CN107990792B - 一种可旋转尾翼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可旋转尾翼装置，所述装置包括以下组件：一支撑筒1，一旋转筒2，和四个呈X型分布的尾翼片3，在所述支撑筒1与所述旋转筒2之间安装有成对角接触球轴承4，在所述装置的前部设置有定位组件5用于与飞行器其它装置相连接，在所述装置的后部设置有用于安装和限制所述轴承4并具有密封作用的围挡/密封组件6和用于锁止和解锁的锁止/解锁组件7。本发明的可旋转尾翼装置仅由机械机构组成，通过结构设计实现在外部气动载荷作用下旋转尾翼装置自身旋转，无需能源补给，不含电子元件或控制程序，简单可靠，在实现旋转尾翼装置必须的功能和可靠性基础上，将结构复杂性和成本控制在较低水平，可应用于新型号研发和旧型号改进上。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾翼装置。
背景技术
随着靶弹技术的发展，旋转尾翼装置已经在越来越多的型号中得到应用，因其能更好地对滚转通道进行控制，已经成为靶弹结构的关键组成部分。此种旋转尾翼装置可以同时承受较大的轴向和法向过载，内置轴承，旋转灵活，并且具有一定的环境适应性，能适应沙尘和湿雾等严酷环境。
目前旋转尾翼装置的技术方案有多种，但由于旋转尾翼装置是靶弹结构的关键组成部分，因此其结构必须要进行优化设计，包括轴承种类的选择与安装、尾翼和旋转筒连接方式的选择等都是结构设计中的关键技术。轴承种类目前多采用推力球轴承和深沟球轴承组合形式，这种组合形式虽能满足轴向和法向过载要求，但其结构形式比较复杂，加工和安装要求都有一定难度，稳定性也不高。尾翼和旋转筒的连接方式多为梳齿状斜螺钉连接，虽然结构不复杂，装卸也较方便，但斜螺钉受力状态较差，加工困难，同时斜螺钉附近有凸起对气动外形也有一定影响。
发明内容
针对目前旋转尾翼装置存在的问题，本发明的目的是提供一种新的可旋转尾翼装置，所述装置包括以下组件：一支撑筒1，一旋转筒2，和四个呈X型分布的尾翼片3，在所述支撑筒1与所述旋转筒2之间安装有成对角接触球轴承4，在所述装置的前部设置有定位组件5用于与飞行器其它装置相连接，在所述装置的后部设置有用于安装和限制所述轴承4并具有密封作用的围挡/密封组件6和用于锁止和解锁的锁止/解锁组件7。
在一个优选的技术方案中，在所述旋转筒2上配置有一凸出的旋转筒定位台21，将所述成对轴承的外圈的定位于所述旋转筒定位台21的两侧。
在另一个优选的技术方案中，在所述支撑筒1两侧配置有一支撑筒定位台11，所述支撑筒定位台11和围挡/密封组件6共同定位所述成对轴承的内圈。
在又一个优选的技术方案中，所述尾翼片3分为尾翼耳片31和尾翼安定面32两部分，所述尾翼片3通过尾翼耳片31与旋转筒2连接。
更为优选地，所述尾翼耳片31与旋转筒2的连接为沉头直螺钉8连接。
尤为优选地，所述尾翼耳片31与旋转筒2的连接位于所述旋转筒定位台21。
在一个优选的技术方案中，尾翼耳片31和尾翼安定面32采用一体加工的方式，同时尾翼耳片31和尾翼安定面32之间有圆弧面进行过渡。
在另一个优选的技术方案中，围挡/密封组件6和支撑筒1为大螺纹连接。
在又一个优选的技术方案中，所述成对角接触球轴承4为单列向心角接触球轴承。
更为优选地，所述成对角接触球轴承4的锁口在外圈。
本发明的旋转尾翼装置采用成对角接触球轴承、直螺钉连接尾翼和旋转筒等改进措施，其具有以下的实质性特点：
