CN112874761B - 一种高承载薄型舵面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高承载薄型舵面结构，包括：蒙皮、端肋Ⅰ、转动接头Ⅰ、转动接头Ⅱ、加强管、铰座、端肋Ⅱ、前夹芯、后夹芯、紧固件Ⅰ和紧固件Ⅱ；转动接头Ⅰ穿过端肋Ⅰ后通过紧固件Ⅰ紧固，形成装配组件Ⅰ；转动接头Ⅱ穿过端肋Ⅱ后通过紧固件Ⅱ紧固，形成装配组件Ⅱ；加强管穿过铰座并胶接固定；装配组件Ⅰ和装配组件Ⅱ分别插入加强管的两端，并胶接固定；前夹芯和后夹芯分别设置在加强管前后两侧，与加强管胶接固定，形成装配组件Ⅲ；蒙皮铺放在装配好的配组件Ⅲ外表面，一体固化成型。本发明所述的高承载薄型舵面结构提高了薄型舵面承载能力。
Description
技术领域
本发明属于航空飞行器结构设计技术领域，尤其涉及一种高承载薄型舵面结构。
背景技术
无人机通过转动舵面产生附加力矩，控制无人机偏航、俯仰、翻滚等飞行姿态。对于高速无人机而言，翼型薄，而且速度快，舵面表面气动过载大，对舵面的承载能力要求高。舵面一般都是两端与安定面连接，气动载荷垂直作用于舵面，因此舵面主要承受气动力引起的弯矩。目前常见的薄型舵面主体结构大多是由全高度蜂窝夹芯、或者全高度泡沫夹芯表面覆盖蒙皮构成。由于舵面本身很薄，且芯材强度刚度较低，因此亟需改进舵面结构，提高薄型舵面承载能力。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高承载薄型舵面结构，以提高薄型舵面承载能力。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高承载薄型舵面结构，包括：蒙皮、端肋Ⅰ、转动接头Ⅰ、转动接头Ⅱ、加强管、铰座、端肋Ⅱ、前夹芯、后夹芯、紧固件Ⅰ和紧固件Ⅱ；
转动接头Ⅰ穿过端肋Ⅰ后通过紧固件Ⅰ紧固，形成装配组件Ⅰ；转动接头Ⅱ穿过端肋Ⅱ后通过紧固件Ⅱ紧固，形成装配组件Ⅱ；
加强管穿过铰座并胶接固定；
装配组件Ⅰ和装配组件Ⅱ分别插入加强管的两端，并胶接固定；
前夹芯和后夹芯分别设置在加强管前后两侧，与加强管胶接固定，形成装配组件Ⅲ；
蒙皮铺放在装配好的配组件Ⅲ外表面，一体固化成型。
在上述高承载薄型舵面结构中，蒙皮由纤维预浸料整体铺层而成。
在上述高承载薄型舵面结构中，蒙皮主方向与转动接头Ⅰ或转动接头Ⅱ的轴线一致。
在上述高承载薄型舵面结构中，蒙皮在前缘区域的厚度大于在后缘区域的厚度，形成加强铺层区；其中，加强铺层区至少保证覆盖前夹芯和后夹芯的拼接缝。
在上述高承载薄型舵面结构中，转动接头Ⅰ和转动接头Ⅱ作为安定面连接接口；转动接头Ⅰ和转动接头Ⅱ同轴，舵面绕转动接头Ⅰ和转动接头Ⅱ转动。
在上述高承载薄型舵面结构中，加强管采用复合材料制备得到，加强管的截面形状为圆形或者方形，加强管的外形与前夹芯和后夹芯的型腔匹配。
在上述高承载薄型舵面结构中，铰座作为舵面与舵机连接接口，舵机通过驱动铰座控制舵面转动。
在上述高承载薄型舵面结构中，加强管穿过铰座嵌入舵面部分与铰座胶接。
在上述高承载薄型舵面结构中，转动接头Ⅰ和转动接头Ⅱ中部均设置有法兰边，分别用于与端肋Ⅰ和端肋Ⅱ固定。
在上述高承载薄型舵面结构中，转动接头Ⅰ和转动接头Ⅱ穿过端肋Ⅰ和端肋Ⅱ裸露在舵面外部的部分用于与安定面连接。
本发明具有以下优点：
