CN107512384B - 一种升降舵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机升降舵结构设计，特别涉及一种升降舵。升降舵包括：平尾安定面；升降舵前段，通过升降舵前段转轴铰接在平尾安定面尾端；升降舵后段，通过升降舵后段转轴铰接在平尾安定面的一端；升降舵作动器，一端通过第一铰接点铰接在平尾安定面上，另一端通过第二铰接点铰接升降舵前段上；连杆，一端通过第三铰接点铰接在升降舵前段上，另一端通过第四铰接点铰接在升降舵后段上。本发明的升降舵，能够显著提高升降舵的俯仰操纵效能，以升降舵偏转来实现飞机的纵向配平与操纵，避免因设置平尾安装角调整机构而带来的结构布置、重量、疲劳载荷和可靠性等一系列问题。

Description

一种升降舵

技术领域

本发明涉及飞机升降舵结构设计，特别涉及一种升降舵。

背景技术

随着社会的发展与进步，人们对于固定翼运输类飞机的飞行速度包线要求越来越高，既要求能够在简易机场低速短距起降，又要能够高速巡航。飞行速度范围宽，导致全机气动中心纵向位置变化较大，而在此状况下，飞机还要能够适应较大的重心变化范围。因此，对飞机纵向配平和操纵提出了较高的要求。

为满足大范围纵向配平要求，当前大型运输型飞机基本都采用了平尾安装角可调整式设计。针对不同的装载状态和飞行阶段，通过调整平尾安装角来实现纵向配平，升降舵在已配平的基础上再进行俯仰操纵。这种设计适用于大型飞机，对于中小型运输类飞机来说则显得过于复杂，会带来结构布置、重量、疲劳载荷和可靠性等一系列问题，需付出的代价较大。

要以安装角不可调的固定式平尾解决中小型运输类飞机尤其是短距起降运输机的纵向配平与操纵问题，需要在很大程度上增强升降舵的俯仰操纵效能。对于常规单段式升降舵来说，就是增大舵面相对面积(相对于平尾)，然而舵面相对面积的增加是有限度的，舵面相对面积越大，对平尾安定面的流动形态破坏越大，当舵面相对面积超过一定范围时，舵面效能不增反降。因此，要从根本上提高升降舵俯仰操纵效能，需采用一种全新的升降舵形式。

发明内容

本发明的目的是提供了一种升降舵，以解决现有飞机纵向配平与操纵时存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种升降舵，包括：

平尾安定面；

升降舵前段，通过平行于舵面展向方向的升降舵前段转轴铰接在所述平尾安定面尾端；

升降舵后段，通过平行于所述升降舵前段转轴的升降舵后段转轴，铰接在所述升降舵前段远离所述平尾安定面的一端，并且，当所述升降舵前段和升降舵后段处于未偏转状态时，所述升降舵前段转轴的轴线与所述升降舵后段转轴的轴线位于同一平面；

升降舵作动器，位于所述升降舵前段和升降舵后段展向方向的侧面，且与所述侧面平行，所述升降舵作动器的一端通过第一铰接点铰接在所述侧面的所述平尾安定面上，另一端通过第二铰接点铰接在所述侧面的所述升降舵前段上，并且，当所述升降舵前段和升降舵后段处于未偏转状态时，所述第二铰接点位于所述升降舵前段转轴轴线的竖直下方；

连杆，位于所述升降舵前段和升降舵后段展向方向的侧面，且与所述侧面平行，所述连杆的一端通过第三铰接点铰接在所述侧面的所述升降舵前段上，且所述第三铰接点位于所述升降舵前段转轴轴线与所述第二铰接点之间的竖直连线上，所述连杆的另一端通过第四铰接点铰接在所述侧面的所述升降舵后段上，当所述升降舵前段和升降舵后段处于未偏转状态时，所述第四铰接点位于所述升降舵后段转轴轴线的竖直上方。

可选的，所述升降舵作动器和所述连杆的数量均为两个，分别对称设置在所述升降舵前段和升降舵后段展向方向的两侧。

可选的，所述升降舵前段与升降舵后段的舵面总面积占平尾总面积的24％～40％

可选的，所述升降舵前段和升降舵后段均等弦长，且所述升降舵前段的弦长与升降舵后段的弦长之比在1～2之间。

可选的，所述升降舵前段最大偏角范围在负35°到正25°之间。

可选的，所述升降舵后段相对所述升降舵前段的偏转角为所述升降舵前段偏转角的66.7％～100％。

发明效果：

本发明的升降舵，能够显著提高升降舵的俯仰操纵效能，以升降舵偏转来实现飞机的纵向配平与操纵，避免因设置平尾安装角调整机构而带来的结构布置、重量、疲劳载荷和可靠性等一系列问题。

附图说明

图1是本发明升降舵的结构示意图；

图2是本发明图1中升降舵零偏时对应的A-A剖视图；

图3是本发明图1中升降舵上偏时对应的A-A剖视图；

图4是本发明图1中升降舵下偏时对应的A-A剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。

下面结合附图1至图4对本发明的升降舵做进一步详细说明。

本发明提供了一种升降舵，可以包括平尾安定面1、升降舵前段2、升降舵后段3、升降舵作动器4、连杆5、升降舵前段转轴6、升降舵后段转轴7、升降舵作动器4与平尾安定面1的第一铰支点8、升降舵作动器4与升降舵前段2的第二铰接点9、连杆5与平尾安定面1的第三铰支点10、连杆5与升降舵后段3的第四铰接点11。需要说明的是，铰接连接处可以通过已知的多种适合的方式进行连接，本实施例中，优选通过螺栓铰接。

