翼面联动装置和飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域,尤其涉及一种翼面联动装置和飞行器。
背景技术
目前,在飞行器的襟翼传动装置中,通常采用双侧襟翼两套传动装置分别控制飞行器两侧襟翼运动。其中,每一套传动装置均包括舵机、作动器及执行机构等。
在通过传动装置控制襟翼传动的过程中,舵机作为飞行器襟翼传动系统的使能端,介于飞行器控制器和执行机构之间,将飞行器控制器发出的襟翼操纵指令转换成相应的动作,并向作动器输出一定扭矩或转速;作动器作为舵机和执行机构间的桥梁,将舵机输出的扭矩或转速作进行变换,以匹配具有不同传动参数的机构驱动襟翼面,并向执行机构传递更精准的操纵动作;执行机构具有一定的传动比和结构参数,将从作动器传递的操纵动作通过相应的传动路径、方式转换到相应端的襟翼,以控制襟翼完成一定的打开或收合操作,从而提高飞行器的最大升力系数,减少飞行器起飞或着陆的距离。
然而,采用现有的联动装置,由于两侧舵机、作动器,传动机构参数在制造和加工过程中存在不可避免的误差,使得两侧襟翼不能实时作动,在飞行器起飞或着陆时,存在飞行器坠毁的风险,从而导致飞行器的安全性不高。
发明内容
本发明提供一种翼面联动装置和飞行器,以实现飞行器的两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。
第一方面,本发明实施例提供一种翼面联动装置,设置在飞行器上,该翼面联动装置可以包括:舵机组件、扭力管组件、第一翼面组件及第二翼面组件;所述扭力管组件包括主动扭力管、第一从动扭力管、第二从动扭力管、第一联轴器、第二联轴器;
其中,所述舵机组件和所述主动扭力管连接并用于驱动所述主动扭力管绕自身轴线转动,所述主动扭力管的第一端通过所述第一联轴器与所述第一从动扭力管的一端连接,所述主动扭力管的第二端通过所述第二联轴器与所述第二从动扭力管的一端连接;所述第一从动扭力管背离所述主动扭力管的一端与所述第一翼面组件设备连接,所述第二从动扭力管的背离所述主动扭力管的另一端与所述第二翼面组件设备连接,所述第一翼面组件和所述第二翼面组件分别用于带动所述飞行器的相对设置的两个翼面偏转。
在一种可能的实现方式中,所述第一联轴器和所述第二联轴器均为万向节联轴器。
在一种可能的实现方式中,所述主动扭力管的两端分别位于所述飞行器的中轴线的两侧。
在一种可能的实现方式中,所述主动扭力管的轴线与所述飞行器的中轴线垂直。
在一种可能的实现方式中,所述舵机组件连接在所述主动扭力管的沿长度方向的中部位置。
在一种可能的实现方式中,所述扭力管组件还包括多个基座,所述主动扭力管、所述第一从动扭力管和第二从动扭力管均对应设置有至少一个所述基座,且所述主动扭力管、所述第一从动扭力管和第二从动扭力管均与对应的基座之间可转动连接。
在一种可能的实现方式中,所述舵机组件包括舵机及摇臂;
所述舵机和所述飞行器的机体相对固定,所述摇臂的第一端与所述舵机的动作端铰接,所述摇臂的第二端与所述主动扭力管固定连接,所述舵机用于驱动所述摇臂的第一端相对于所述摇臂的第二端摆动,以带动所述主动扭力管旋转。
在一种可能的实现方式中,所述舵机为直线舵机或者旋转舵机。
在一种可能的实现方式中,所述第一翼面组件包括第一翼面板、第一推杆、第一连杆及第一摇臂;所述第二翼面组件包括第二翼面板、第二推杆、第二连杆及第二摇臂;
其中,所述第一摇臂的第一端与所述第一从动扭力管的末端连接,所述第一摇臂的第二端与所述第一连杆的一端铰接,所述第一连杆的另一端和所述第一推杆连接,所述第一翼面板固定在所述第一推杆上;
和/或,
所述第二摇臂的第一端与所述第二从动扭力管的末端连接,所述第二摇臂的第二端与所述第二连杆的一端铰接,所述第二连杆的另一端和所述第二推杆连接,所述第二翼面板固定在所述第二推杆上。
第二方面,本发明实施例还提供一种飞行器,该飞行器可以包括机体、设置在所述机体相对两侧的一对机翼以及上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的翼面联动装置;所述翼面联动装置和所述机翼上的翼面连接并用于驱动所述翼面偏转。
