CN113022844A - 尾轮转向与方向舵的联动机构 - Google Patents

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杨发友
刘晓春
李丁
吕睿佳
孟范源
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Abstract

本发明提供了一种尾轮转向与方向舵的联动机构，包括：尾轮结构，具有尾轮本体及可转动地设置在所述尾轮本体上方的尾轮转向法兰盘，所述尾轮转向法兰盘的转动轴线与所述尾轮本体的转动轴线相垂直设置；方向舵结构，具有方向舵转向法兰盘，所述方向舵转向法兰盘与方向舵转轴相连并能随所述方向舵转轴的转动而转动地设置；转向调节结构，具有至少一个转向调节拉杆，所述至少一个转向调节拉杆可伸缩地连接在所述尾轮转向法兰盘与所述方向舵转向法兰盘之间。本发明的尾轮转向与方向舵的联动机构，能充分利用无人机上的舵机驱动动力源，来降低尾轮转向系统重量。

Description

尾轮转向与方向舵的联动机构
技术领域
本发明涉及飞机转向机构设计技术领域，尤其涉及一种自行车式起落架布局无人机的尾轮转向与方向舵的联动机构。
背景技术
自行车式起落架布局无人机在地面滑行过程中通常采用尾轮转向的纠偏控制方式，同时辅以方向舵纠偏，方向舵在低速条件下纠偏能力较弱，其纠偏能力通常随着滑行速度的增加而增加，无人机在地面滑行过程中的纠偏方式通常由低速段的尾轮转向纠偏向中高速段的方向舵纠偏转变。
常规尾轮纠偏方式需要增加舵机等驱动源，对于太阳能无人机等对重量要求严格的无人机，采用尾轮单独驱动的方式会增加额外重量，影响无人机的总体性能，。
发明内容
本发明的目的是提供一种尾轮转向与方向舵的联动机构，能充分利用无人机上的舵机驱动动力源，来降低尾轮转向系统重量。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种尾轮转向与方向舵的联动机构，包括：
尾轮结构，具有尾轮本体及可转动地设置在所述尾轮本体上方的尾轮转向法兰盘，所述尾轮转向法兰盘的转动轴线与所述尾轮本体的转动轴线相垂直设置；
方向舵结构，具有方向舵转向法兰盘，所述方向舵转向法兰盘与方向舵转轴相连并能随所述方向舵转轴的转动而转动地设置；
转向调节结构，具有至少一个转向调节拉杆，所述至少一个转向调节拉杆可伸缩地连接在所述尾轮转向法兰盘与所述方向舵转向法兰盘之间。
在本发明的实施方式中，所述尾轮本体具有尾轮转轴，所述尾轮转轴的两端分别连接有固定杆，两个所述固定杆的自由端之间连接有固定板，所述尾轮转向法兰盘可转动地连接在所述固定板上。
在本发明的实施方式中，所述转向调节拉杆为两个，两个所述转向调节拉杆相平行设置，各所述转向调节拉杆连接在所述方向舵转向法兰盘的端部与相对应的所述尾轮转向法兰盘的端部之间。
在本发明的实施方式中，所述转向调节拉杆具有弹簧及连接在所述弹簧的两端的两个拉杆，两个所述拉杆分别与所述尾轮转向法兰盘和所述方向舵转向法兰盘相连。
在本发明的实施方式中，所述方向舵转向法兰盘能与舵机驱动动力源的驱动连杆机构相连。
在本发明的实施方式中，在所述尾轮本体受到来自地面的滑行力的状态下，所述尾轮转向法兰盘能通过所述转向调节结构驱动所述方向舵转向法兰盘转动。
在本发明的实施方式中，在所述方向舵转轴受到来自外部驱动力的状态下，所述方向舵转向法兰盘能通过所述转向调节结构驱动所述尾轮转向法兰盘转动。
在本发明的实施方式中，所述外部驱动力为风力或舵机驱动动力源。
在本发明的实施方式中，所述舵机驱动动力源包括驱动连杆机构及与所述驱动连杆机构驱动连接的驱动舵机，所述驱动连杆机构连接在所述方向舵转向法兰盘上。
本发明的尾轮转向与方向舵的联动机构的特点及优点是：舵机驱动动力源将输出的转动运动经驱动连杆机构转化为直线运动，驱动方向舵转向法兰盘转动，方向舵转向法兰盘带动方向舵转轴偏转，同时方向舵转向法兰盘通过转向调节拉杆带动尾轮转向法兰盘转动，由尾轮转向法兰盘驱动尾轮本体转向。由于转向调节拉杆采用弹簧，可预留一定的空行程，空中飞行阶段方向舵转轴小幅偏转时尾轮本体不转动，避免尾轮本体转动产生的额外阻力力矩，降低舵机的输出功率。本发明采用上述联动机构可有效降低尾轮转向系统的重量，提升无人机总体性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的尾轮转向与方向舵的联动机构的结构示意图。
