CN110834715A - 一种弹载无人机的折叠机翼 - Google Patents

Abstract

一种弹载无人机的折叠机翼，属于航空飞行器结构设计领域，针对弹载无人机副翼驱动机构设计复杂、可靠性低、附加质量多等问题，给出了利用机翼相对机身的横向移动，以此改变机身左右机翼升力面积(升力)大小，进而产生滚转力矩的技术方案。本发明的折叠机翼包括提供滚转力矩的原理及折叠机翼折叠/展开机构；且折叠机翼省去了副翼部分，避免了复杂的副翼驱动机构设计及副翼结构设计，简化了机翼的结构设计及提高了任务执行成功率。

Description

一种弹载无人机的折叠机翼

技术领域

本发明涉及一种弹载无人机的折叠机翼，属于航空飞行器总体设计、航空飞行器结构设计领域。

背景技术

弹载无人机作为常规弹药与现代无人机的有机结合体，既具有常规弹药的突防成功率高、投递速度快的特点，又兼备现代无人机飞行高度低、速度慢、雷达反射面积小等难以被发现、难以被拦截的优势，已经愈来愈受各军兵种欢迎。

为方便运输及发射，弹载无人机在存储及抛撒状态下，机翼折叠于弹仓内，并由弹仓内壁约束在横向包络线内；执行时任务时，无人机折叠机翼由折叠/展开机构展开至正常飞行状态。以上机翼的两种不同形态增加了副翼驱动机构设计困难及任务执行的不可靠性。此外，这种机翼形态转换还带来了舵机尺寸与机翼结构设计的矛盾等问题。

当前，国内外折叠式无人机大多采用传统的副翼差动偏转方式提供滚转力矩。传统折叠式机翼副翼驱动机构缺点主要体现在：1)副翼驱动机构在机翼两种状态转换时易与其它部件干涉；2)副翼驱动机构设计存在一定困难，易受空间等因素约束；3)舵机的外形和位置选择可能对机翼结构设计产生影响；4)副翼驱动机构相对复杂，可靠性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种弹载无人机的折叠机翼，本发明的折叠机翼利用机翼相对机身的横向移动，以此改变机身左右机翼升力面积(升力)大小，进而产生滚转力矩。本发明的折叠机翼省去了副翼部分，避免了复杂的副翼驱动机构设计及副翼结构设计，简化了机翼的结构设计及提高了任务执行成功率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种弹载无人机的折叠机翼，包括机翼本体、转轴、机翼支架、机翼支架上盖、弹簧销、滑块、扭簧、舵机；

所述转轴的两端为圆柱状，中部为长方体；所述转轴的一端与所述机翼本体固定连接，所述扭簧套装在所述转轴的另一端；所述扭簧的一端与转轴固定连接，另一端与滑块固定连接；

所述机翼支架上盖和所述机翼支架对接后，形成腔体，所述腔体的中部为圆柱状，两端为矩形腔，所述转轴的中部长方体可旋转的安装在所述腔体的中部圆柱状处；所述滑块可滑动的安装在所述矩形腔内；

所述弹簧销安装在所述转轴上，所述滑块上设有盲孔；当折叠机翼的折叠约束消失后，所述扭簧带动转轴转动使折叠机翼展开，所述折叠机翼展开到位后，所述弹簧销卡入所述滑块的盲孔中；

所述舵机安装在所述机翼支架上，所述舵机用于带动所述滑块在所述矩形腔内滑动。

优选的，所述舵机包括舵机本体和舵机摇臂，所述舵机本体驱动舵机摇臂转动；所述舵机摇臂转动带动所述滑块在所述矩形腔内滑动。

优选的，还包括隔框；所述机翼支架上盖和所述机翼支架对接后整体安装在所述隔框上。

优选的，所述机翼支架和所述滑块上均设有弧形槽，所述扭簧带动转轴转动过程中，所述弹簧销在所述弧形槽内滑动。

优选的，所述机翼支架上盖和所述机翼支架上设有矩形槽，当所述转轴的中部长方体在所述机翼支架上盖和所述机翼支架的矩形腔内滑动时，所述转轴的两端在所述机翼支架上盖和所述机翼支架的矩形槽内滑动。

优选的，所述转轴中部的长方体靠近所述机翼支架的端面为圆弧形。

优选的，还包括舵机座，所述舵机通过舵机座安装在所述机翼支架上。

优选的，所述机翼本体无副翼。

优选的，所述舵机用于带动所述滑块在所述矩形腔内滑动；所述滑块的滑动带动所述机翼本体移动，使无人机的机身两侧的机翼本体的面积不相等。

一种弹载无人机，采用上述折叠机翼。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明采用改变机身左右两侧机翼面积大小，进而改变左右机翼升力的方法来产生滚转力矩。本发明的折叠机翼无需采用传统的副翼结构，省去了副翼结构设计，避免了舵机的在机翼中埋设设计；

