构的作用下展开。因此采用这种解锁释放和展开锁定方式可以根据飞行器的飞行方式设定展开时刻，实现对飞行器更加有效的控制。

折叠翼的展开装置的设计空间小，对重量要求高，并且展开后不能影响飞行器的气动性能。因此采用多点设计方法，将解锁释放机构和展开锁定机构分开，以减小整个机构的尺寸。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种可控的飞行器折叠翼展开装置，即一种可控展开时刻的飞行器折叠翼展开装置，该装置是一种可以自主控制展开时刻的折叠翼的展开装置，可以在飞行器发射后指定的时刻展开，展开到位后锁定；并且该展开装置可以提供缓冲功能，避免折叠翼展开到位时冲击过大对飞行器的飞行姿态造成影响。

2、技术方案：

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。本发明一种可控的飞行器折叠翼展开装置，即一种可控展开时刻的飞行器折叠翼展开装置，它是由解锁释放机构和展开锁定机构两个部分组成；它们相互之间的关系是：该解锁释放机构位于该折叠翼的翼尖位置，即折叠翼展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定折叠翼和在解锁时刻释放折叠翼的功能；该展开锁定机构位于折叠翼的翼根位置，即折叠翼相对飞行器转动的位置,实现展开折叠翼和展开之后锁定折叠翼的功能；

所述解锁释放机构是由电磁铁、锁芯弹簧、锁芯、锁框和折叠翼组成；它们相互之间的关系是：电磁铁、锁芯弹簧和锁芯的轴线在同一条直线上，共同组成可以控制锁芯运动的锁定机构；

该电磁铁是由线圈和铁芯组成的电磁性装置，大体为圆柱形，通电时产生磁性，断电时磁性消失；

该锁芯弹簧是压缩弹簧，在所设计的变形条件下其弹簧力小于电磁铁和锁芯之间的磁力，在电磁铁和锁芯中间；当电磁铁不通电时，推动锁芯插入弹翼的小孔内，实现折叠翼在折叠状态下的锁定；

该锁芯是由磁性材料制成，锁芯一端是圆柱形，与电磁铁的圆柱形平面相对，便于锁芯和电磁铁吸附；另一端是楔形，便于锁芯顺利插入折叠翼上的小孔里；

该锁框是解锁释放机构的外框架，整体形状为长方体，内有阶梯圆柱孔和方孔；锁框下端有凸台，可以通过螺钉与飞行器的外壁连接，起到支撑和连接解锁释放机构的零件的作用；

该折叠翼是飞行器上可折叠的机翼或弹翼；该折叠翼为薄板状，它的一端有圆柱形孔，可以绕轴转动；折叠翼发射前处于折叠并锁定状态，发射后解锁释放，在扭簧驱动下展开，展开到位后再锁定；

所述展开锁定机构是由前面所述解锁释放机构中的折叠翼、扭杆、圆形垫圈、六角形垫圈D、六角形垫圈C、锁定块、锁定块弹簧和固定支座组成；它们相互之间的位置连接关系是：扭杆、圆形垫圈、六角形垫圈D、六角形垫圈C、锁定块、锁定块弹簧在同一条中心线上。折叠翼和固定支座通过扭杆连接在一起，可以相对转动。

该折叠翼即前面所述解锁释放机构中的折叠翼，和解锁释放机构中的折叠翼是同一个零件；

该扭杆是近似圆柱形的阶梯形杆件，扭杆将固定支座与折叠翼连在一起，即是折叠翼的旋转轴，也为折叠翼提供展开的驱动力；

该圆形垫圈是为了方便两端阶梯形扭杆装配的零件，扭杆从D端装配入固定支座和折叠翼后使扭杆与该折叠翼配合的零件；

该六角形垫圈D是为了方便两端阶梯形扭杆装配的零件，扭杆从D端装配入固定支座和折叠翼后使扭杆D端与固定支座配合的零件；

该六角形垫圈C是扭杆装配入固定支座和折叠翼后使扭杆C端与固定支座配合的零件；

该锁定块是折叠翼展开到位后将折叠翼与弹身锁定的L形零件；折叠翼展开到位时锁定块的楔形面与折叠翼转轴处的楔形面相对，锁定块插入折叠翼转轴与固定支座之间的间隙，实现锁定；