本发明实施例提供的翼面联动装置和飞行器,该翼面联动装置包括:舵机组件、扭力管组件、第一翼面组件及第二翼面组件;扭力管组件包括主动扭力管、第一从动扭力管、第二从动扭力管、第一联轴器、第二联轴器;其中,舵机组件和主动扭力管连接并用于驱动主动扭力管绕自身轴线转动,主动扭力管的第一端通过第一联轴器与第一从动扭力管的一端连接,主动扭力管的第二端通过第二联轴器与的一端连接;第一从动扭力管背离主动扭力管的一端与第一翼面组件设备连接,第二从动扭力管的背离主动扭力管的另一端与第二翼面组件设备连接,第一翼面组件和第二翼面组件分别用于带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转;第一从动扭力管和第二从动扭力管均与主动扭力管的轴线具有夹角,使得飞行器可以通过一套舵机组件、扭力管组件、第一翼面组件及第二翼面组件带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种翼面联动装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种翼面联动装置的传动原理示意图;
图3为本发明实施例提供的一种翼面联动装置翼面展开位置的示意图。
附图标记说明:
10-翼面联动装置;
101-舵机组件;
1011-舵机;
1012-摇臂;
1013-舵机基座;
102-扭力管组件;
1021-主动扭力管;
1022-第一从动扭力管;
1023-第二从动扭力管;
1024-第一联轴器;
1025-第二联轴器;
103-第一翼面组件;
1031-第一翼面板;
1032-第一推杆;
1033-第一连杆;
1034-第一摇臂;
104-第二翼面组件;
1041-第二翼面板;
1042-第二推杆;
1043-第二连杆;
1044-第二摇臂。
通过上述附图,已示出本公开明确的实施例,后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述,显然,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。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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以使固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。
为了解决现有技术中由于两侧舵机、作动器,传动机构参数在制造和加工过程中存在不可避免的误差,使得两侧翼面不能实时作动,从而导致飞行器的安全性不高的问题,本发明实施例提供了一种翼面联动装置,该翼面联动装置包括舵机组件、扭力管组件、第一翼面组件及第二翼面组件;扭力管组件包括主动扭力管、第一从动扭力管、第二从动扭力管、第一联轴器、第二联轴器;其中,舵机组件和主动扭力管连接并用于驱动主动扭力管绕自身轴线转动,主动扭力管的第一端通过第一联轴器与第一从动扭力管的一端连接,主动扭力管的第二端通过第二联轴器与的一端连接;第一从动扭力管背离主动扭力管的一端与第一翼面组件设备连接,第二从动扭力管的背离主动扭力管的另一端与第二翼面组件设备连接,第一翼面组件和第二翼面组件分别用于带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转(打开或者闭合);第一从动扭力管和第二从动扭力管均与主动扭力管的轴线具有夹角,使得飞行器可以通过一套舵机组件、扭力管组件、第一翼面组件及第二翼面组件带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。可以理解的是,本发明实施例中的翼面可以为襟翼,也可以是副翼,或者其它翼面,在此,本发明实施例不做具体限制。
在详细描述本发明实施例提供的翼面联动装置的技术方案之前,先介绍本发明实施例中涉及的几个概念。其中,“联动”是指左右翼面在给定的操纵指令下,以近乎“零误差”的形式,同步完成翼面的偏转,例如,打开和闭合动作。“万向节连轴器”是指一种用于实时传递同一角速度输入,且能将载荷或运动以与输入轴呈一定夹角输出的连轴器。“扭力管”是指传递一定扭矩或扭力的受力结构,舵机用来传递旋转输入的扭矩或相应的扭力。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本发明的实施例进行描述。
图1为本发明实施例提供的一种翼面联动装置10的结构示意图,该翼面联动装置10可以设置在飞行器上,示例的,请参见图1所示,该翼面联动装置10可以包括:舵机组件101、扭力管组件102、第一翼面组件103及第二翼面组件104;扭力管组件102包括主动扭力管1021、第一从动扭力管1022、第二从动扭力管1023、第一联轴器1024、第二联轴器1025。