(1)本发明通过在舵面内部增设加强管，将转动接头、端肋和铰座连接为一个整体，缩短了传力路径，显著提高了舵面承载能力。
(2)本发明舵面与安定面的连接接口(转动接头)，与舵机连接接口(铰座)均通过加强管连为一体，易于保证各接口之间的相对位置精度，从而提高了舵面的成型精度。
(3)本发明所述的高承载薄型舵面结构的所有组成部分可以一次固化成型，减少了舵面装配工装量，提高了舵面结构内部连接可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种高承载薄型舵面结构的装配示意图；
图2为图1中的C-C向示意图；
图3为图1中的A-A向示意图；
图4为图1中的B-B向示意图；
图5为图1中区域M的局部放大图；
图6为图2中区域N的局部放大图。
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公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1～6，在本实施例中，该高承载薄型舵面结构，包括：蒙皮1、端肋Ⅰ2、转动接头Ⅰ31、转动接头Ⅱ32、加强管4、铰座5、端肋Ⅱ6、前夹芯7、后夹芯8、紧固件Ⅰ91和紧固件Ⅱ92。其中，转动接头Ⅰ31穿过端肋Ⅰ2后通过紧固件Ⅰ91紧固，形成装配组件Ⅰ；转动接头Ⅱ32穿过端肋Ⅱ6后通过紧固件Ⅱ92紧固，形成装配组件Ⅱ；加强管4穿过铰座5并胶接固定；装配组件Ⅰ和装配组件Ⅱ分别插入加强管4的两端，并胶接固定；前夹芯7和后夹芯8分别设置在加强管4前后两侧，与加强管4胶接固定，形成装配组件Ⅲ；蒙皮1铺放在装配好的配组件Ⅲ外表面，一体固化成型。
在本实施例中，蒙皮1由纤维预浸料整体铺层而成。蒙皮1在前缘区域的厚度大于在后缘区域的厚度，形成加强铺层区；其中，加强铺层区至少保证覆盖前夹芯7和后夹芯8的拼接缝。
在本实施例中，蒙皮1主方向与转动接头Ⅰ31或转动接头Ⅱ32的轴线一致。
在本实施例中，转动接头Ⅰ31和转动接头Ⅱ32作为安定面连接接口。转动接头Ⅰ31和转动接头Ⅱ32同轴，舵面绕转动接头Ⅰ31和转动接头Ⅱ32转动。
在本实施例中，加强管4采用复合材料制备得到，加强管4的截面形状为圆形或者方形，加强管4的外形与前夹芯7和后夹芯8的型腔匹配。
在本实施例中，铰座5作为舵面与舵机连接接口，舵机通过驱动铰座5控制舵面转动。其中，加强管4穿过铰座5嵌入舵面部分与铰座5胶接。
在本实施例中，转动接头Ⅰ31和转动接头Ⅱ32中部均设置有法兰边，分别用于与端肋Ⅰ2和端肋Ⅱ6固定。
在本实施例中，转动接头Ⅰ31和转动接头Ⅱ32穿过端肋Ⅰ2和端肋Ⅱ6裸露在舵面外部的部分用于与安定面连接。
综上所述，本发明所述的高承载薄型舵面结构的主体由泡沫夹芯表面包裹蒙皮组成，蒙皮前缘适当增厚用于平衡舵面重心和提高舵面抗弯刚度。泡沫夹芯沿舵面转轴方向一分为二，分为前夹芯和后夹芯。前夹芯和后夹芯之间设计有圆柱型腔，型腔尺寸与加强管外径一致，加强管置于前夹芯和后夹芯形成的圆柱型腔内，与前夹芯和后夹芯胶接装配。铰座嵌入舵面部分设计与加强管外径尺寸相等的圆环，加强管从铰座圆环中间穿过，铰座与加强管之间胶接装配。铰座与泡沫夹芯接触处设计有法兰翻边，增大与泡沫夹芯的接触面积。加强管两端与转动接头胶接装配。转动接头与两个端肋通过紧固件固接，两个端肋位于舵面蒙皮内部，与蒙皮一起固化成型。
