CN107031822B - 一种舵面铰链力矩辅助装置 - Google Patents

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Abstract

一种舵面铰链力矩辅助装置，利用调整片与助力弹簧综合作用使杆力梯度在不同飞行速度下变化不大，在舵面一端设置有第一调整杆力机构，另一端设置有第二调整杆力机构，并对第一调整杆力机构设定杆力阀值，当飞行员施加的杆力小于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片不反向偏转，调整片不产生卸载作用；当飞行员施加的杆力大于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片反向偏转以减小舵面铰链力矩，进而减小操纵杆力，有效解决舵面铰链力矩大小影响到驾驶员杆力的问题，具有结构简单、重量轻、系统成本低、易于安装和维护的特点。

Description

一种舵面铰链力矩辅助装置
技术领域
本发明涉及飞机结构技术领域，尤其涉及一种舵面铰链力矩辅助装置。
背景技术
舵面铰链力矩大小影响驾驶员的杆力(脚蹬力)大小，为了减小飞行员操纵杆力，飞机设计师一般采用液压助力系统或者机械补偿系统，采用液压助力系统带来成本和重量代价；为了减小成本和重量，飞机设计师一般采用移轴补偿或者随动调整片，但是移轴补偿过大破坏主翼面特性，采用随动调整片易导致飞机飞左边界时由于速压低导致杆力过小，很难兼顾飞机的左右包线边界。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种舵面铰链力矩辅助装置，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种舵面铰链力矩辅助装置，利用调整片与助力弹簧综合作用使杆力梯度在不同飞行速度下变化不大，在舵面一端设置有第一调整杆力机构，另一端设置有第二调整杆力机构，并对第一调整杆力机构设定杆力阀值，当飞行员施加的杆力小于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片不反向偏转，调整片不产生卸载作用；当飞行员施加的杆力大于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片反向偏转以减小舵面铰链力矩，进而减小操纵杆力；为防止调整片过补偿或飞机在左边界时杆力过小，在第二调整杆力机构下设置有弹簧，以提供铰链力矩，防止杆力过小；具体结构如下：
第一调整杆力机构包括第一操纵杆、弹簧、第一摇臂、第二操纵杆、调整片、舵面转轴及调整片转轴，其中，第一操纵杆一端与调整片转轴连接，另一端与第一摇臂的一端、弹簧的一端连接于一点，调整片安装在调整片转轴上，第一摇臂的另一端与第二操纵杆连接，弹簧的另一端紧固于舵面，以促使第二操纵杆的力通过第一摇臂与弹簧传递至舵面；当飞行员作用于第二操纵杆时，带动第一摇臂转动，并通过弹簧带动舵面一起转动，当第二操纵杆通过第一摇臂作用到弹簧的力小于设定的杆力阀值时，弹簧不被压缩，第一操纵杆带动调整片和舵面一起同向偏转，以防止调整片的卸载作用导致飞行员操纵杆出现杆力过小的情况；当第二操纵杆通过第一摇臂作用到弹簧的力大于设定的杆力阀值时，弹簧被压缩，第一操纵杆移动带动调整片绕轴偏转，与舵面偏转方向相反，以防止调整片的卸载作用防止杆力过大的情况；
第二调整杆力机构包括第二摇臂、限制槽、弹簧及限制杆，舵面上设置有两个弹簧，其中一个弹簧与限制杆连接，另一个弹簧与第二摇臂的一端连接，第二摇臂的另一端与限制槽连接，限制槽固定在舵面肋内，限制杆固定在舵面肋上；舵面偏转时带动限制槽一起偏转，转动一定角度后固定在舵面肋内的限制槽与限制杆接触，带动第二摇臂旋转，从而促使与第二摇臂连接的一个弹簧被拉伸，以提供一定量铰链力矩，防止调整片导致舵面铰链力矩过小，从而导致杆力过小甚至反向的情况。