其中,舵机组件101和主动扭力管1021连接并用于驱动主动扭力管1021绕自身轴线转动,主动扭力管1021的第一端通过第一联轴器1024与第一从动扭力管1022的一端连接,主动扭力管1021的第二端通过第二联轴器1025与第二从动扭力管1023的一端连接;第一从动扭力管1022背离主动扭力管1021的一端与第一翼面组件103设备连接,第二从动扭力管1023的背离主动扭力管1021的另一端与第二翼面组件104设备连接,第一翼面组件103和第二翼面组件104分别用于带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转。
示例的,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与主动扭力管1021的轴线可以为同轴,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与主动扭力管1021的轴线具有一定的夹角,在此,本发明实施例不做具体限制。
可选的,第一联轴器1024和第二联轴器1025均为万向节联轴器,可以理解的是,第一联轴器1024和第二联轴器1025也可以为具有万向节联轴器功能的其它联轴器,在此,本发明实施例只是以第一联轴器1024和第二联轴器1025均为万向节联轴器为例进行说明,但并不代表本发明实施例仅局限于此。
需要说明的是,在本发明实施例中,通过将第一联轴器1024和第二联轴器1025均为万向节联轴器,其目的在于:当舵机组件101布置在机身中轴线上时,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与主动扭力管1021的轴线具有一定夹角时,可以通过万向节连轴器将不同轴的旋转运动进行转化。其中,万向节联轴器的两端的轴线之间可以保持同轴或者是相互之间呈一定的夹角,且万向节联轴器两端轴线之间具有夹角时,仍可以让万向节联轴器两端连接的转轴保持正常旋转并实现转矩的传递。这样利用万向节联轴器连接主动扭力管1021和第一从动扭力管1022或者是第二从动扭力管1023,即可让主动扭力管1021旋转时,带动位于不同轴线上的第一从动扭力管1022或者是第二从动扭力管1023同步转动,从而可以解决翼面联动时,当舵机组件101布置在机身中轴线上时,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与主动扭力管1021的轴线不垂直的问题。
舵机组件101和主动扭力管1021连接时,舵机组件101可以连接在主动扭力管1021的沿长度方向的任意位置。可选的,在本发明实施例中,舵机组件101可以连接在主动扭力管1021的沿长度方向的中部位置,使得舵机组件101可以更好地驱动主动扭力管1021绕自身轴线转动。
主动扭力管1021在绕自身轴线转动的过程中,由于主动扭力管1021分别通过第一联轴器1024和第二联轴器1025与第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023连接,因此,主动扭力管1021可以带动第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023也绕自身轴线转动,且由于第一从动扭力管1022与第一翼面组件103连接,第二从动扭力管1023与第二翼面组件104连接,因此,第一从动扭力管1022可以带动第一翼面组件103,第二从动扭力管1023可以带动第二翼面组件104偏转,从而带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。
由此可见,本发明实施例提供的翼面联动装置10,使得飞行器可以通过一套舵机组件101、扭力管组件102、第一翼面组件103及第二翼面组件104带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。此外,通过第一联轴器1024将主动扭力管1021的第一端和第一从动扭力管1022连接,且通过第二联轴器1025将主动扭力管1021的第二端与第二从动扭力管1023连接,解决了第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与主动扭力管1021的轴线不垂直的问题。