(2)本发明采用机翼横向左右移动的方法产生滚转力矩，并无传统的副翼舵面需要驱动，避免了复杂的舵面驱动机构设计；

(3)本发明中的折叠机翼，其展开/折叠机构与左右移动机构采用了一体化设计方法，节省了设计空间，减少了额外质量。

附图说明

图1为机翼本体1、机翼折叠和展开机构总体图。

图2为机翼折叠和展开机构内部图。

图3为滑块3、扭簧4、转轴2连接图。

图4为滑块3、转轴2连接关系图。

图5为机翼折叠/展开机构图。

图6为弹簧销8位置图。

图7为舵机9图。

图8为机翼支架5、滑块3连接关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

整个弹载无人机折叠机翼设计方案工作原理如下：

弹载无人机利用现有身管火炮、战术导弹等作为布撒、突防平台。为节省空间，存储、运输时机翼均折叠于弹仓中，折叠状态下机翼展向与机身纵轴平行。在机翼折叠状态下，机翼折叠/展开机构扭簧部分处于张紧状态(具有足够扭转角度)，机翼折叠情况下并没有额外的锁死/释放机构，依靠弹仓内壁将机翼约束在横向包络线内。

当弹载无人机达到弹道顶点后，减速伞将无人机从弹仓中拉出，在摆脱弹仓内壁约束后，折叠机翼在扭簧所存储的弹性势能作用下，向飞行状态下的展向位置旋转展开。在弹簧销到达滑块凹槽之前，滑块在横向的位置由滑块与转轴的接触面约束。当机翼展开至最终状态后，弹簧销弹出将机翼位置锁死。至此，机翼展开，“弹-机”状态转换完成。

弹载无人机进入飞行状态，根据航迹飞行需要及相关机动要求，机载飞行控制系统给舵机发出控制指令，舵机转动并驱动滑块-转轴-机翼左右移动，造成机身左右两侧机翼升力不同，并产生飞行控制系统所需要的滚转力矩。

实施例1：

一种弹载无人机的折叠机翼，包括机翼本体1、转轴2、机翼支架5、机翼支架上盖6、隔框7、弹簧销8、滑块3、扭簧4、舵机9、舵机座12。所述机翼本体1无副翼。

所述转轴2的两端为圆柱状，中部为长方体；所述转轴2的一端与所述机翼本体1固定连接，所述扭簧4套装在所述转轴2的另一端；所述扭簧4的一端与转轴2固定连接，另一端与滑块3固定连接；

所述机翼支架上盖6和所述机翼支架5对接后，形成腔体，所述腔体的中部为圆柱状，两端为矩形腔，所述转轴2的中部长方体可旋转的安装在所述腔体的中部圆柱状处；所述滑块3可滑动的安装在所述矩形腔内；

所述弹簧销8安装在所述转轴2上，所述滑块3上设有盲孔；当折叠机翼的折叠约束消失后，所述扭簧4带动转轴2转动使折叠机翼展开，所述折叠机翼展开到位后，所述弹簧销8卡入所述滑块3的盲孔中；

所述舵机9安装在所述机翼支架5上，所述舵机9用于带动所述滑块3在所述矩形腔内滑动。

所述机翼支架上盖6和所述机翼支架5对接后整体安装在所述隔框7上。

所述舵机9通过舵机座12安装在所述机翼支架5上。

所述舵机9包括舵机本体10和舵机摇臂11，所述舵机本体10驱动舵机摇臂11转动；所述舵机摇臂11转动带动所述滑块3在所述矩形腔内滑动。

所述机翼支架5和所述滑块3上均设有弧形槽，所述扭簧4带动转轴2转动过程中，所述弹簧销8在所述弧形槽内滑动。

所述机翼支架上盖6和所述机翼支架5上设有矩形槽，当所述转轴2的中部长方体在所述机翼支架上盖6和所述机翼支架5的矩形腔内滑动时，所述转轴2的两端在所述机翼支架上盖6和所述机翼支架5的矩形槽内滑动。

所述转轴2中部的长方体靠近所述机翼支架5的端面为圆弧形。

所述舵机9用于带动所述滑块3在所述矩形腔内滑动；所述滑块3的滑动带动所述机翼本体1移动，使无人机的机身两侧的机翼本体1的面积不相等。

一种弹载无人机，采用上述折叠机翼。

实施例2：

一种弹载无人机折叠机翼，如图1所示，包括飞行器机翼本体1、转轴2、机翼支架5、机翼支架上盖6、弹簧销8、滑块3、扭簧4、舵机9、舵机本体10、舵机摇臂11、舵机座12及隔框7。所述折叠机翼方案中机翼本体1与转轴2固定连接；所述折叠机翼方案中扭簧4两端分别与滑块3、转轴2固定连接；所述折叠机翼方案中机翼支架5、机翼支架上盖6与机身隔框7通过螺栓固定连接。如图2～8所示。

传统的机翼利用左、右副翼的差动产生滚转力矩(利用左右副翼的偏转改变机翼升力系数，进而使机身两侧机翼产生不同升力)。本发明设计采用左右横向移动机翼，以此改变机身左右两侧机翼面积大小的方法改变机身两侧机翼升力大小，进而产生滚转力矩，并达到所需飞行性能要求。