在本发明中，第一调整杆力机构中的弹簧为双向压缩弹簧。
在本发明中，第二调整杆力机构中的弹簧为自由伸缩弹簧。
在本发明中，调整片为随动调整片，且随动调整片为扇形结构。
在本发明中，限制槽为扇形结构。
有益效果：本发明利用调整片与助力弹簧综合作用使杆力梯度在不同飞行速度下变化不大，在舵面一端设置有第一调整杆力机构，另一端设置有第二调整杆力机构，并对第一调整杆力机构设定杆力阀值，当飞行员施加的杆力小于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片不反向偏转，调整片不产生卸载作用；当飞行员施加的杆力大于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片反向偏转以减小舵面铰链力矩，从而起到减小操纵杆力的作用，有效解决舵面铰链力矩大小影响到驾驶员杆力的问题；为防止低速时调整片过补偿，当舵面偏转到一定角度后，第二摇臂连接的一个弹簧被拉伸，以提供一定量铰链力矩，防止调整片导致舵面铰链力矩过小，从而导致杆力过小甚至反向的情况；具有结构简单、重量轻、系统成本低、易于安装和维护的特点。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明的较佳实施例中的第一调整杆力机构中的双向压缩弹簧结构示意图。
图3是本发明的较佳实施例中的第二调整杆力机构结构示意图。
图4是本发明的较佳实施例中的随动调整片未偏转示意图。
图5是本发明的较佳实施例中的随动调整片发生偏转示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1～图5的一种舵面铰链力矩辅助装置，利用随动调整片8与助力弹簧综合作用使杆力梯度在不同飞行速度下变化不大，在舵面一端设置有第一调整杆力机构，另一端设置有第二调整杆力机构，并对第一调整杆力机构设定杆力阀值(脚蹬力值)，当飞行员杆力(脚蹬力)小于此值时，双向压缩弹簧2不压缩，随动调整片8不反向偏转，不会出现由于随动调整片8的卸载导致杆力过小情况；当飞行员杆力大于此值时，随动调整片8反向偏转减小舵面铰链力矩，进而减小操纵杆力；同时为了防止随动调整片8大偏度时，出现过补偿导致杆力梯度过小甚至相反，在舵面前缘加载双向压缩弹簧2与自由伸缩弹簧6，以保证杆力梯度适中，具体结构如下：
设置在舵面一端的第一调整杆力机构包括第一操纵杆1、双向压缩弹簧2、第一摇臂3、第二操纵杆7、随动调整片8、舵面、舵面转轴O及调整片转轴F，其中，第一操纵杆1一端与调整片转轴F连接，另一端与第一摇臂3的一端、双向压缩弹簧2的一端连接于一点，随动调整片8安装在调整片转轴F上，第一摇臂3的另一端与第二操纵杆7连接，双向压缩弹簧2的另一端紧固于舵面，促使第二操纵杆7的力通过第一摇臂3与双向压缩弹簧2传递至舵面；当飞行员作用于第二操纵杆7时，带动第一摇臂3转动，并通过双向压缩弹簧2带动舵面一起转动，当第二操纵杆7通过第一摇臂3作用到双向压缩弹簧2的力小于设定的杆力阀值，双向压缩弹簧2不被压缩，第一操纵杆1带动随动调整片8和舵面一起同向偏转(如图4所示)，以防止随动调整片8的卸载作用导致飞行员操纵杆出现杆力过小的情况；当第二操纵杆7通过第一摇臂3作用到双向压缩弹簧2的力大于设定的杆力阀值时，双向压缩弹簧2被压缩，第一操纵杆1移动带动调整片绕轴F偏转，与舵面偏转方向相反(如图5所示)，以防止随动调整片8的卸载作用防止杆力过大的情况；
设置在舵面另一端的第二调整杆力机构包括第二摇臂4、扇形限制槽5、自由伸缩弹簧6、主翼面10、限制杆11及舵面肋12，舵面上设置有两个自由伸缩弹簧6，其中一个自由伸缩弹簧6与限制杆11连接，另一个自由伸缩弹簧6与第二摇臂4的一端连接，第二摇臂4的另一端与扇形限制槽5连接，扇形限制槽5固定在舵面肋内，限制杆11固定在舵面肋12上；舵面偏转时带动扇形限制槽5一起偏转，转动一定角度后固定在舵面肋12内的扇形限制槽5与限制杆11接触，带动第二摇臂4旋转，从而促使与第二摇臂4连接的一个自由伸缩弹簧6被拉伸，以提供一定量铰链力矩，用于防止随动调整片8导致的舵面铰链力矩过小导致杆力过小甚至反向的情况；图中，点A、B、C、D、E、G、H为角节点。