该锁定块弹簧是驱动锁定块运动的零件，是圆柱形压缩弹簧；当折叠翼展开到位后，锁定块在锁定块弹簧的弹簧力作用下插入折叠翼与固定支座值之间的间隙，实现对折叠翼的锁定；

该固定支座的整体形状是长方体，固定支座两端有两个矩形耳片，耳片上有圆形孔；该固定支座是用来连接飞行器和弹翼的部件，其一端与弹身相连，另一端通过转轴与弹翼相连。

3、优点及功效：

本发明一种可控的飞行器折叠翼展开装置，即一种可控展开时刻的飞行器折叠翼展开装置，其主要优点是：采用在折叠翼翼梢锁定、翼根展开的方式，将解锁释放机构与展开机构分开，可以减小结构的复杂性和尺寸外形；同时，采用翼梢锁定，解锁释放机构在锁定时的力臂较大，用较小的力就能实现折叠锁定。电磁解锁的方式能使不同的折叠翼同时展开，展开的同时性好。扭杆采用两端阶梯形设计，折叠翼的受力刚好在几何中点，能保证折叠翼沿纵向展开。扭杆不仅能提供展开的驱动力，还能提供展开的驱动力和缓冲功能,节省驱动装置占用的空间。折叠翼展开过程的前半段，扭杆提供展开的驱动力；到中间某个位置是，扭杆的扭矩为零；在展开过程的后半段，扭杆提供反向力，是折叠翼角速度减速，起到缓冲作用。锁定机构采用两个L形锁定块，用楔形平面锁定，稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的整体图。其中A部分是解锁释放机构，B部分是展开锁定机构，C是飞行器本体。

图2为本发明的折叠翼展开过程三维图。

图中每个展开过程及具体标号说明如下：

图2.a——折叠翼的锁定状态，折叠翼和飞行器本体重合在一起；

图2.b——折叠翼展开到中间时的状态，也是扭杆扭力为零时的状态；

图2.c——折叠翼展开并锁定的状态。

图3为本发明的解锁释放机构三维图(爆炸图)。

图4发明的解锁释放机构平面图(剖面图)。

图5发明的展开锁定机构三维图(爆炸图)。

图6发明的展开锁定机构三维图(剖面图)。

图7折叠翼在导弹上的安装位置示意图。

图中具体标号说明如下：

1——电磁铁 2——锁芯弹簧

3——锁芯 4——锁框

5——折叠翼 6——扭杆

7——圆形垫圈 8——六角形垫圈C

9——六角形垫圈D 10——锁定块

11——锁定块弹簧 12——固定支座

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明是一种可控的飞行器折叠翼展开装置，即一种可控展开时刻的飞行器折叠翼展开装置，见图1所示，由图1中A端的解锁释放机构和B端的展开锁定机构两个部分组成。该装置的在运动过程中的工作状态，见图2所示，其中图2.a是折叠翼折叠并锁定的状态；图2.b是折叠翼展开到一定角度的状态；图2.c是折叠翼展开到位并锁定的状态。解锁释放机构由电磁铁1、锁芯弹簧2、锁芯3、锁框4和折叠翼5组成，见图3、图4所示。展开锁定机构由折叠翼5、扭杆6、圆形垫圈7、六角形垫圈D 8、六角形垫圈C 9、锁定块10、锁定块弹簧11和固定支座12组成，见图5、图6所示。折叠翼与飞行器的位置关系，如折叠翼在某导弹上的位置，见图7所示。它们之间的位置连接关系是：锁定机构在折叠翼5的翼梢即折叠翼A端位置，翼梢上打有小孔，锁定状态下锁芯3在锁芯弹簧2的弹力作用下插入小孔中，实现对折叠翼的锁定；解锁时电磁铁1吸引锁芯2离开小孔，释放折叠翼5。展开装置在折叠翼5的翼根部分，即折叠翼B端位置,折叠翼5、固定支座12、锁定块10及锁定块弹簧11的中心线在同一直线上，扭杆6插入它们的孔中，圆形垫圈7、六角形垫圈C 8、六角形垫圈D 9分别依次插入到轴上，将扭杆与固定支座相对固定。

所述电磁铁1总体外形为阶梯形圆柱，通电时产生磁性，断电时磁性消失。圆柱外端是由金属材料制成，用螺栓连接与锁框4固定，圆柱内端是由线圈和铁芯组成的电磁性装置，通电时可以产生磁性，吸引锁芯3，使其离开折叠翼翼梢上的小孔，释放折叠翼。由于锁定机构在折叠翼的翼梢，用来约束折叠翼的力臂较大，所以锁定机构提供的力较小，相应的折叠机构的尺寸较小。