所述折叠机翼方案无副翼结构，机翼由完整翼型设计而成。在折叠状态下，利用弹仓内壁将机翼约束在横向截面包络线范围内。当无人机被减速伞拉出弹仓后，利用折叠/展开机构中扭簧4所产生的扭矩将机翼由折叠状态转换至展开状态，折叠机翼完全展开至展开状态后，由弹簧销8锁死。展开前后的左、右机翼均为一体。折叠机翼完全展开并锁死之后，滑块3、转轴2及机翼本体1固定连接，并由舵机9驱动滑块3实现机翼左右移动，以此改变机身两侧机翼升力面积大小，在机身左右两侧机翼处产生不同大小的升力，并产生滚转力矩。机翼折叠/展开机构与机翼左右移动机构采用一体化设计。

本发明具体实施过程如下：

1)减速伞将弹载无人机从弹仓中拉出，图2中扭簧4所存储的弹性势能驱动转轴2带动机翼向正常展向位置展开。扭簧4一端与转轴2连接，另一端与滑块3连接，如图3所示。

2)在转轴转动过程中(即机翼展开过程)，机翼支架5与机翼支架上盖6起限制转轴2上下自由度运动的作用。

3)在转轴转动过程中(即机翼展开过程)，转轴2上矩形滑块与机翼支架5圆内表面的接触起限制转轴2左右自由度运动的作用。

4)在转轴转动过程中(即机翼展开过程)，滑块3的横向自由度由自身大于180°的圆槽与转轴2的接触面约束，如图4所示。

5)在转轴转动过程中(即机翼展开过程)，弹簧销8沿着机翼支架5、滑块3上的导槽滑动，直至展开到位并锁死，如图6所示。弹簧销8锁死后，滑块3、转轴2与机翼本体1固定连接在一起。

折叠机翼展开到位并经弹簧销8锁死后，弹载无人机进入巡飞状态，飞行控制系统发送指令至舵机9，舵机本体10转动舵机摇臂11并驱动滑块3带动机翼本体1左右移动，使机身左右机翼升力面积发生改变并产生所需滚转力矩，如图7所示。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，包括机翼本体(1)、转轴(2)、机翼支架(5)、机翼支架上盖(6)、弹簧销(8)、滑块(3)、扭簧(4)、舵机(9)；

所述转轴(2)的两端为圆柱状，中部为长方体；所述转轴(2)的一端与所述机翼本体(1)固定连接，所述扭簧(4)套装在所述转轴(2)的另一端；所述扭簧(4)的一端与转轴(2)固定连接，另一端与滑块(3)固定连接；

所述机翼支架上盖(6)和所述机翼支架(5)对接后，形成腔体，所述腔体的中部为圆柱状，两端为矩形腔，所述转轴(2)的中部长方体可旋转的安装在所述腔体的中部圆柱状处；所述滑块(3)可滑动的安装在所述矩形腔内；

所述弹簧销(8)安装在所述转轴(2)上，所述滑块(3)上设有盲孔；当折叠机翼的折叠约束消失后，所述扭簧(4)带动转轴(2)转动使折叠机翼展开，所述折叠机翼展开到位后，所述弹簧销(8)卡入所述滑块(3)的盲孔中；

所述舵机(9)安装在所述机翼支架(5)上，所述舵机(9)用于带动所述滑块(3)在所述矩形腔内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述舵机(9)包括舵机本体(10)和舵机摇臂(11)，所述舵机本体(10)驱动舵机摇臂(11)转动；所述舵机摇臂(11)转动带动所述滑块(3)在所述矩形腔内滑动。

3.根据权利要求1所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，还包括隔框(7)；所述机翼支架上盖(6)和所述机翼支架(5)对接后整体安装在所述隔框(7)上。

4.根据权利要求1所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述机翼支架(5)和所述滑块(3)上均设有弧形槽，所述扭簧(4)带动转轴(2)转动过程中，所述弹簧销(8)在所述弧形槽内滑动。

5.根据权利要求1所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述机翼支架上盖(6)和所述机翼支架(5)上设有矩形槽，当所述转轴(2)的中部长方体在所述机翼支架上盖(6)和所述机翼支架(5)的矩形腔内滑动时，所述转轴(2)的两端在所述机翼支架上盖(6)和所述机翼支架(5)的矩形槽内滑动。

6.根据权利要求1～5之一所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述转轴(2)中部的长方体靠近所述机翼支架(5)的端面为圆弧形。

7.根据权利要求1～5之一所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，还包括舵机座(12)，所述舵机(9)通过舵机座(12)安装在所述机翼支架(5)上。

8.根据权利要求1～5之一所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述机翼本体(1)无副翼。

9.根据权利要求1～5之一所述的一种弹载无人机的折叠机翼，其特征在于，所述舵机(9)用于带动所述滑块(3)在所述矩形腔内滑动；所述滑块(3)的滑动带动所述机翼本体(1)移动，使无人机的机身两侧的机翼本体(1)的面积不相等。

10.一种弹载无人机，其特征在于，采用1～5之一所述的折叠机翼。

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