1.采用成对角接触球轴承。轴承为锁口在外圈的单列向心角接触球轴承，采用成对背对背安装的角接触轴承，能够承受较大的双向推力和径向力，且刚性和承受倾覆力矩性能好。相对两对轴承组合使用的方式，这能使轴孔结构设计简单，减少轴承安装时间和难度。工作时旋转筒绕支撑筒旋转，故轴承与旋转筒内表面过盈配合，与支撑筒外表面间隙配合。间隙配合处涂有润滑脂，以保证其旋转灵活。本发明旋转尾翼装置的轴承的两个轴承外圈分别位于旋转筒定位台的两侧；两个轴承的内圈由位于它们两侧的支撑筒定位台和围挡/密封组件共同定位。轴承安装时，首先将成对轴承安装在旋转筒上，再将轴承和旋转筒一起套在支撑筒上，然后将围挡/密封组件拧入直至轴承被挤压定位。另外，围挡/密封组件和支撑筒对轴承起很好的密封作用，这就直接避免了运输和贮存过程中沙尘对轴承旋转的影响，以及湿雾对轴承的腐蚀作用，提高了靶弹运输和长期贮存的可靠性。
2.直螺钉连接带耳片尾翼和旋转筒。尾翼的两部分尾翼耳片和尾翼安定面采用一体加工的方式，这就保证了尾翼耳片和尾翼安定面之间的连接强度，比尾翼耳片和尾翼安定面之间采用焊接方式好得多，因焊缝强度有时受工艺水平限制达不到设计要求，会造成焊缝开裂，尾翼耳片和尾翼安定面连接失效。尾翼耳片沿厚度方向进行弧面加工，和旋转筒筒壁配合，并且尾翼耳片下沉到旋转筒筒壁里；尾翼耳片下沉位置正好在旋转筒较厚的轴承定位台处，这有助于确保尾翼安装处的强度；尾翼耳片和旋转筒之间采用沉头直螺钉连接，3对螺钉对称分布于尾翼两侧，安装孔轴沿旋转筒径向，这样既能保证尾翼耳片和旋转筒之间连接强度，又能满足气动外形要求，同时装卸方便。
通过以上具有实质性的技术方案，旋转筒仅需一个凸出的定位台，同时实现了轴承的定位和尾翼的可靠安装；支撑筒和挡板上基本无需专门的加工特征就实现了轴承的定位。相对于以往的旋转尾翼设计，成对角接触球轴承的使用加上支撑筒、挡板的巧妙设计使旋转尾翼结构明显简化，易于加工，易于安装。
通过强度计算和试验验证来证明了所述结构带来了优异的技术效果，具有加大的简便性、高效性和可行性。本专利的结构设计工作可靠性通过试验和仿真计算基本得到了验证。试验使用的样品，进行了振动试验，试验级别从0.02加到0.2后持续至少1min，同时尾翼以60r/min的速度旋转，无零部件损坏、掉落等异常现象发生。用Abaqus计算旋转尾翼各部件的强度，安全系数均在1.5以上。本技术仅由机械机构组成，通过结构设计实现在外部气动载荷作用下旋转尾翼装置自身旋转，无需能源补给，不含电子元件或控制程序，简单可靠。在实现旋转尾翼装置必须的功能和可靠性基础上，将结构复杂性和成本控制在较低水平，可应用于新型号研发和旧型号改进上。本发明结构设计合理，使用的材料都是常见的钢材和铝材，材料成本低，整体质量较小，灵活性高，同时加工简单，安装方便，占用空间较小；成对角接触球轴承和直螺钉都使用标准件，提高了结构的可靠性、维修性和安全性。
附图说明
图1.可旋转尾翼装置轴向剖面图；
图2.可旋转尾翼装置径向立体图；
图3.可旋转尾翼装置轴向立体图；
附图标记说明：
1：支撑筒
11:支撑筒定位台
2：旋转筒
21:旋转筒定位台
3：尾翼片
31：尾翼耳片
32：尾翼安定面
4：成对角接触球轴承
5：定位组件
6：围挡/密封组件
7：锁止/解锁组件
8：沉头直螺钉
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例
