CN115196053A - 一种二级飞行器举升-抬头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级飞行器举升‑抬头装置，两组剪叉连杆组件对称安装于一级飞行器和二级飞行器之间，中部通过连接机构转动连接，剪叉连杆组件包括中部铰接的两个连杆，其中一连杆的上端铰接在二级飞行器下端的一侧，下端通过活动组件活动安装于一级飞行器上端的一侧，另一连杆的上下两端各通过一活动组件安装于二级飞行器下端的另一侧和一级飞行器上端的另一侧，防死点机构位于连接机构下方安装于一级飞行器上，能够在分离起始阶段为连接机构提供向上的推力，安装于一级飞行器上端面的活动组件上设有驱动机构，用于带动连杆的下端沿一级飞行器往复移动。本发明能够为二级飞行器的分离提供较好的气动条件，实现升力稳定获取的两级飞行器分离。

Description

一种二级飞行器举升-抬头装置

技术领域

本发明涉及空天飞行器技术领域，具体是涉及一种二级飞行器举升-抬头装置。

背景技术

近年来，水平起降空天往返飞行器逐步成为国内外航空航天的研究重点。空天飞行器是指能够自由往返于稠密大气、临近空间和轨道空间的可重复使用飞行器，它突破了传统的航天器和航空器的局限，实现了在大气层和空间自由穿梭飞行，具备廉价、便捷、安全、机动等优势。近年随着相关技术的逐步成熟，各国分别基于各自的技术优势形成了多途径并举的空天飞行器发展路线，并取得了重大技术突破。

空天飞行器需要自由往返于稠密大气、临近空间和轨道空间，传统单一动力无法满足全速域、大空域、自由高效飞行的需求，因此组合动力是必然发展趋势。为此，一个解决办法是，采用两级飞行器的构型，一级飞行器带着二级飞行器穿越稠密大气和临近空间到达二级飞行器巡航高度，再将二级飞行器从一级飞行器上释放，这样可以降低二级飞行器动力系统的设计难度，减小二级飞行器动力系统的体积，利于二级飞行器入轨工作。

在组合体飞行条件下，这样的两级飞行器组合体构型自由分离时飞行器会出现十分明显的“低头”现象，即分离时两个飞行器的攻角逐渐变小甚至出现攻角为负值的工况。导致这一问题的原因是，在分离时刻，由于一级飞行器和二级飞行器没有足够的空间让气流通过，导致在分离时刻两个飞行器的气动特性不利于飞行，两个飞行器都不能获得足够的升力，而且二级飞行器相对于气流方向的攻角也不足，于是便产生了所谓的“低头现象”。

发明内容

本发明的目的是提供一种二级飞行器举升-抬头装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够为二级飞行器的分离提供较好的气动条件，实现升力稳定获取的两级飞行器分离。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种二级飞行器举升-抬头装置，包括防死点机构、两组剪叉连杆组件和多组活动组件，两组所述剪叉连杆组件对称安装于一级飞行器和二级飞行器之间，且中部通过连接机构转动连接，各组所述剪叉连杆组件包括中部铰接的两个连杆，同组所述剪叉连杆组件内，其中一所述连杆的上端铰接在二级飞行器下端的一侧，下端通过所述活动组件活动安装于一级飞行器上端的一侧，另一所述连杆的上下两端各通过一所述活动组件安装于二级飞行器下端的另一侧和一级飞行器上端的另一侧，所述防死点机构用于安装于一级飞行器上端中部，且位于所述连接机构下方，所述防死点机构能够在分离起始阶段为所述连接机构提供向上的推力，安装于一级飞行器上端面的所述活动组件上设有驱动机构，所述驱动机构用于带动所述连杆的下端沿一级飞行器往复移动。

优选地，所述防死点机构包括底座、螺杆、动力滑块、动力推板、滑轨和推力支架，所述底座的中部设有容置槽，所述容置槽内用于安装电机，所述螺杆的下端伸入所述容置槽内并与所述电机的输出轴连接，所述动力滑块螺纹连接于所述螺杆上端，所述动力推板安装于所述动力滑块上，且所述滑轨安装于所述动力推板上端面，所述滑轨的长度方向与所述连接机构的长度方向垂直，所述推力支架的下端滑动连接于所述滑轨内，且能够沿所述滑轨的长度方向往复移动，所述推力支架的上端能够接触并支撑所述连接机构。