基于图1所示的实施例,为了更清楚地描述本发明实施例提供的翼面联动装置10所示的技术方案,示例的,请结合图1所示,在通过舵机组件101驱动主动扭力管1021绕自身轴线转动时,该舵机组件101可以包括舵机1011及摇臂1012。
其中,舵机1011和飞行器的机体相对固定,摇臂1012的第一端与舵机1011的动作端铰接,摇臂1012的第二端与主动扭力管1021固定连接,舵机1011用于驱动摇臂1012的第一端相对于摇臂1012的第二端摆动,以带动主动扭力管1021旋转。
示例的,主动扭力管1021和摇臂1012之间的连接可以通过螺栓的方式连接,也可以通过榫卯结构的方式连接,具体可以根据实际需要进行设置,在此,对于主动扭力管1021和摇臂1012之间的连接方式,本发明实施例不做进一步地限制。
可选的,该舵机组件101还可以包括舵机基座1013,该舵机基座1013用于放置舵机1011。进一步,该舵机1011可以为直线舵机,也可以为旋转舵机,具体可以根据实际需要进行设置,在此,对于舵机1011的类型,本发明实施例不做具体限制。
示例的,以舵机1011为直线舵机1011为例,直线舵机1011在接收到飞行器控制器发送的控制操作指令之后,根据该控制操作指令带动摇臂1012摆动,以通过该摇臂1012带动主动扭力管1021以第一角速度w1绕其中轴线转动,从而控制飞行器的相对设置的两个翼面偏转。示例的,请参见图2所示,图2为本发明实施例提供的一种翼面联动装置10的传动原理示意图。在控制飞行器的相对设置的两个翼面偏转的过程中,直线舵机1011先将自身的直线运动转化成主动扭力管1021的旋转运动。具体过程为:直线舵机1011控制自身绕飞行器的机身中轴线进行旋转(即在机身中立面内进行旋转运动),由于摇臂1012的第一端与舵机1011的动作端铰接,摇臂1012的第二端与主动扭力管1021固定连接,使得直线舵机1011在旋转过程中,驱动摇臂1012的第一端相对于摇臂1012的第二端摆动,从而带动主动扭力管1021以第一角速度w1绕其中轴线转动。
需要说明的是,直线舵机1011带动主动扭力管1021绕自身轴线转动时,该主动扭力管1021的两端分别位于飞行器的中轴线的两侧。为了使得主动扭力管1021可以更好地带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,因此,主动扭力管1021的轴线可以与飞行器的中轴线垂直。其中,飞行器的中轴线可以理解为飞行器竖直方向上的中轴线。
直线舵机1011在带动主动扭力管1021绕自身轴线转动时,由于主动扭力管1021分别通过第一联轴器1024和第二联轴器1025与第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023连接,因此,主动扭力管1021可以带动第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023也绕自身轴线以第二角速度w2转动,且由于第一从动扭力管1022与第一翼面组件103连接,第二从动扭力管1023与第二翼面组件104连接,因此,第一从动扭力管1022可以带动第一翼面组件103,第二从动扭力管1023可以带动第二翼面组件104偏转,从而带动飞行器的相对设置的两个翼面偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。其中,第二角速度与第一角速度相等。
可选的,在本发明实施例中,第一翼面组件103包括第一翼面板1031、第一推杆1032、第一连杆1033及第一摇臂1034;第二翼面组件104包括第二翼面板1041、第二推杆1042、第二连杆1043及第二摇臂1044。
其中,第一摇臂1034的第一端与第一从动扭力管1022的末端连接,第一摇臂1034的第二端与第一连杆1033的一端铰接,第一连杆1033的另一端和第一推杆1032连接,第一翼面板1031固定在第一推杆1032上;和/或,第二摇臂1044的第一端与第二从动扭力管1023的末端连接,第二摇臂1044的第二端与第二连杆1043的一端铰接,第二连杆1043的另一端和第二推杆1042连接,第二翼面板1041固定在第二推杆1042上。
