CN112407238B - 一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼 - Google Patents

Abstract

一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，它涉及航空航天器材与设备技术领域。本发明为解决现飞行器伸缩翼变形速度较慢，稳定性差的问题。本发明包括驱动单元和两组伸缩翼机构，两组伸缩翼机构相背向设置，每组伸缩翼机构均包括内翼盖板、内翼、主回转轴、外翼、传动单元、锁定单元和导向单元，内翼盖板盖装在内翼的上端面上，主回转轴的前端与内翼的前端转动连接，外翼设置在主回转轴的外侧，驱动单元通过传动单元控制外翼沿导向单元向内翼外侧的伸展，展开到位后外翼通过锁定单元锁死。本发明用于航天飞行器。

Description

一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼

技术领域

本发明涉及航空航天器材与设备技术领域，具体涉及一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼。

背景技术

目前大多数的飞行器的几何外形基本是固定的，其系统模型也都变化不大，其局限性在于，在相同的大气环境中，只能做一些特定的飞行和完成一些专门的任务。

随着军事和民用领域对飞行器的应用日趋复杂化，迫切需要一种能够有更大的飞行空域和速域，能够高低空、高低速兼顾，甚至从地面起飞、穿越大气层飞行，以执行各种侦察和打击等复杂任务的飞行器。传统的飞行器很难适应如此广泛的飞行环境参数变化，并始终保持优良的性能。伸缩翼飞行器是变形翼飞行器的一种，是一种全新概念的多用途、多形态飞行器，能够根据飞行环境、飞行剖面和作战任务等的需要进行自适应伸缩，使飞行航迹、飞行高度和飞行速度等机动多变、灵活自如，以发挥飞行器最优的飞行性能。伸缩翼飞行器不仅可以应用到传统的民用飞机、小型无人机上，使其经济效益更加突出。战争中将其运用到导弹上，在激烈的敌我对抗和复杂的战争环境中可极大提高导弹的飞行性能，实现精确打击作战能力。

包括伸缩翼飞行器在内的变形翼飞行器方向具有很好的前景,不少组织机构都给予了很高的的重视，美国国家航空航天局(NASA)、国防部高级研究计划局(DARPA)、欧空局等研究机构都成立了专项小组，对其进行预研,并取得了许多研究成果。目前，已经设计研发出各类原理样机，并且变形飞行器主要体现在各类变形战斗机和巡航导弹的应用。美国生产的F-111、F-14战斗机以及B-1轰炸机等均具有变后掠能力，XB-70超声速轰炸机翼尖可向下弯曲，制造压缩升力。除美国外，俄罗斯也拥有一些变后掠飞机，包括米格-23战斗机、苏-24战斗轰炸机等。除此之外，英、德等国也投入了巨资开展了变形飞行器领域的研究。

另外，伸缩翼飞行器的发展在军用和民用方面都有明确的需求。伸缩翼飞行器可以改善军用飞行器的多功能性，提高其经济性和做战功能。对于民用飞行器，如民航飞机，可以提高其经济性、安全性、舒适性和环保性。且对于伸缩翼飞行器的研究可以牵引相关技术的发展，提高航空航天飞行器的设计水平。

伸缩翼飞行器是未来飞行器的一个重要发展方向，但目前的伸缩翼飞行器主要以低速飞行为主，不涉及到热防护的问题，如何能够在满足热防护、热结构设计条件下实现超高声速飞行器的变形将面临更大的技术挑战。同时伸缩翼变形速度较慢，影响整个飞行器的运行速度，此外伸缩翼变形过程中稳定性差，容易发生震颤，导致飞行器飞行性能受到影响。

发明内容

本发明为了解决现有飞行器伸缩翼变形速度较慢，稳定性差的问题，进而提出一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼包括驱动单元和两组伸缩翼机构，两组伸缩翼机构相背向设置，每组伸缩翼机构均包括内翼盖板、内翼、主回转轴、外翼、传动单元、锁定单元和导向单元，内翼盖板盖装在内翼的上端面上，主回转轴的前端与内翼的前端转动连接，外翼设置在主回转轴的外侧，驱动单元通过传动单元控制外翼沿导向单元向内翼外侧伸展，展开到位后外翼通过锁定单元锁死。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

1、本发明结构简单，主要传动结构为连杆和滑块，生产安装比较方便。

2、本发明外翼展开速度快，在0.2s以内，且稳定性高。

3、本发明的伸缩翼能够实现迅速伸展变形，保证整个飞行器的运行速度，有利于解决超高声速飞行器的变形问题。

4、本发明的伸缩翼变形过程中稳定性高，有效避免发生震颤，保证整个飞行器的飞行性能不受影响。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中去掉内翼盖板1后的结构示意图；