所述锁芯弹簧2是标准件，需要选用合适的刚度和原长，使电磁铁对锁芯的吸引力大于锁芯弹簧插入折叠翼的孔中是的弹簧力，以便电磁铁导通是能够将锁定块从折叠翼的孔中吸出，释放折叠翼。

所述锁芯3由磁性材料制成，锁芯一端是圆柱形，与电磁铁的圆柱形平面相对，增大电磁铁和锁芯之间的吸引力；另一端是楔形，能使锁芯顺利插入折叠翼上的小孔里。

所述锁框4是解锁释放机构的外框，与飞行器的外壁连接，起到支撑连接锁芯3、锁芯弹簧2和电磁铁1的作用。锁框的下端是一个方形金属片，和弹体之间用铆钉连接。锁框内后端是圆柱形孔，用来容纳电磁铁1、锁芯弹簧2和锁芯3的后段；锁框的内前端是方形孔，用来支撑锁芯3前段，并且防止锁芯旋转，使锁芯能顺利插入到折叠翼中的小孔内。

所述折叠翼5是飞行器的折叠翼，发射前处于折叠并锁定状态，发射后解锁展开，展开到位后再锁定。飞行器上常用折叠翼作为气动控制舵面或稳定舵面，有横向折叠和纵向折叠两大类方式。各种类型和折叠方式的运载器都可以使用本发明的运载器折叠展开装置。见图7，是折叠翼在导弹上的应用。折叠翼的折叠方式是横向折叠方式，用在一级导弹尾部作为稳定舵面。

所述扭杆6是近似圆柱形的阶梯形杆件。扭杆将固定支座与折叠翼连在一起，即是折叠翼的旋转轴，也为折叠翼提供展开的驱动力。扭杆是展开装置的核心部件，采用两端阶梯形设计，使扭杆对折叠翼的扭力矩在几何中心，避免产生横向力矩。扭杆的材料可选用45CrNiMoVA，再根据需要的展开时间设计扭杆的尺寸。将扭杆扭矩为零的位置设计在折叠翼展开的中间某一位置，在展开过程的前半段扭杆提供展开驱动力，在后半段提供缓冲力，可以避免展开到位时对弹体的冲击过大。

所述圆形垫圈7是为了方便两端阶梯形扭杆装配的零件，由于扭杆采用了两段阶梯形设计，中间与折叠翼固定和六棱柱的外径大于两端六棱柱及圆柱的外径，所以为了能使扭杆装配后与D端折叠翼上的孔配合，将圆形垫圈插入到它们之间的空隙中。

所述六角形垫圈C 8和六角形垫圈D 9是扭杆装配入固定支座和折叠翼后使扭杆两端与固定支座配合的零件。其内外六角形分别与折叠翼上六角孔及固定支座上的六角孔相配合，起到固定扭杆两端和折叠翼的作用。其侧边的薄片与固定支座用螺栓连接。

所述锁定块10是运载器折叠翼展开到位后将折叠翼与弹身锁定的L形零件。折叠翼展开到位时锁定块的楔形面与折叠翼转轴处的楔形面相对，锁定块插入折叠翼转轴与固定支座之间的间隙，实现锁定。

所述锁定块弹簧11是现有的成熟的产品，可选用与扭杆直径配合的标准件，根据所需要的弹簧力选择弹簧的刚度。

所述固定支座12是用来连接弹身和弹翼的部件，其一端与飞行器相连，另一端与弹翼相连，并且起到支撑转动轴的作用。固定支座通过螺钉与弹体连接

本发明的安装过程如下：

将锁芯3、锁芯弹簧2和电磁铁1依次装入到锁框4中，再用螺栓将电磁铁与锁框固定。最后根据解锁机构在弹体上的安装位置，用铆钉将锁框与弹体连接。

将固定支座12用螺栓连接在弹体上，将折叠翼5、C端的锁定块10和锁定块弹簧的中心孔对齐，将扭杆从D端向C端插入。将扭杆向左移，直到移动到极限位置。将D端的锁定块弹簧和锁定块装到时扭杆上，再将扭杆移回到中间位置。从D端的孔中装D端的圆形垫圈7，再装入两端的六角形垫圈C和圆形垫圈D，并用螺栓与固定支座固定。

