CN112572768A - 一种无人机全动垂尾的操纵机构 - Google Patents

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吴斌
黄小庆
闫修
杨竣博
荣海春
陶海峰
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Abstract

本发明公开一种无人机全动垂尾操纵机构，包括舵机安装组件、传动机构、垂尾安装座、垂尾驱动轴和全动垂尾，所述舵机安装组件通过所述传动机构和所述垂尾驱动轴传动连接，所述垂尾驱动轴和所述全动垂尾连接，所述舵机安装组件带动所述垂尾驱动轴转动以实现所述全动垂尾的转动控制，所述全动垂尾和所述垂尾驱动轴通过所述垂尾安装座固定设置在无人机上，所述舵机安装组件固定设置在无人机上；本发明整体结构紧凑，采用模块化设计，安装方便，安全可靠性、维护性好，非常适用于中小型无人机；且通过单轴式操纵机构有效解决了发动机振动对全动垂尾转动的不良影响，保证了全动垂尾的转动稳定性，从而保证了无人机的航向操稳特性。

Description

一种无人机全动垂尾的操纵机构
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机全动垂尾的操纵机构。
背景技术
无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器，已经应用于军事侦察、通信中继、远程精确打击等领域，具有广泛的应用前景。而垂尾是保证无人机航向操稳特性的重要部件。
现有的无人机采用传统的“摇臂+拉杆”式舵面操纵机构，对于后推式发动机布局的无人机，全动垂尾安装在发动机下方，飞行过程中受发动机振动影响很大，无人机的航向操稳特性不足。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种无人机全动垂尾操纵机构，包括舵机安装组件、传动机构、垂尾安装座、垂尾驱动轴和全动垂尾，所述舵机安装组件通过所述传动机构和所述垂尾驱动轴传动连接，所述垂尾驱动轴和所述全动垂尾连接，所述舵机安装组件带动所述垂尾驱动轴转动以实现所述全动垂尾的转动控制，所述全动垂尾和所述垂尾驱动轴通过所述垂尾安装座固定设置在无人机上，所述舵机安装组件固定设置在无人机上。
较佳的，所述舵机安装组件包括伺服舵机、安装板、固定座，所述安装板和所述固定座将所述伺服舵机固定安装在无人机机身内部；所述伺服舵机的输出轴和所述传动机构连接。
较佳的，所述传动机构为四连杆机构，包括舵机摇臂、连杆和转轴摇臂，所述舵机摇臂固定设置在所述伺服舵机的输出轴上，所述转轴摇臂固定设置在所述垂尾驱动轴上，所述连杆的两端分别连接所述舵机摇臂和所述转轴摇臂，所述舵机摇臂、所述转轴摇臂与所述连杆均转动连接。
较佳的，所述垂尾驱动轴包括中心杆、上盖板、上轴承、套筒、下轴承和下盖板，所述套筒固定在所述垂尾安装座上，所述中心杆上端与所述传动机构连接，下端与所述全动垂尾连接，所述中心杆、所述上盖板、所述上轴承、所述下轴承和所述下盖板均设置在所述套筒内，所述上盖板设置在所述套筒上端，且所述上轴承通过所述上盖板和所述套筒固定在所述套筒内，所述下盖板设置在所述套筒下端，且所述下轴承通过所述下盖板和所述套筒固定在所述套筒内，所述中心杆通过所述上盖板和所述下盖板设置在所述套筒内并可在所述套筒内自由转动。