示例的,第一从动扭力管1022和第一摇臂1034之间的连接,及第二从动扭力管1023和第二摇臂1044之间的连接,均可以通过螺栓的方式连接,也可以通过榫卯结构的方式连接,具体可以根据实际需要进行设置,在此,对于第一从动扭力管1022和第一摇臂1034之间的连接方式,及第二从动扭力管1023和第二摇臂1044之间的连接方式,本发明实施例不做进一步地限制。
结合上述描述,第一从动扭力管1022带动第一翼面组件103,第二从动扭力管1023带动第二翼面组件104偏转时,由于第一从动扭力管1022的末端与第一摇臂1034的第一端连接,因此,第一从动扭力管1022绕自身轴线以第二角速度转动时,可以推动第一摇臂1034和第一连杆1033转动,从而通过该第一连杆1033推动固定在第一连杆1033上的第一翼面板1031转动,使得可以通过第一翼面板1031推动与其连接的机翼上的翼面(未示出)以第三角速度w3偏转;同理,由于第二从动扭力管1023的末端与第二摇臂1044的第一端连接,且第二摇臂1044的第二端与第二连杆1043的一端铰接,因此,第二从动扭力管1023绕自身轴线以第二角速度转动时,可以推动第二摇臂1044和第二连杆1043转动,从而通过该第二连杆1043推动固定在第二连杆1043上的第二翼面板1041转动,使得可以通过第二翼面板1041推动与其连接的机翼上的翼面(未示出)以第三角速度偏转,实现了两侧翼面实时作动,从而提高了飞行器的安全性。通常情况下,第三角速度与第一角速度和第二角速度不相等。示例的,请参见图3所示,图3为本发明实施例提供的一种翼面联动装置10翼面展开位置的示意图。图3表示双侧翼面在该翼面联动装置10的作用下,从零位到中位至完全打开的过程;翼面收合的过程同理,只是方向与之相反。
需要说明的是,为了使得主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023在连接时可以保持稳固,扭力管组件102还可以包括多个基座(扭力管的基座),主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均对应设置有至少一个基座,且主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均与对应的基座之间可转动连接。
示例的,至少一个基座的个数可以为一个,也可以为多个,具体可以根据实际需要进行设置,在此,对于至少一个基座的个数,本发明实施例不做具体限制。可选的,在本发明实施例中,至少一个基站的个数为6个,其中,主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023均对应设置有2个基座。
需要说明的是,在本发明实施例中,通过设置至少一个基座,其目的在于:使得主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023分别在绕自身的中轴线转动时,不产生位移,约束轴向窜动;且使第一摇臂1034在翼面(未示出)偏转过程中,保持在与主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023相垂直的平面(与机身中轴线相平行平面)内运动,从而提高了主动扭力管1021、第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023在连接时的稳固度。此外,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023各与2对内部沿轴向装配有轴承(关节轴承)的扭力管基座装配成一体,保证两侧翼面产生小角度抖动时,第一从动扭力管1022和第二从动扭力管1023能在小角度偏离其旋轴中心下运转流畅,无卡阻;主动扭力管1021两侧与1对内部沿轴向装配有轴承(深沟球轴承)的扭力管基座装配成一体,使得主动扭力管1021在传动过程中,能时刻绕其旋转轴中心运转,保持运动的平稳性。
本发明实施例还提供的一种飞行器的结构示意图,该飞行器可以为无人机,当然,也可以为其它飞行设备,该飞行器可以包括:
机体、设置在机体相对两侧的一对机翼以及上述任一实施例所示的翼面联动装置;翼面联动装置和机翼上的翼面连接并用于驱动翼面偏转。
本发明实施例所示的飞行器,可以执行上述任一实施例所示的翼面联动装置的技术方案,其实现原理以及有益效果与翼面联动装置的实现原理以及有益效果类似,此处不再进行赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。