CN112834212B - 模拟机翼后梁变形的作动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟机翼后梁变形的作动装置，该作动装置包括：机架；驱动组件，驱动组件固定到机架；支座，支座驱动地连接到驱动组件并且具有适于附连到铁鸟襟翼附连结构；以及引导结构，引导结构固定到机架以便引导支座在纵向方向A上移动。本发明作动装置具有结构上安全、紧凑以及安装使用便捷的优点。通过驱动组件驱动支座在支架上往复移动，引起支座与支架的相对位移，进而引起铁鸟襟翼相对于支架的相应位移，从而有利地驱动襟翼舵面受力发生形变，进而更好地模拟襟翼运动时的气动变形和变形时的受载，满足了期望的试验需求，实现了预定的目的。

Description

模拟机翼后梁变形的作动装置

技术领域

本发明涉及一种模拟机翼后梁变形的作动装置，特别地，本发明涉及一种用于作动襟翼滑轨和收放作动器结构的作动装置。

背景技术

飞机铁鸟，又称飞控液压系统综合试验台架，一般用于支持飞机的飞控、液压、起落架系统地面模拟研发试验及部分适航试验，并且是各结构试验件、系统试验件和/或试验设备的支持平台。铁鸟台架采用真实的(与飞机一致的)飞控电子设备、作动器、舵面、液压管路布置以及电缆布置等，以提高试验构型的逼真度。

在气动载荷作用下，舵面会随真实的飞机的飞行翼/机翼在垂直于弦向的平面内产生较大的变形。然而，现有技术的飞机铁鸟中一般缺乏驱动襟翼舵面变形的装置。

图1示出了现有技术中的铁鸟襟翼200(襟翼收放机构)的示意图，该铁鸟襟翼200包括襟翼收放作动器201和襟翼滑轨202。图2示出了现有技术中的飞机铁鸟的作动装置和襟翼支撑台架的示意图。如图所示，铁鸟襟翼200的机架固定到图2中的襟翼支撑台架的垫板203和机翼后梁仿真件204，并由立柱支撑。

通过上述襟翼支撑台架，襟翼舵面的襟翼滑轨根部、收放作动器结构与固定的支撑台架固定地联接，使得该结构不能模拟襟翼运动时的气动变形和变形时的受载。相应的，舵面之间的运动干涉、卡阻等潜在故障也将无法在地面试验的过程中发现，从而导致现有技术的铁鸟试验的逼真度有所欠缺，无法满足期望的试验需求。

因此，迫切需要一种克服现有技术的缺陷的用于模拟机翼后梁变形的作动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟机翼后梁变形的作动装置，该作动装置能克服上述铁鸟试验中襟翼支撑台架的不足，并且通过模拟襟翼的弯曲变形，提升铁鸟试验的逼真度并且表明适航符合性的能力。

根据本发明的一方面，提出了一种模拟机翼后梁变形的作动装置，该作动装置包括：机架；驱动组件，驱动组件固定到机架；支座，支座驱动地连接到驱动组件并且具有适于附连到铁鸟襟翼附连结构；以及引导结构，引导结构固定到机架以便引导支座在纵向方向A上移动。

这样，通过驱动组件驱动支座在支架上往复移动，引起支座与支架的相对位移，进而引起铁鸟襟翼相对于支架的相应位移，从而有利地驱动襟翼舵面受力发生形变，进而更好地模拟襟翼运动时的气动变形和变形时的受载，满足了期望的试验需求。

根据本发明的上述方面，机架可以包括支架、第一端板和第二端板，其中，第一端板和第二端板分别在支架的两个端部处固定到支架。从而以特别简单的结构实现支座以及引导结构的承载和附连。