较佳的，所述全动垂尾包括转轴、填充泡沫和蒙皮，所述填充泡沫形成所述全动垂尾整体形状，所述转轴固定设置在所述填充泡沫上，所述蒙皮外设在所述填充泡沫的外表面，所述转轴与所述垂尾驱动轴连接。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明整体结构紧凑，采用模块化设计，安装方便，安全可靠性、维护性好，非常适用于中小型无人机；且通过单轴式操纵机构有效解决了发动机振动对全动垂尾转动的不良影响，保证了全动垂尾的转动稳定性，从而保证了无人机的航向操稳特性。
附图说明
图1为所述无人机全动垂尾操纵机构的结构视图；
图2为所述舵机安装组件的结构视图；
图3为所述传动机构的结构视图；
图4为所述垂尾安装座的结构视图；
图5为所述垂尾驱动轴的剖面图；
图6为所述全动垂尾的剖面示意图；
图7为所述伺服舵机安装板的结构视图；
图8为所述舵机摇臂的结构示意图；
图9为所述垂尾驱动轴中心杆的结构示意图
图10为所述垂尾驱动轴套筒的结构示意图
图11为所述全动垂尾转轴的结构示意图。
图中数字表示：
1-舵机安装组件；2-传动机构；3-垂尾安装座；4-垂尾驱动轴；5-全动垂尾；11-伺服舵机；12-安装板；13-固定座；21-舵机摇臂；22-连杆；23-转轴摇臂；41-中心杆；42-上盖板；43-上轴承；44-套筒；45-下轴承；46-下盖板；51-转轴；52-填充泡沫；53-蒙皮。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1至图11所示，本发明所述无人机全动垂尾操纵机构包括舵机安装组件1、传动机构2、垂尾安装座3、垂尾驱动轴4和全动垂尾5。
所述舵机安装组件1通过所述传动机构2和所述垂尾驱动轴4传动连接，所述垂尾驱动轴4和所述全动垂尾5连接，所述舵机安装组件1带动所述垂尾驱动轴4转动从而实现所述全动垂尾5的转动控制，所述全动垂尾5和所述垂尾驱动轴4通过所述垂尾安装座3固定设置在无人机上，所述舵机安装组件1固定设置在无人机上。
所述舵机安装组件1包括伺服舵机11、安装板12、固定座13，所述安装板12和所述固定座13将所述伺服舵机11固定安装在无人机机身内部。所述伺服舵机11为全动垂尾的驱动源，所述伺服舵机11的输出轴和所述传动机构2连接。
所述传动机构2为四连杆机构，包括舵机摇臂21、连杆22和转轴摇臂23，所述舵机摇臂21固定设置在所述伺服舵机11的输出轴上，所述转轴摇臂23固定设置在所述垂尾驱动轴4上，所述连杆22的两端分别连接所述舵机摇臂21和所述转轴摇臂23，所述舵机摇臂21、所述转轴摇臂23与所述连杆22均转动连接。
所述垂尾安装座3为整体切削金属件，安装在无人机机身内部，用于安装所述垂尾驱动轴4及所述全动垂尾5。
所述垂尾驱动轴4包括中心杆41、上盖板42、上轴承43、套筒44、下轴承45和下盖板46。其中所述上轴承43和所述下轴承45均为推力球轴承；所述套筒44固定在所述垂尾安装座3上。所述中心杆41上端与所述传动机构2连接，下端与所述全动垂尾5连接，从而可由所述传动机构2驱动所述全动垂尾5转动；所述中心杆41、所述上盖板42、所述上轴承43、所述下轴承45和所述下盖板46均设置在所述套筒44内，所述上盖板42设置在所述套筒44上端，且所述上轴承43通过所述上盖板42和所述套筒44固定在所述套筒44内，所述下盖板46设置在所述套筒44下端，且所述下轴承45通过所述下盖板46和所述套筒44固定在所述套筒44内，所述中心杆41通过所述上盖板42和所述下盖板46设置在所述套筒44内并可在所述套筒44内自由转动。