Claims (3)

1.一种可控的飞行器折叠翼展开装置，其特征在于：它是由解锁释放机构和展开锁定机构两个部分组成；它们相互之间的关系是：该解锁释放机构位于该折叠翼的翼尖位置，即折叠翼展开后离飞行器最远的位置，实现折叠状态下的锁定折叠翼和在解锁时刻释放折叠翼的功能；该展开锁定机构位于折叠翼的翼根位置，即折叠翼相对飞行器转动的位置,实现展开折叠翼和展开之后锁定折叠翼的功能；

所述解锁释放机构是由电磁铁、锁芯弹簧、锁芯、锁框和折叠翼组成；它们相互之间的关系是：电磁铁、锁芯弹簧和锁芯的轴线在同一条直线上，共同组成能控制锁芯运动的锁定机构；

该电磁铁是由线圈和铁芯组成的电磁性装置，为圆柱形，通电时产生磁性，断电时磁性消失；

该锁芯弹簧是压缩弹簧，在所设计的变形条件下其弹簧力小于电磁铁和锁芯之间的磁力，在电磁铁和锁芯中间；当电磁铁不通电时，推动锁芯插入弹翼的小孔内，实现折叠翼在折叠状态下的锁定；

该锁芯是由磁性材料制成，锁芯一端是圆柱形，与电磁铁的圆柱形平面相对，便于锁芯和电磁铁吸附；另一端是楔形，便于锁芯顺利插入折叠翼上的小孔里；

该锁框是解锁释放机构的外框架，整体形状为长方体，内有阶梯圆柱孔和方孔；该锁框下端有凸台，通过螺钉与飞行器的外壁连接，起到支撑和连接解锁释放机构的零件的作用；

该折叠翼是飞行器上可折叠的机翼及弹翼中的一种；该折叠翼为薄板状，它的一端有圆柱形孔，能绕轴转动；折叠翼发射前处于折叠并锁定状态，发射后解锁释放，在扭簧驱动下展开，展开到位后再锁定；

所述展开锁定机构是由前面所述解锁释放机构中的折叠翼、扭杆、圆形垫圈、六角形垫圈D、六角形垫圈C、锁定块、锁定块弹簧和固定支座组成；它们相互之间的位置连接关系是：扭杆、圆形垫圈、六角形垫圈D、六角形垫圈C、锁定块、锁定块弹簧在同一条中心线上；折叠翼和固定支座通过扭杆连接在一起，能相对转动；

该折叠翼即前面所述解锁释放机构中的折叠翼，和解锁释放机构中的折叠翼是同一个零件；

该扭杆是近似圆柱形的阶梯形杆件，扭杆将固定支座与折叠翼连在一起，即是折叠翼的旋转轴，也为折叠翼提供展开的驱动力；

该圆形垫圈是为了方便两端阶梯形扭杆装配的零件，扭杆从D端装配入固定支座和折叠翼后使扭杆与该折叠翼配合的零件；

该六角形垫圈D是为了方便两端阶梯形扭杆装配的零件，扭杆从D端装配入固定支座和折叠翼后使扭杆D端与固定支座配合的零件；

该六角形垫圈C是扭杆装配入固定支座和折叠翼后使扭杆C端与固定支座配合的零件；

该锁定块是折叠翼展开到位后将折叠翼与弹身锁定的L形零件；折叠翼展开到位时锁定块的楔形面与折叠翼转轴处的楔形面相对，锁定块插入折叠翼转轴与固定支座之间的间隙，实现锁定；

该锁定块弹簧是驱动锁定块运动的零件，是圆柱形压缩弹簧；当折叠翼展开到位后，锁定块在锁定块弹簧的弹簧力作用下插入折叠翼与固定支座之间的间隙，实现对折叠翼的锁定；

该固定支座的整体形状是长方体，固定支座两端有两个矩形耳片，耳片上有圆形孔；该固定支座是用来连接飞行器和弹翼的部件，其一端与弹身相连，另一端通过转轴与弹翼相连。

2.根据权利要求1所述的一种可控的飞行器折叠翼展开装置，其特征在于：所述的锁芯是由磁性材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种可控的飞行器折叠翼展开装置，其特征在于：所述的折叠翼是飞行器上可折叠的机翼和弹翼中的一种。