优选地，所述螺杆和所述动力滑块均为两个，且一个所述螺杆的下端对应连接一个所述电机，一个所述螺杆的上端对应螺纹连接一所述动力滑块，所述动力推板的两端分别安装于两个所述动力滑块上。

优选地，所述推力支架的上端为弧形曲面，且所述弧形曲面能够与所述连接机构的外周贴合。

优选地，所述连接机构包括第一轴端盖、连接主轴、滚珠轴承、推力轴承和第二轴端盖，所述第一轴端盖螺纹连接于其中一个所述剪叉连杆组件的铰接点处，且所述第一轴端盖安装于所述连接主轴的一端，所述连接主轴在与另一所述剪叉连杆组件的铰接点连接的外周套设有所述滚珠轴承，且所述连接主轴上远离所述第一轴端盖的一端穿过所述剪叉连杆组件的铰接点并通过所述推力轴承与所述第二轴端盖连接。

优选地，所述活动组件包括支座、圆轮轴、两个圆轮和两个圆轮轴端盖，所述支座的中部设有两个间隔设置的立板，所述立板上开设有长条孔，两个所述圆轮分别滚动安装于两个所述长条孔内，所述圆轮轴的两端分别穿过两个所述圆轮，并分别与两个所述圆轮轴端盖连接，所述圆轮轴的外周还套设有圆轮轴轴承，所述连杆的端部位于两个所述立板之间并与所述圆轮轴轴承连接。

优选地，位于同一端的两个所述活动组件之间还设有一圆轮组，所述圆轮组与所述活动组件结构相同，且所述活动组件上靠近所述圆轮组的一端的所述圆轮轴端盖上设有延伸轴，所述圆轮组上的两个所述圆轮轴端盖上均设有所述延伸轴，相邻的所述延伸轴之间通过连轴组件连接，且各所述延伸轴与所述连轴组件之间通过连轴轴承连接，所述连轴组件的两端能够滑动连接于所述长条孔内。

优选地，还包括多个防塌机构，所述防塌机构对应各所述连杆安装于一级飞行器和二级飞行器上，并用于支撑所述连杆长度方向的不同位置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的二级飞行器举升-抬头装置，两组剪叉连杆组件对称安装于一级飞行器和二级飞行器之间，且中部通过连接机构转动连接，保证运动时二级飞行器不会发生横滚，各组剪叉连杆组件包括中部铰接的两个连杆，同组剪叉连杆组件内，其中一连杆的上端铰接在二级飞行器下端的一侧，下端通过活动组件活动安装于一级飞行器上端的一侧，另一连杆的上下两端各通过一活动组件安装于二级飞行器下端的另一侧和一级飞行器上端的另一侧，活动组件能够实现连杆相对于活动组件安装位置的滑动和转动，安装于一级飞行器上端面的活动组件上设有驱动机构，驱动机构用于带动连杆的下端沿一级飞行器往复移动，防死点机构用于安装于一级飞行器上端中部，且位于连接机构下方，防死点机构能够在分离起始阶段为连接机构提供向上的推力，进而通过两组驱动机构和防死点机构的配合，不仅可以把二级飞行器推离一级飞行器实现举升，同时可以调整二级飞行器的仰角实现抬头；同时，在两套驱动机构同时推动一级飞行器上的两组活动组件运动时，能够让二级飞行器相对于一级飞行器做平移运动，通过前后端的联动位移，做到整体质心位置的实时调节和二级相对于一级的质心位置的实时调节，为二级飞行器的分离提供较好的气动条件，避免分离时刻的“低头”现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本发明提供的二级飞行器举升-抬头装置一个角度的结构示意图；

图2是本发明提供的二级飞行器举升-抬头装置另一角度的结构示意图；

图3是本发明中活动组件的结构示意图；

图4是本发明中防死点机构的结构示意图；

图5是本发明中连接机构的结构示意图；

图6是本发明中连轴组件的连接示意图；

图7是本发明处于初始状态时的示意图；

图8是本发明中防死点机构和后端驱动机构共同作用时的示意图；

图9是本发明中后端驱动机构单独作用时的示意图；

图10是本发明处于举升-抬头动作终止状态时的示意图；

图11是本发明处于质心调节终止状态时的示意图；

图中：100-二级飞行器举升-抬头装置，1-剪叉连杆组件，101-连杆，2- 活动组件，201-圆轮轴端盖，202-圆轮，203-立板，204-圆轮轴轴承，205-圆轮轴，206-延伸轴，207-支座，3-防死点机构，301-底座，302-螺杆，303-动力滑块，304-动力推板，305-滑轨，306-推力支架，4-防塌机构，5-连接机构， 501-第一轴端盖，502-连接主轴，503-滚珠轴承，504-推力轴承，505-第二轴端盖，6-一级飞行器，7-二级飞行器，8-连轴组件。