一般的，所述中心杆41下端设置有下卡接块，所述下卡接块设置在所述下盖板46内并与所述下盖板46卡接，在所述下轴承45的作用下所述中心杆41转动带动所述下盖板46转动；所述中心杆41上端设置有上卡接块，所述上卡接块设置在所述上盖板42内并与所述上盖板42卡接，在所述上轴承43的作用下所述中心杆41转动带动所述上盖板42转动。一般的，所述下卡接块设置为凸台结构，通过所述凸台结构实现所述中心杆41相对所述下盖板46的轴向限位，所述上卡接块设置为多边形结构，所述中心杆41在所述上卡接块位置处可自由的轴向移动，在通过轴向移动将所述下卡接块和所述上卡接块分别设置在所述下盖板46和所述上盖板42内后，通过将所述转轴摇臂23和所述中心杆41上端固定，从而实现对所述上卡接块的轴向限位，进而形成稳定的所述垂尾驱动轴4结构。
所述全动垂尾5包括转轴51、填充泡沫52和蒙皮53。所述填充泡沫52形成所述全动垂尾5整体形状，所述转轴51固定设置在所述填充泡沫52上，所述蒙皮53外设在所述填充泡沫52的外表面。所述全动垂尾5采用复合材料设计，所述转轴51直接与所述垂尾驱动轴4连接，提供驱动扭矩。
本发明的工作原理是：所述伺服舵机11通电后驱动所述舵机摇臂21转动，所述舵机摇臂21通过所述连杆22驱动所述转轴摇臂23转动，所述转轴摇臂23通过所述中心杆41驱动所述全动垂尾5转动。
本发明结构紧凑，采用模块化设计，安装方便，安全可靠性、维护性好，非常适用于中小型无人机；且单轴式操纵机构有效解决了发动机振动对全动垂尾转动的不良影响，保证了全动垂尾的转动稳定性，从而保证了无人机的航向操稳特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无人机全动垂尾操纵机构，其特征在于，包括舵机安装组件、传动机构、垂尾安装座、垂尾驱动轴和全动垂尾，所述舵机安装组件通过所述传动机构和所述垂尾驱动轴传动连接，所述垂尾驱动轴和所述全动垂尾连接，所述舵机安装组件带动所述垂尾驱动轴转动以实现所述全动垂尾的转动控制，所述全动垂尾和所述垂尾驱动轴通过所述垂尾安装座固定设置在无人机上，所述舵机安装组件固定设置在无人机上。
2.如权利要求1所述的无人机全动垂尾操纵机构，其特征在于，所述舵机安装组件包括伺服舵机、安装板、固定座，所述安装板和所述固定座将所述伺服舵机固定安装在无人机机身内部；所述伺服舵机的输出轴和所述传动机构连接。
3.如权利要求2所述的无人机全动垂尾操纵机构，其特征在于，所述传动机构为四连杆机构，包括舵机摇臂、连杆和转轴摇臂，所述舵机摇臂固定设置在所述伺服舵机的输出轴上，所述转轴摇臂固定设置在所述垂尾驱动轴上，所述连杆的两端分别连接所述舵机摇臂和所述转轴摇臂，所述舵机摇臂、所述转轴摇臂与所述连杆均转动连接。
4.如权利要求3所述的无人机全动垂尾操纵机构，其特征在于，所述垂尾驱动轴包括中心杆、上盖板、上轴承、套筒、下轴承和下盖板，所述套筒固定在所述垂尾安装座上，所述中心杆上端与所述传动机构连接，下端与所述全动垂尾连接，所述中心杆、所述上盖板、所述上轴承、所述下轴承和所述下盖板均设置在所述套筒内，所述上盖板设置在所述套筒上端，且所述上轴承通过所述上盖板和所述套筒固定在所述套筒内，所述下盖板设置在所述套筒下端，且所述下轴承通过所述下盖板和所述套筒固定在所述套筒内，所述中心杆通过所述上盖板和所述下盖板设置在所述套筒内并可在所述套筒内自由转动。
5.如权利要求4所述的无人机全动垂尾操纵机构，其特征在于，所述全动垂尾包括转轴、填充泡沫和蒙皮，所述填充泡沫形成所述全动垂尾整体形状，所述转轴固定设置在所述填充泡沫上，所述蒙皮外设在所述填充泡沫的外表面，所述转轴与所述垂尾驱动轴连接。
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