根据本发明的上述方面，较佳地，支座可具有U形的形状，并且包括：在靠近第一端板的方向上设置的第一侧、在远离第一端板的方向上设置并且与第一端板成角度的第二侧以及连接在第一侧和第二侧之间的第三侧，其中，第二侧适于附连到铁鸟襟翼的滑轨，而第三侧适于附连到铁鸟襟翼的收放作动器。这样，在支座在纵向方向上移动的同时，能够实现铁鸟襟翼的收放作动器和滑轨的位移，从而更真实地模拟襟翼运动时的气动变形和变形时的受载。另外，借助该结构，能够在作动装置作动时很好地避开襟翼滑轨。

根据本发明的上述方面，较佳地，为了更好地使支座附连到铁鸟翼襟的滑轨并模拟受力和变形情况，支座的第二侧可以包括附连开口，附连开口的形状和大小定为适于与铁鸟襟翼的滑轨协配；和/或第三侧可以包括平坦的表面，该表面适于承载抵靠铁鸟襟翼的收放作动器。

根据本发明的上述方面，引导结构可以包括滑杆，并且支座还可包括设置在第一侧和第二侧之间的滑筒，滑杆能够穿过支座的第一侧和第二侧插入配合到滑筒中。通过该滑筒和滑杆的配合引导结构，可以在使支座在纵向方向上沿滑杆引导移动的同时，保证襟翼滑轨和收放作动器结构的作动装置的强度和刚度。

根据本发明的上述方面，有利地，为了提升支座的局部抗弯能力，滑筒还可包括从第一侧和/或第二侧延伸突出的突出部分。

根据本发明的上述方面，有利地，为了便于作动装置的安装以及试验后的拆卸，滑杆通过螺纹连接固定在第一端板和第二端板之间。

根据本发明的上述方面，驱动组件可以包括壳体、设置在壳体中的马达、驱动地连接到马达的蜗杆、与蜗杆协配的蜗轮、固定到蜗轮的螺母以及与螺母协配的螺杆，其中螺杆铰接到支座的第一侧或第二侧。通过该结构，马达驱动蜗杆，蜗杆驱动蜗轮，使得固定到蜗轮的螺母驱动螺杆，从而实现支座的期望的滑动，而且，由于蜗轮蜗杆的传动效率高，能够在较小的空间中实现较大的传动比。另外，能够通过螺母和螺杆的自锁，防止突然卸载损伤作动装置的结构和/或试验设备。

根据本发明的上述方面，较佳地，支座还可以包括设置在第二侧的内表面上的铰链装置，并且第一侧包括开口，螺杆能够穿过开口以附连到铰链装置，以将支座驱动地连接到驱动组件。或者，替代地，支座还可以包括设置在第一侧的外表面上的铰链装置，螺杆能够附连到铰链装置，以将支座驱动地连接到驱动组件。通过这种铰链装置，能够便于作动装置安装期间各部件的调整和连接。

根据本发明的上述方面，较佳地，第一端板和第二端板可分别通过焊接直接固定到支架，或者可以借助带有螺纹孔的垫板螺纹间接地固定到支架，此时垫板可以分别焊接到第一端板、第二端板和支架的相应位置。

由此可见，通过本发明的通过作动铁鸟襟翼的滑轨和收放作动器结构来模拟机翼后梁变形的作动装置具有结构上安全、紧凑以及安装使用便捷的优点，能够在铁鸟试验中更真实地模拟襟翼的运动及受力和变形情况，满足了试验要求，实现了预定的目的。

附图说明

为了进一步清楚地描述根据本发明的作动装置，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：

图1是示出了现有技术中的铁鸟襟翼收放机构的说明性示意图；

图2示出了现有技术中的飞机铁鸟的作动装置和襟翼支撑台架的示意图；

图3是根据本发明的非限制性实施例的组装好的作动装置的说明性示意图；

图4是从一个角度观察的根据本发明的非限制性实施例的支座的立体示意图；

图5是从一个角度观察的根据本发明的非限制性实施例的支座的立体示意图；

图6是沿剖切线A-A剖过图5所示的支座的剖视立体图；

图7是根据本发明的非限制性实施例的驱动组件的立体示意图；

图8是根据本发明的非限制性实施例的不带壳体的驱动组件的立体示意图；以及

图9是示出了根据本发明的非限制性实施例的作动装置的示意性立体图，并且示出了附连的铁鸟襟翼的收放作动器和滑轨。

具体实施方式

应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中所述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的非限制性示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体位置、方向或其它物理特征不应被视为限制。