图3是本发明中驱动单元的结构示意图；

图4是本发明中传动单元的结构示意图；

图5是本发明中外翼4的结构示意图；

图6是图5中的A处放大图；

图7是图6中的B-B向剖视图；

图8是本发明中去掉外翼4后的锁定单元的结构示意图；

图9是本发明中导向单元的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼包括驱动单元和两组伸缩翼机构，两组伸缩翼机构相背向设置，每组伸缩翼机构均包括内翼盖板1、内翼2、主回转轴3、外翼4、传动单元、锁定单元和导向单元，内翼盖板1盖装在内翼2的上端面上，主回转轴3的前端与内翼2的前端转动连接，外翼4设置在主回转轴3的外侧，驱动单元通过传动单元控制外翼4沿导向单元向内翼2外侧伸展，展开到位后外翼4通过锁定单元锁死。

具体实施方式二：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式所述驱动单元包括支撑座5、火工作动筒6、导向杆7和滑块8，支撑座5固接在两个伸缩翼机构之间中部的前端，火工作动筒6的固定端设置在支撑座5上，导向杆7沿长度方向设置在两个伸缩翼机构之间的中部，火工作动筒6的活动端与导向杆7滑动连接，火工作动筒6的活动端上连接有滑块8。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中火工作动筒6以支撑座5为固定，在导向杆7上做直线运动，并带动连接着的滑块8运动。

如此设计的伸缩翼以火工作动筒6作为驱动源，驱动性能稳定，驱动速度快，实现迅速做功，导向杆7以保证后续传动单元的作用方向，保证运动的精度，通过滑块8实现力的传递，将动力源的有效功及时传递给传动单元。

具体实施方式三：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式两个传动单元对称设置在滑块8的两侧，所述传动单元包括曲柄9、摇杆10和连杆11，曲柄9的一端与滑块8转动连接，曲柄9的另一端与摇杆10的中部转动连接，摇杆10的一端与内翼2的内侧转动连接，摇杆10的另一端与连杆11的一端转动连接，连杆11的另一端与主回转轴3的中部转动连接。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

本实施方式中伸缩翼展开依靠火工作动筒6进行驱动，带动滑块8进行直线移动，滑块8两侧连接两个曲柄9，曲柄9带动摇杆10进行回转，摇杆10回转带动连杆11运动，驱动外翼4展开。

具体实施方式四：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述曲柄9的另一端与摇杆10的中部的转动连接处靠近摇杆10的一端设置。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

如此设计曲柄9的另一端与摇杆10的中部的转动连接处靠近摇杆10的一端设置，使摇杆10的另一端力矩增大，组成行程放大连杆机构，以实现将外翼4的运动行程尽可能的放大。驱动单元提供较小的力经过传动单元的传递即可实现外翼4的迅速展开。

具体实施方式五：结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式所述传动单元中转动连接的方式均为铰接。其它组成和连接方式与具体实施方式三或四相同。

具体实施方式六：结合图2和图5至图8说明本实施方式，本实施方式所述锁定单元包括弹簧13和两个锁销12，外翼4尾端的上下两侧分别各对称插装有一个锁销12，两个锁销12之间设有弹簧13，当外翼4展开到位后，内翼2上与锁销12的对应位置设有两个锥孔17，每个锁销12分别插装在一个锥孔17内。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图2和图5至图8说明本实施方式，本实施方式所述当外翼4展开到位后，内翼2上相对设有两个导向斜面21，导向斜面21沿外翼4的展开方向朝向外翼4的端面倾斜设置，锥孔17设置在导向斜面21末端的水平端面上。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图2和图5至图8说明本实施方式，本实施方式所述外翼4的尾端设有通槽18，两个锁销12对称设置在通槽18内，弹簧13设置在通槽18内且设置在两个锁销12之间，锁销12内侧端的外侧壁上沿圆周方向设有限位凸缘19，通槽18的两端分别各固接有一个挡圈20，锁销12的外侧端插装在挡圈20的内圆上，限位凸缘19设置在挡圈20内侧端面的内侧，限位凸缘19的外圆周侧壁与通槽18的槽壁滑动连接。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

本实施方式中外翼4展开到位后需要进行到位锁定，到位锁定采用锁销12进行锁定，在外翼4尾端上下分别安装两个锁销12，在内翼2对应位置设计两个锥孔17，当外翼4回转将近到位时，锁销12沿内翼2滑到导向斜面21进行压缩，当外翼4完全展开到位后，锁销12在弹簧13作用下进行释放，与锥孔17紧密配合，完成锁定动作。