图1、图2和图3显示了本发明可旋转尾翼装置的一个优选的实施例。所述可旋转尾翼包括以下结构件：支撑筒1、成对角接触球轴承4、挡板6、旋转筒2、尾翼3、定位销5、插销7、沉头直螺钉8。支撑筒1是最主要的承力结构件，承受旋转尾翼装置的所有自重和外载荷，前端通过螺钉孔与其它相关部段对接，中间位置安装成对角接触球轴承4，后端通过大螺纹和挡板6连接。成对角接触球轴承4安装在支撑筒1、旋转筒2和挡板6之间，支撑筒、旋转筒上分别加工有轴承安装槽，轴承安装槽和成对角接触球轴承4间隙配合，间隙配合处涂有润滑脂。挡板6安装在成对角接触球轴承4的后面，除了其对轴承有安装限制作用，还有密封作用。旋转筒2也是主要的承力结构件，前端和支撑筒1配合，后端和挡板6配合，外表面通过直螺钉连接四个尾翼，内表面加工有轴承安装槽安装成对角接触球轴承4。尾翼分为尾翼耳片31和尾翼安定面32两部分，尾翼耳片31和旋转筒2配合，通过沉头直螺钉8连接，外表无凸起，不影响气动外形要求，尾翼安定面32根据气动外形要求可以设计成弧形安定面，尾翼耳片31和尾翼安定面32采用一体加工的方式，同时尾翼耳片31和尾翼安定面32之间有圆弧面进行过渡。定位销5在旋转尾翼装置与其它相关部段对接时，起到定位作用。插销7起到限制旋转筒的作用，不让其在非工作状态下自由旋转。旋转尾翼装置与其它相关部段对接后，定位销5处于垂直方向最上方，插销7处于垂直方向最下方，四个尾翼呈X型分布。弹体倾斜飞行时，由于左右两侧气流不对称，尾翼3受到干扰力矩，带动旋转筒2绕支撑筒1旋转，而不会引起不期望的整个弹体的旋转。
本发明可旋转尾翼装置轴承的定位如下：旋转筒2上加工有一个旋转筒定位台21，两个轴承4外圈分别位于此定位台的两侧；支撑筒1上有一个支撑筒定位台11，两个轴承4的内圈由位于它们两侧的支撑筒定位台11和挡板6共同定位。轴承4安装时，首先将成对轴承4安装在旋转筒2上，再将轴承4和旋转筒2一起套在支撑筒上，然后将挡板6拧入直至轴承4被挤压定位。挡板6和支撑筒1对轴承起很好的密封作用。
本技术已经通过试验验证，按技术方案的详细描述加工成产品并应用于BWIII-XL型号的靶弹上，在产品实际应用中，此技术充分发挥了其作用，对滚转通道进行了有效控制，保证了靶弹的正常飞行。
Claims (4)
1. 一种用于靶弹的可旋转尾翼装置，其特征在于，所述装置包括以下组件：一支撑筒（1），一旋转筒（2），和四个呈X型分布的尾翼片（3），在所述支撑筒（1）与所述旋转筒（2）之间安装有成对角接触球轴承（4） ，所述轴承（4）为单列向心角接触球轴承，在所述装置的前部设置有定位组件（5）用于与飞行器其它装置相连接，在所述装置的后部设置有用于安装和限制所述轴承（4）并具有密封作用的围挡/密封组件（6）和用于锁止和解锁的锁止/解锁组件（7），在所述旋转筒（2）上配置有一凸出的旋转筒定位台（21），所述轴承（4）的外圈分别定位于所述旋转筒定位台（21）的两侧所述轴承（4）的锁口在外圈，在所述支撑筒（1）两侧配置有一支撑筒定位台（11），所述支撑筒定位台（11）和围挡/密封组件（6）共同定位所述轴承（4）的内圈，所述尾翼片（3）分为尾翼耳片（31）和尾翼安定面（32）两部分，所述尾翼片（3）通过尾翼耳片（31）与旋转筒（2）连接，所述尾翼耳片（31）与旋转筒（2）的连接位于所述旋转筒定位台（21）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述尾翼耳片（31）与旋转筒（2）的连接为沉头直螺钉（8）连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，尾翼耳片（31）和尾翼安定面（32）采用一体加工的方式，同时尾翼耳片（31）和尾翼安定面（32）之间有圆弧面进行过渡。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，围挡/密封组件（6）和支撑筒（1）为大螺纹连接。
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