下面结合附图来具体说明本发明的作动装置100。

如图3和图9所示，通过作动铁鸟襟翼200的收放作动器201和滑轨202结构来模拟机翼后梁变形的作动装置100包括机架10、驱动组件20、支座30和引导结构40。

如图3所示，机架10可包括彼此平行设置的两个支架11、示出为上端板的第一端板12和与上端板大致平行设置的示出为下端板的第二端板13，其中，第一端板12和第二端板13分别在支架11的两个端部处，即，附图所示的上端和下端处，固定到支架11，从而形成用于支承作动装置100的牢固的机架结构。较佳地，第一端板12和第二端板13可以例如分别通过焊接、粘接或者螺纹连接等本领域已知的连接方式固定到支架11。例如，作为非限制性示例，第一端板12和第二端板13可以首先焊接有两块垫板，垫板上设有螺纹孔，而支架11也可以首先焊接有两块垫板，垫板上同样设有相应的螺纹孔，通过使螺栓穿过这些垫板及设在其上的螺纹孔将第一端板12和第二端板13间接地连接到支架11，从而在确保连接强度的同时，便于安装和拆卸。当然，本领域普通技术人员能够设想其他的连接方式，比如不借助垫板，而直接将第一端板12和第二端板13焊接或者螺纹连接到支架11。

驱动组件20例如在第一端板12处通过固定到第一端板12的上表面而固定(例如，焊接或者螺纹连接)到机架10。并且另外参照图7-8中更详细地示出的实施例，驱动组件20可以包括壳体21、设在在壳体21内并固定到壳体21的马达22、驱动地连接到马达22的蜗杆23、与蜗杆协配的蜗轮24、固定到蜗轮的螺母以及与螺母协配的螺杆25。如图所示，螺杆25的取向大致垂直于蜗杆23的取向。另外，螺杆25可以铰接到支座30的第二侧32的内表面(支座30将在下文中参照附图详细描述)，即，借助附连到第二侧32的内表面的铰链装置35铰接到支座30，使得螺杆25相对于支座30在至少一个方向上能够自由移动，例如本实施例中示出的在围绕螺杆25的下端的方向上，从而使得在驱动组件20安装到机架10时，易于驱动组件20的调整和安装。

作为非限制性实施例，例如，该驱动组件20的马达22可以为步进电机22，并且蜗杆23可以借助联轴器连接到该步进电机22。蜗轮蜗杆机构中的蜗轮24可以与螺杆螺母机构中的螺母成一体(例如，整体地形成，或者分别加工后借助焊接或粘接等固定到一起)。这样，步进电机22驱动蜗杆23，进而带动螺杆螺母机构中的螺杆25运动。

支座30例如经由螺杆25驱动地连接到驱动组件20并且具有适于附连到铁鸟襟翼200附连结构。根据本发明的较佳实施例并且参照图4-6，支座30可以具有大致U形的形状(横放的U形)，并且包括：在靠近第一端板12的方向上设置的第一侧31、在远离第一端板12的方向上设置并且与第一端板12成角度的第二侧32以及连接在第一侧31和第二侧32之间的第三侧33。应当理解，第二侧32与第一端板12成角度，可以是指第二侧32不平行于第一侧31，使得该U形结构形成为不对称的大致U形。但是，在替代实施例中，第一侧31可以以与第二侧32平行的方式与第一端板12成角度，从而使得该U形结构形成大致对称的U形。第二侧32适于附连到铁鸟襟翼200的滑轨202，而第三侧33适于附连到铁鸟襟翼200的收放作动器201。第一侧31和第二侧32可以各自具有内表面和外表面。如本文所用，支座30的内表面是指U形结构的内部的表面，比如第一侧31和第二侧32的相互面对的表面，而外表面是指U形结构的外部的表面，比如第一侧31和第二侧32的相互背离的表面。