具体地，升降舵前段2是通过平行于舵面展向方向的升降舵前段转轴6铰接在平尾安定面1尾端；升降舵后段3是通过平行于升降舵前段转轴6的升降舵后段转轴7，铰接在升降舵前段2远离平尾安定面1的一端，并且，当升降舵前段2和升降舵后段3处于未偏转状态时(参照图2所示)，升降舵前段转轴6的轴线与升降舵后段转轴7的轴线位于同一平面(图2中虚线所在平面)。

升降舵作动器4位于升降舵前段2和升降舵后段3展向方向的侧面，且与侧面平行；进一步，升降舵作动器4的一端通过第一铰接点8铰接在侧面的平尾安定面1上，另一端通过第二铰接点9铰接在侧面的升降舵前段2上；并且，当升降舵前段2和升降舵后段3处于未偏转状态时，第二铰接点9位于升降舵前段转轴6轴线的竖直下方。

连杆5位于升降舵前段2和升降舵后段3展向方向的侧面，且与侧面平行；进一步，连杆5的一端通过第三铰接点10铰接在侧面的升降舵前段2上，且第三铰接点10位于升降舵前段转轴6轴线与第二铰接点9之间的竖直连线上，连杆5的另一端通过第四铰接点11铰接在侧面的升降舵后段3上；当升降舵前段2和升降舵后段3处于未偏转状态时，第四铰接点11位于升降舵后段转轴7轴线的竖直上方。

另外，本发明的升降舵结构中，升降舵作动器4和连杆5的数量可以根据需要进行适合的设置，本实施例中，进一步优选升降舵作动器4和连杆5的数量均为两个，分别对称设置在升降舵前段2和升降舵后段3展向方向的两侧，从而提高操作的稳定性能。

当升降舵作动器4从中立位置伸长时，会驱动升降舵前段2绕其转轴6向上偏转，由于连杆5的牵制作用，升降舵后段3会在随前段2一同偏转的基础上继续绕后段转轴7再同向偏转。反之亦然。

进一步，升降舵前段2与升降舵后段3相加所形成的舵面总面积占平尾总面积的24％～40％。升降舵前段2和升降舵后段3均为等弦长设计，且前/后两段弦长之比在1～2之间。

升降舵前段2的最大偏角范围在-35°至+25°之间(下偏为正)，升降舵后段3在前段2的基础上再同向偏转。由于连杆机构的非线性特点，在升降舵前段2上/下偏转的过程中，升降舵后段3的再偏转角θ～与升降舵前段2的基础偏转角θ之间无法始终保持恒定的比例。在上/下极限偏转状态时，升降舵后段3的再偏转角约为升降舵前段2基础极限偏角的66.7％～100％。

由于升降舵后段3可在前段2已偏转的基础上再同向偏转，因此可以提供比常规单段式升降舵高得多的俯仰操纵效能。风洞试验表明，前/后两段式双铰链升降舵的单位面积俯仰操纵效能比常规单段式升降舵高出30％～40％。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种升降舵，其特征在于，包括：

平尾安定面(1)；

升降舵前段(2)，通过平行于舵面展向方向的升降舵前段转轴(6)铰接在所述平尾安定面(1)尾端；

升降舵后段(3)，通过平行于所述升降舵前段转轴(6)的升降舵后段转轴(7)，铰接在所述升降舵前段(2)远离所述平尾安定面(1)的一端，并且，当所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)处于未偏转状态时，所述升降舵前段转轴(6)的轴线与所述升降舵后段转轴(7)的轴线位于同一平面；

升降舵作动器(4)，位于所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)展向方向的侧面，且与所述侧面平行，所述升降舵作动器(4)的一端通过第一铰接点(8)铰接在所述侧面的所述平尾安定面(1)上，另一端通过第二铰接点(9)铰接在所述侧面的所述升降舵前段(2)上，并且，当所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)处于未偏转状态时，所述第二铰接点(9)位于所述升降舵前段转轴(6)轴线的竖直下方；

连杆(5)，位于所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)展向方向的侧面，且与所述侧面平行，所述连杆(5)的一端通过第三铰接点(10)铰接在所述侧面的所述升降舵前段(2)上，且所述第三铰接点(10)位于所述升降舵前段转轴(6)轴线与所述第二铰接点(9)之间的竖直连线上，所述连杆(5)的另一端通过第四铰接点(11)铰接在所述侧面的所述升降舵后段(3)上，当所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)处于未偏转状态时，所述第四铰接点(11)位于所述升降舵后段转轴(7)轴线的竖直上方。

2.根据权利要求1所述的升降舵，其特征在于，所述升降舵作动器(4)和所述连杆(5)的数量均为两个，分别对称设置在所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)展向方向的两侧。

3.根据权利要求1所述的升降舵，其特征在于，所述升降舵前段(2)与升降舵后段(3)的舵面总面积占平尾总面积的24％～40％。

4.根据权利要求3所述的升降舵，其特征在于，所述升降舵前段(2)和升降舵后段(3)均等弦长，且所述升降舵前段(2)的弦长与升降舵后段(3)的弦长之比在1～2之间。

5.根据权利要求4所述的升降舵，其特征在于，所述升降舵前段(2)最大偏角范围在负35°到正25°之间。

6.根据权利要求5所述的升降舵，其特征在于，所述升降舵后段(3)相对所述升降舵前段(2)的偏转角为所述升降舵前段(2)偏转角的66.7％～100％。

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