附图标号说明：
1、尾轮结构；11、尾轮本体；111、尾轮转轴；111’、转动轴线；112、固定杆；113、固定板；12、尾轮转向法兰盘；121、转轴；121’、转动轴线；2、方向舵结构；21、方向舵转向法兰盘；3、转向调节结构；31、转向调节拉杆；311、弹簧；312、拉杆；4、方向舵转轴；5、舵机驱动动力源；51、驱动连杆机构；52、驱动舵机。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如图1所示，本发明提供了一种尾轮转向与方向舵的联动机构，包括尾轮结构1、方向舵结构2和转向调节结构3，其中：尾轮结构1具有尾轮本体11及可转动地设置在所述尾轮本体11上方的尾轮转向法兰盘12，所述尾轮转向法兰盘12的转动轴线121’与所述尾轮本体11的转动轴线111’相垂直设置；方向舵结构2具有方向舵转向法兰盘21，所述方向舵转向法兰盘21与方向舵转轴4相连并能随所述方向舵转轴4的转动而转动地设置；转向调节结构3具有至少一个转向调节拉杆31，所述至少一个转向调节拉杆31可伸缩地连接在所述尾轮转向法兰盘12与所述方向舵转向法兰盘21之间。
具体的，尾轮结构1安装在自行车式起落架布局无人机的尾部，其具有尾轮本体11，当自行车式起落架布局无人机在地面上滑行时，尾轮本体11能与地面接触。该尾轮本体11具有尾轮转轴111，在本实施例中，尾轮转轴111的两端分别连接有固定杆112，两个固定杆112的自由端之间连接有固定板113，尾轮转向法兰盘12位于尾轮本体11的上方，其可通过转轴121转动地连接在固定板113上，该尾轮转轴111的转动轴线111’与尾轮转向法兰盘12的转轴121的转动轴线121’相垂直设置。
方向舵结构2具有方向舵转向法兰盘21，该方向舵转向法兰盘21连接在方向舵转轴4的下端并能随方向舵转轴4的转动而可转动地设置。当自行车式起落架布局无人机在空中飞行或在地面滑行时，方向舵系统的方向舵面受到来自外部风力或舵机驱动动力源的作用力后，会带动与其固连的方向舵转轴4转动，而方向舵转向法兰盘21会与方向舵转轴4同步转动。
在本发明中，方向舵转向法兰盘21能与舵机驱动动力源5的驱动连杆机构51相连。
转向调节结构3连接在尾轮结构1与方向舵结构2之间，其用于将尾轮结构1与方向舵结构2相连接，从而达到在尾轮结构1受力的状态下能够驱动方向舵结构2，而在方向舵结构2受力的状态下亦能够驱动尾轮结构1。
转向调节结构3包括至少一个转向调节拉杆31，该转向调节拉杆31能伸缩的连接在尾轮转向法兰盘12与方向舵转向法兰盘21之间，在本实施例中，转向调节拉杆31为两个，两个转向调节拉杆31相平行设置，且各转向调节拉杆31连接在方向舵转向法兰盘21的端部与相对应的尾轮转向法兰盘12的端部之间。
更具体的，该转向调节拉杆31具有弹簧311及连接在弹簧311两端的两个拉杆312，两个拉杆312分别与尾轮转向法兰盘12和方向舵转向法兰盘21相连。
通过该转向调节结构3能使尾轮转向法兰盘12和方向舵转向法兰盘21同步转动，另外，由于转向调节拉杆31具有弹簧311，因此，在方向舵转向法兰盘21进行小角度的转动时，尾轮转向法兰盘12可维持不动，以适应地面滑跑纠偏和控制方向舵系统偏转的需求。
在本发明的实施方式中，在尾轮本体11受到来自地面的滑行力的状态下，该尾轮转向法兰盘12能通过转向调节结构3驱动方向舵转向法兰盘21转动；在方向舵转轴4受到来自外部驱动力的状态下，该方向舵转向法兰盘21能通过转向调节结构3驱动尾轮转向法兰盘12转动。
在本发明中，该外部驱动力可为风力或舵机驱动动力源5。该舵机驱动动力源5包括驱动连杆机构51及与驱动连杆机构51驱动连接的驱动舵机52，该驱动连杆机构51连接在方向舵转向法兰盘21上。该驱动连杆机构51能将舵机驱动动力源5的转动运动转化为驱动连杆机构51的直线运动，而驱动连杆机构51的直线运动进一步转化为方向舵转向法兰盘21的转动运动。
本发明的尾轮转向与方向舵的联动机构，尾轮结构1、方向舵结构2和转向调节结构3连接为整体，在地面滑跑或空中飞行的过程中，可实现尾轮结构1和方向舵结构2的联动，本发明无需单独设置尾轮转向驱动系统，以此降低尾轮结构的整体重量。