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。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种高承载薄型舵面结构，其特征在于，包括：蒙皮(1)、端肋Ⅰ(2)、转动接头Ⅰ(31)、转动接头Ⅱ(32)、加强管(4)、铰座(5)、端肋Ⅱ(6)、前夹芯(7)、后夹芯(8)、紧固件Ⅰ(91)和紧固件Ⅱ(92)；
转动接头Ⅰ(31)和转动接头Ⅱ(32)作为安定面连接接口；转动接头Ⅰ(31)和转动接头Ⅱ(32)同轴，舵面绕转动接头Ⅰ(31)和转动接头Ⅱ(32)转动；铰座(5)作为舵面与舵机连接接口，舵机通过驱动铰座(5)控制舵面转动；
转动接头Ⅰ(31)穿过端肋Ⅰ(2)后通过紧固件Ⅰ(91)紧固，形成装配组件Ⅰ；转动接头Ⅱ(32)穿过端肋Ⅱ(6)后通过紧固件Ⅱ(92)紧固，形成装配组件Ⅱ；其中，转动接头Ⅰ(31)和转动接头Ⅱ(32)中部均设置有法兰边，分别用于与端肋Ⅰ(2)和端肋Ⅱ(6)固定；
加强管(4)穿过铰座(5)嵌入舵面部分与铰座(5)胶接；
装配组件Ⅰ和装配组件Ⅱ分别插入加强管(4)的两端，并胶接固定；
前夹芯(7)和后夹芯(8)分别设置在加强管(4)前后两侧，与加强管(4)胶接固定，形成装配组件Ⅲ；
蒙皮(1)铺放在装配好的配组件Ⅲ外表面，一体固化成型；
通过在舵面内部增设加强管，将转动接头、端肋和铰座连接为一个整体，缩短了传力路径，提高了舵面承载能力；
舵面与安定面的连接接口、与铰座均通过加强管连为一体，保证了各接口之间的相对位置精度，提高了舵面的成型精度；
高承载薄型舵面结构的主体由泡沫夹芯表面包裹蒙皮组成，蒙皮前缘增厚用于平衡舵面重心和提高舵面抗弯刚度；泡沫夹芯沿舵面转轴方向一分为二，分为前夹芯和后夹芯；前夹芯和后夹芯之间设计有圆柱型腔，圆柱型腔尺寸与加强管外径一致；加强管置于前夹芯和后夹芯形成的圆柱型腔内，与前夹芯和后夹芯胶接装配；铰座嵌入舵面部分设计与加强管外径尺寸相等的圆环，加强管从铰座圆环中间穿过，铰座与加强管之间胶接装配；铰座与泡沫夹芯接触处设计有法兰翻边，增大与泡沫夹芯的接触面积；加强管两端与转动接头胶接装配； 转动接头与两个端肋通过紧固件固接，两个端肋位于舵面蒙皮内部，与蒙皮一起固化成型。
2.根据权利要求1所述的高承载薄型舵面结构，其特征在于，蒙皮(1)由纤维预浸料整体铺层而成。
3.根据权利要求1所述的高承载薄型舵面结构，其特征在于，蒙皮(1)主方向与转动接头Ⅰ(31)或转动接头Ⅱ(32)的轴线一致。
4.根据权利要求1所述的高承载薄型舵面结构，其特征在于，蒙皮(1)在前缘区域的厚度大于在后缘区域的厚度，形成加强铺层区；其中，加强铺层区至少保证覆盖前夹芯(7)和后夹芯(8)的拼接缝。
5.根据权利要求1所述的高承载薄型舵面结构，其特征在于，加强管(4)采用复合材料制备得到，加强管(4)的截面形状为圆形或者方形，加强管(4)的外形与前夹芯(7)和后夹芯(8)的型腔匹配。
6.根据权利要求1所述的高承载薄型舵面结构，其特征在于，转动接头Ⅰ(31)和转动接头Ⅱ(32)穿过端肋Ⅰ(2)和端肋Ⅱ(6)裸露在舵面外部的部分用于与安定面连接。
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