作为非限制性实施例并且参照图9，例如，支座30中的第三侧33与铁鸟襟翼200的收放作动器201的支撑结构的安装面贴合，而支座30的第二侧32可以附连到铁鸟襟翼200的滑轨202。该第二侧32与螺杆25的运动方向可以不垂直，并且该第二侧32相对于第一侧31的倾斜角度可以依据所需模拟襟翼变形的方向成型，从而能够使作动装置100适用于验证不同的飞机型号，并且能够根据试验需求调整该倾斜角度。

在较佳实施例中，例如，支座30的第二侧32可以包括附连开口32A，附连开口32A的形状和大小定为适于与铁鸟襟翼200的滑轨202协配。支座30还可包括铰链装置35，在图3示出的实施例中，铰链装置35附连到支座的第二侧32的内表面，即，面向第一侧31的表面。此时，第一侧31还可以包括开口36，螺杆25能够穿过该开口36以附连到铰链装置35，从而将支座30驱动地连接到驱动组件20，例如，螺杆25可以在一端上具有开口，从而借助销钉铰接到铰链装置35。替代地，作为另一较佳实施例，支座30还包括设置在第一侧31的外表面，即，背离第二侧32的表面上的铰链装置35，螺杆25能够附连到铰链装置35，以将支座30驱动地连接到驱动组件20。

作为非限制性实施例，支座30可以由高强钢制成，然而，也可以采用本领域技术人员已知的其他材料。并且可以采用本领域已知的任何加工工艺制成，例如注塑模制和诸如冲压、钻孔之类的机加工制造。铰链装置35可以例如焊接或者粘接到支座30，或者可以与支座30一体形成。

应当理解，虽然附图中示出的支座30为大致U形的形状，但是本领域技术人员可以设想其它的结构形式，比如具有四个侧部的闭合的大致方形的形状等、以及仅具有框架而没有连续的侧表面的框架式结构等。

引导结构40可以固定到机架10以便引导支座30在纵向方向A上移动。如图3中更详细地示出的，根据本发明的非限制性实施例的引导结构40可以包括滑杆40，并且支座30还包括设置在第一侧31和第二侧32之间的滑筒34，滑杆40能够穿过支座30的第一侧31和第二侧32插入配合到滑筒34中。滑杆40可以通过例如螺纹连接或焊接等固定在第一端板12和第二端板13之间。这样，在致动马达22以使蜗杆23在不同的方向上旋转时，螺杆25被驱动上下移动，进而实现了支座30沿着滑杆40在大致平行于支架11的方向A上往复(上下)移动。

较佳地，滑筒34还包括从第一侧31和/或第二侧32延伸突出的突出部分34A，从而提升滑筒34以及支座30的局部抗弯能力，以便适应铁鸟襟翼试验中的可能的较大应力及变形。

应当理解，虽然借助附图示出的非限制性实施例中的引导结构40为滑杆，但是引导机构40可以替代地包括导轨，此时，支架30上相应地设有与支架30连接并能够在导轨上滑动的滑块。当然，本领域技术人员可以设想其他类型的引导结构，比如齿轮齿条等而不偏离本发明的范围。

另外，虽然附图中滑杆40和滑筒34的数量分别示出为4个，但是本发明并不限于此，能够引导支座30在大致平行于支架11的方向A上往复移动的任何数量的滑杆40和滑筒34都是可能的，并且滑杆40和滑筒34的数量可以相同或不同。较佳地，滑杆40和滑筒34可以由不锈钢制成，当然，本领域技术人员能够设想其它合适的材料。并且滑杆40和滑筒34可以采用本领域已知的任何加工工艺制成，例如注塑模制和诸如铣削、磨削、钻孔之类的机加工制造。另外，滑筒34可以例如焊接或者粘接到支座30，或者可以与支座30一体形成。