该尾轮转向与方向舵的联动机构，在自行车式起落架布局无人机在地面滑跑的过程中，一方面，舵机驱动动力源5接收上位机指令，通过驱动连杆机构51驱动方向舵转向法兰盘21偏转，进而在转向调节结构3的两个转向调节拉杆31的带动下，驱动尾轮转向法兰盘12偏转，从而进行滑跑纠偏；另一方面，尾轮本体11受到滑跑力的作用会带动尾轮转向法兰盘12偏转，进而在转向调节结构3的两个转向调节拉杆31的带动下，驱动方向舵转向法兰盘21偏转，而进行方向舵系统的纠偏。
在自行车式起落架布局无人机飞行的过程中，舵机驱动动力源5接收上位机指令，通过驱动连杆机构51驱动方向舵转向法兰盘21偏转，以进行空中纠偏。
本发明的尾轮转向与方向舵的联动机构，舵机驱动动力源5将输出的转动运动经驱动连杆机构51转化为直线运动，驱动方向舵转向法兰盘21转动，方向舵转向法兰盘21带动方向舵转轴4偏转，同时方向舵转向法兰盘21通过转向调节拉杆31带动尾轮转向法兰盘12转动，由尾轮转向法兰盘12驱动尾轮本体11转向。由于转向调节拉杆31采用弹簧311，可预留一定的空行程，空中飞行阶段方向舵转轴4小幅偏转时尾轮本体11不转动，避免尾轮本体11转动产生的额外阻力力矩，降低舵机的输出功率。本发明采用上述联动机构可有效降低尾轮转向系统的重量，提升无人机总体性能。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，包括：
尾轮结构，具有尾轮本体及可转动地设置在所述尾轮本体上方的尾轮转向法兰盘，所述尾轮转向法兰盘的转动轴线与所述尾轮本体的转动轴线相垂直设置；
方向舵结构，具有方向舵转向法兰盘，所述方向舵转向法兰盘与方向舵转轴相连并能随所述方向舵转轴的转动而转动地设置；
转向调节结构，具有至少一个转向调节拉杆，所述至少一个转向调节拉杆可伸缩地连接在所述尾轮转向法兰盘与所述方向舵转向法兰盘之间。
2.如权利要求1所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述尾轮本体具有尾轮转轴，所述尾轮转轴的两端分别连接有固定杆，两个所述固定杆的自由端之间连接有固定板，所述尾轮转向法兰盘可转动地连接在所述固定板上。
3.如权利要求1所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述转向调节拉杆为两个，两个所述转向调节拉杆相平行设置，各所述转向调节拉杆连接在所述方向舵转向法兰盘的端部与相对应的所述尾轮转向法兰盘的端部之间。
4.如权利要求1或3所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述转向调节拉杆具有弹簧及连接在所述弹簧的两端的两个拉杆，两个所述拉杆分别与所述尾轮转向法兰盘和所述方向舵转向法兰盘相连。
5.如权利要求1所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述方向舵转向法兰盘能与舵机驱动动力源的驱动连杆机构相连。
6.如权利要求1所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，在所述尾轮本体受到来自地面的滑行力的状态下，所述尾轮转向法兰盘能通过所述转向调节结构驱动所述方向舵转向法兰盘转动。
7.如权利要求1所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，在所述方向舵转轴受到来自外部驱动力的状态下，所述方向舵转向法兰盘能通过所述转向调节结构驱动所述尾轮转向法兰盘转动。
8.如权利要求7所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述外部驱动力为风力或舵机驱动动力源。
9.如权利要求8所述的尾轮转向与方向舵的联动机构，其特征在于，所述舵机驱动动力源包括驱动连杆机构及与所述驱动连杆机构驱动连接的驱动舵机，所述驱动连杆机构连接在所述方向舵转向法兰盘上。
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