如此设计以实现外翼4展开后的锁死，保证飞行器在飞行过程中的稳定性。

具体实施方式九：结合图2和图9说明本实施方式，本实施方式所述导向单元包括两个导向轴14、两个轴承15和两个导向槽16，外翼4的尾端并列垂直固接有两个所述导向轴14，所述导向轴14的上下两端分别各设置有一个所述轴承15，内翼2上相对设有两个所述导向槽16，外翼4展开的过程中所述轴承15在所述导向槽16内且沿所述导向槽16的长度方向滚动连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

如此设计以保证外翼4在展开过程中的稳定性，防止展开过程中发生震颤，保证整个飞行器的飞行性能不受影响。

具体实施方式十：结合图2和图9说明本实施方式，本实施方式所述轴承15为深沟球轴承。其它组成和连接方式与具体实施方式九相同。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼包括驱动单元和两组伸缩翼机构，两组伸缩翼机构相背向设置，每组伸缩翼机构均包括内翼盖板(1)、内翼(2)、主回转轴(3)、外翼(4)、传动单元、锁定单元和导向单元，内翼盖板(1)盖装在内翼(2)的上端面上，主回转轴(3)的前端与内翼(2)的前端转动连接，外翼(4)设置在主回转轴(3)的外侧，驱动单元通过传动单元控制外翼(4)沿导向单元向内翼(2)外侧伸展，展开到位后外翼(4)通过锁定单元锁死；

所述驱动单元包括支撑座(5)、火工作动筒(6)、导向杆(7)和滑块(8)，支撑座(5)固接在两个伸缩翼机构之间中部的前端，火工作动筒(6)的固定端设置在支撑座(5)上，导向杆(7)沿长度方向设置在两个伸缩翼机构之间的中部，火工作动筒(6)的活动端与导向杆(7)滑动连接，火工作动筒(6)的活动端上连接有滑块(8)；

两个传动单元对称设置在滑块(8)的两侧，所述传动单元包括曲柄(9)、摇杆(10)和连杆(11)，曲柄(9)的一端与滑块(8)转动连接，曲柄(9)的另一端与摇杆(10)的中部转动连接，摇杆(10)的一端与内翼(2)的内侧转动连接，摇杆(10)的另一端与连杆(11)的一端转动连接，连杆(11)的另一端与主回转轴(3)的中部转动连接；

所述曲柄(9)的另一端与摇杆(10)的中部的转动连接处靠近摇杆(10)的一端设置。

2.根据权利要求1所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述传动单元中转动连接的方式均为铰接。

3.根据权利要求1所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述锁定单元包括弹簧(13)和两个锁销(12)，外翼(4)尾端的上下两侧分别各对称插装有一个锁销(12)，两个锁销(12)之间设有弹簧(13)，当外翼(4)展开到位后，内翼(2)上与锁销(12)的对应位置设有两个锥孔(17)，每个锁销(12)分别插装在一个锥孔(17)内。

4.根据权利要求3所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述当外翼(4)展开到位后，内翼(2)上相对设有两个导向斜面(21)，导向斜面(21)沿外翼(4)的展开方向朝向外翼(4)的端面倾斜设置，锥孔(17)设置在导向斜面(21)末端的水平端面上。

5.根据权利要求3所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述外翼(4)的尾端设有通槽(18)，两个锁销(12)对称设置在通槽(18)内，弹簧(13)设置在通槽(18)内且设置在两个锁销(12)之间，锁销(12)内侧端的外侧壁上沿圆周方向设有限位凸缘(19)，通槽(18)的两端分别各固接有一个挡圈(20)，锁销(12)的外侧端插装在挡圈(20)的内圆上，限位凸缘(19)设置在挡圈(20)内侧端面的内侧，限位凸缘(19)的外圆周侧壁与通槽(18)的槽壁滑动连接。

6.根据权利要求1所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述导向单元包括两个导向轴(14)、两个轴承(15)和两个导向槽(16)，外翼(4)的尾端并列垂直固接有两个所述导向轴(14)，所述导向轴(14)的上下两端分别各设置有一个所述轴承(15)，内翼(2)上相对设有两个所述导向槽(16)，外翼(4)展开的过程中所述轴承(15)在所述导向槽(16)内且沿所述导向槽(16)的长度方向滚动连接。

7.根据权利要求6所述一种基于行程放大机构的飞行器伸缩翼，其特征在于：所述轴承(15)为深沟球轴承。

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