如本文所用，用于表示顺序的用语“第一”或“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、安装顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一端板”可以用来表示“第二端板”，而“上端板”可以用来表示“下端板”，同样“第一侧”可以用来表示“第二侧”或“第三侧”而不脱离本发明的范围。

根据本发明的另一非限制性实施例，可以采用以下步骤来组装根据本发明的作动装置100。

首先，根据待试验的铁鸟襟翼200的质量选配相应的螺杆25的直径，从而依据该螺杆25及与之协配的螺母机构的尺寸确定驱动组件20的各部件的尺寸。在预安装时，将螺杆25经由蜗轮蜗杆组件(例如蜗杆23和蜗轮24)连接到马达22，然后封装驱动组件20。在螺杆25与驱动组件20的其他部件连接时，螺杆25的带孔一端应放置成靠近铰链装置35，以便借助例如销钉等铰接到铰链装置35。然后，如上所述，可以借助分别焊接到第一端板12和第二端板13以及支架11的带螺纹的垫板，将第一端板12和第二端板13分别螺纹连接到支架11。

如图4和图5所示，大致U形的支座30的第二侧32(例如，底部安装面)和第三侧33(例如，侧部安装面)可以根据待试验的铁鸟襟翼200的收放作动器201的支撑结构和滑轨202的形状决定是否需要开口，以及开口尺寸。

如图3和图9所示，在安装时，可先将支架11固定到例如地面的水平面，再将第二端板13螺纹连接到支架11的下部；将四根滑杆40的一端分别螺栓连接到第二端板13，此时的螺纹连接可以不完全拧紧；将支座30的铰链装置35螺栓连接到支座30的第二侧32的内表面，然后将支座30经由支座30的滑筒34套入滑杆40；将支座30的第三侧33与铁鸟襟翼200的收放作动器201的结构连接在一起；将螺杆25的一端与支座30的铰链装置35相连，连接时，可以旋动滑杆40进行微调；将第一端板12螺栓连接到滑杆40的另一端；然后将第一端板12的螺纹连接到支架11的上部；最后，将驱动组件20螺纹连接到第一端板12的上表面，并拧紧所有的螺栓，从而完成作动装置100的组装。

根据本发明的非限制性实施例的作动装置100的优点至少包括以下方面：

1、由于该作动装置采用螺杆螺母机构，因此能够通过该机构的自锁防止试验装置突然卸载时对各结构和试验设备的损伤；

2、支座的滑筒以及协配的滑杆设有四组，能够保证用于作动襟翼滑轨和收放作动器结构的作动装置的强度和刚度；

3、支座的滑筒在下部(和/或上部)有突出部分/外伸结构，能够提升支座的局部抗弯能力；

4、支座的U形的结构能很好的贴合襟翼滑轨和襟翼收放作动器的安装面，能够更真实地模拟襟翼滑轨和作动器端部安装在飞机的机翼结构中的受力/受载/变形情况。螺杆的外伸端在支座上方，使得能够在本发明的作动装置作动时更好地避开襟翼滑轨；

5、支座的倾斜的底面(即第二侧)能够使襟翼滑轨和收放作动器结构作动时的方向调整为期望的角度(例如非竖直)，从而更好地保证模拟襟翼变形的逼真度；

6、本发明的驱动装置采用蜗轮蜗杆机构，该机构的传动效率高，能够在较小的空间里实现较大的传动比；

7、滑杆、第一端板、第二端板以及支架之间广泛采用螺栓连接，能够便于试验装置的安装和拆卸。

综上所述，根据本发明的实施例的作动装置100克服了现有技术中的缺点，根据本发明的非限制性实施例的通过作动铁鸟襟翼滑轨和收放作动器结构来模拟机翼后梁变形的作动装置具有安全、紧凑和便捷的优点，能够可以在铁鸟试验中更真实地模拟襟翼的运动，实现了预期的发明目的。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的作动装置进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。另外，虽然本发明参考飞机铁鸟描述了作动装置，但是应当理解，该作动装置可以用于包括诸如火箭、航天器之类的各种飞行器的综合试验台架，例如飞控液压系统综合试验台架等。