在本实施例中，作用于双向压缩弹簧2的拉伸力或者压缩力必须大于设定的杆力阀值后，双向压缩弹簧2才能被拉伸或者压缩，在双向压缩弹簧2的作用可以使舵面开始偏转时，随动调整片8不偏转，不会出现铰链力矩过小导致杆力过小的情况；舵面偏转一定程度，第二操纵杆7的杆力增加到一定程度后，双向压缩弹簧2被压缩，随动调整片8偏转可以减小铰链力矩，从而使操纵杆力不致过大；自由伸缩弹簧6的作用，防止随动调整片8偏度过大而出现过补偿，从而导致舵面铰链力矩减小过大，出现杆力过小或者反向的情况，综合使用双向压缩弹簧2和自由伸缩弹簧6使舵面作用到操纵杆上的力变化范围不至过大。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种舵面铰链力矩辅助装置，其特征在于，利用调整片与助力弹簧综合作用使杆力梯度在不同飞行速度下变化不大，在舵面一端设置有第一调整杆力机构，另一端设置有第二调整杆力机构，并对第一调整杆力机构设定杆力阀值，当飞行员施加的杆力小于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片不反向偏转，调整片不产生卸载作用；当飞行员施加的杆力大于此值时，在第一调整杆力机构作用下调整片反向偏转以减小舵面铰链力矩，进而减小操纵杆力；为防止调整片过补偿或飞机在左边界时杆力过小，在第二调整杆力机构下设置有弹簧，以提供一定铰链力矩，防止杆力过小；具体结构如下：
第一调整杆力机构包括第一操纵杆、弹簧、第一摇臂、第二操纵杆、调整片、舵面转轴及调整片转轴，其中，第一操纵杆一端与调整片转轴连接，另一端与第一摇臂的一端、弹簧的一端连接于一点，调整片安装在调整片转轴上，第一摇臂的另一端与第二操纵杆连接，弹簧的另一端紧固于舵面，以促使第二操纵杆的力通过第一摇臂与弹簧传递至舵面；当飞行员作用于第二操纵杆时，带动第一摇臂转动，并通过弹簧带动舵面一起转动，当第二操纵杆通过第一摇臂作用到弹簧的力小于设定的杆力阀值时，弹簧不被压缩，第一操纵杆带动调整片和舵面一起同向偏转，以防止调整片的卸载作用；当第二操纵杆通过第一摇臂作用到弹簧的力大于设定的杆力阀值时，弹簧被压缩，第一操纵杆移动带动调整片绕轴偏转，与舵面偏转方向相反，以防止杆力过大的情况；
第二调整杆力机构包括第二摇臂、限制槽、弹簧及限制杆，舵面上设置有两个弹簧，其中一个弹簧与限制杆连接，另一个弹簧与第二摇臂的一端连接，第二摇臂的另一端与限制槽连接，限制槽固定在舵面肋内，限制杆固定在舵面肋上；舵面偏转时带动限制槽一起偏转，转动一定角度后固定在舵面肋内的限制槽与限制杆接触，带动第二摇臂旋转，从而促使与第二摇臂连接的一个弹簧被拉伸，以提供一定量铰链力矩，防止调整片导致舵面铰链力矩过小，从而导致杆力过小甚至反向的情况。
2.根据权利要求1所述的一种舵面铰链力矩辅助装置，其特征在于，第一调整杆力机构中的弹簧为双向压缩弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种舵面铰链力矩辅助装置，其特征在于，第二调整杆力机构中的弹簧为自由伸缩弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种舵面铰链力矩辅助装置，其特征在于，调整片为随动调整片，且随动调整片为扇形结构。
5.根据权利要求1所述的一种舵面铰链力矩辅助装置，其特征在于，限制槽为扇形结构。
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