Claims (8)

1.一种模拟机翼后梁变形的作动装置(100)，其特征在于，所述作动装置包括：

机架(10)；

驱动组件(20)，所述驱动组件固定到所述机架(10)；

支座(30)，所述支座(30)驱动地连接到所述驱动组件(20)并且具有适于附连到铁鸟襟翼(200)的附连结构；以及

引导结构(40)，所述引导结构(40)固定到所述机架(10)以便引导所述支座(30)在纵向方向A上移动

其中，所述机架(10)包括支架(11)、第一端板(12)和第二端板(13)，其中，所述第一端板(12)和所述第二端板(13)分别在所述支架(11)的两个端部处固定到所述支架(11)，并且

其中，所述支座(30)包括在靠近所述第一端板(12)的方向上设置的第一侧(31)、在远离所述第一端板(12)的方向上设置并且与所述第一端板(12)成角度的第二侧(32)以及连接在所述第一侧(31)和所述第二侧(32)之间的第三侧(33)，其中，所述第二侧(32)适于附连到所述铁鸟襟翼(200)的滑轨(202)，而所述第三侧(33)适于附连到所述铁鸟襟翼(200)的收放作动器(201)。

2.如权利要求1所述的作动装置(100)，其特征在于，所述支座(30)的所述第二侧(32)包括附连开口(32A)，所述附连开口(32A)的形状和大小定为适于与铁鸟襟翼(200)的所述滑轨(202)协配；和/或

所述第三侧(33)包括平坦的表面，所述表面适于承载抵靠所述铁鸟襟翼(200)的所述收放作动器(201)。

3.如权利要求1所述的作动装置(100)，其特征在于，所述引导结构(40)包括滑杆，并且所述支座(30)还包括设置在所述第一侧(31)和所述第二侧(32)之间的滑筒(34)，所述滑杆能够穿过所述支座(30)的所述第一侧(31)和所述第二侧(32)插入配合到所述滑筒(34)中。

4.如权利要求3所述的作动装置(100)，其特征在于，所述滑筒(34)还包括从所述第一侧(31)和/或所述第二侧(32)延伸突出的突出部分(34A)。

5.如权利要求3所述的作动装置(100)，其特征在于，所述滑杆通过螺纹连接固定在所述第一端板(12)和所述第二端板(13)之间。

6.如权利要求1所述的作动装置(100)，其特征在于，所述驱动组件(20)包括壳体(21)、设置在所述壳体中的马达(22)、驱动地连接到所述马达(22)的蜗杆(23)、与所述蜗杆协配的蜗轮(24)、固定到所述蜗轮的螺母以及与所述螺母协配的螺杆(25)，其中所述螺杆(25)铰接到所述支座(30)的所述第一侧(31)或所述第二侧(32)。

7.如权利要求6所述的作动装置(100)，其特征在于，所述支座(30)还包括设置在所述第二侧(32)的内表面上的铰链装置(35)，并且所述第一侧包括开口(36)，所述螺杆(25)能够穿过所述开口(36)以附连到所述铰链装置(35)，以将所述支座(30)驱动地连接到所述驱动组件(20)。

8.如权利要求6所述的作动装置(100)，其特征在于，所述支座(30)还包括设置在所述第一侧(31)的外表面上的铰链装置(35)，所述螺杆(25)能够附连到所述铰链装置(35)，以将所述支座(30)驱动地连接到所述驱动组件(20)。

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