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。

本发明的目的是提供一种二级飞行器举升-抬头装置，以解决现有的二级飞行器在分离时刻“低头”的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图11所示，本发明提供一种二级飞行器举升-抬头装置100，包括防死点机构3、两组剪叉连杆组件1和多组活动组件2，两组剪叉连杆组件1对称安装于一级飞行器6和二级飞行器7之间，且中部通过连接机构5 转动连接，保证运动时二级飞行器7不会发生横滚，各组剪叉连杆组件1包括中部铰接的两个连杆101，同组剪叉连杆组件1内，其中一连杆101的上端铰接在二级飞行器7下端的一侧，下端通过活动组件2活动安装于一级飞行器6上端的一侧，另一连杆101的上下两端各通过一活动组件2安装于二级飞行器7下端的另一侧和一级飞行器6上端的另一侧，活动组件2能够实现连杆101相对于活动组件2安装位置的滑动和转动，安装于一级飞行器6 上端面的活动组件2上设有驱动机构，驱动机构用于带动连杆101的下端沿一级飞行器6往复移动，防死点机构3用于安装于一级飞行器6上端中部，且位于连接机构5下方，防死点机构3能够在分离起始阶段为连接机构5提供向上的推力，进而通过两组驱动机构和防死点机构3的配合，不仅可以把二级飞行器7推离一级飞行器6实现举升，同时可以调整二级飞行器7的仰角实现抬头；同时，在两套驱动机构同时推动一级飞行器6上的两组活动组件2运动时，能够让二级飞行器7相对于一级飞行器6做平移运动，通过前后端的联动位移，做到整体质心位置的实时调节和二级相对于一级的质心位置的实时调节，为二级飞行器7的分离提供较好的气动条件，避免分离时刻的“低头”现象。

具体地，如图4所示，防死点机构3包括底座301、螺杆302、动力滑块303、动力推板304、滑轨305和推力支架306，底座301的中部设有容置槽，容置槽内用于安装电机，螺杆302的下端伸入容置槽内并与电机的输出轴连接，动力滑块303螺纹连接于螺杆302上端，进而随着电机带动螺杆302 转动，能够实现螺杆302带动动力滑块303升降，动力推板304安装于动力滑块303上，且滑轨305安装于动力推板304上端面，优选为通过螺栓固定，滑轨305的长度方向与连接机构5的长度方向垂直，推力支架306的下端滑动连接于滑轨305内，且能够沿滑轨305的长度方向往复移动，推力支架306 的上端能够接触并支撑连接机构5，进而能够通过动力滑块303带动推力支架306升降，以为连接机构5提供竖直向上的力，且防死点机构3仅在整套机构的起始阶段发挥作用；同时，由于连接机构5不是一维运动，在向上运动时同时存在前后(即沿滑轨305长度方向上)的运动，因此，通过滑轨305 与推力支架306的配合，能够保证工作过程中，推力支架306可以通过改变位置提供方向恒向上的力。为了保证动力推板304的强度，在动力推板304 的下部加装了肋板，保证提供推力的同时结构不发生变形。

螺杆302和动力滑块303均为两个，且一个螺杆302的下端对应连接一个电机，一个螺杆302的上端对应螺纹连接一动力滑块303，动力推板304 的两端分别安装于两个动力滑块303上，提高支撑效果，保证推力提供稳定性。

推力支架306的上端为弧形曲面，且弧形曲面能够与连接机构5的外周贴合，连接机构5的中部为柱状结构，弧形曲面能够对连接机构5进行稳定支撑。

如图5所示，连接机构5包括第一轴端盖501、连接主轴502、滚珠轴承503、推力轴承504和第二轴端盖505，第一轴端盖501螺纹连接于其中一个剪叉连杆组件1的铰接点(铰接点即两个连杆101的交叉点)处，且第一轴端盖501安装于连接主轴502的一端，进而使得连接机构5与其中一个剪叉连杆组件1形成一整体，连接主轴502在与另一剪叉连杆组件1的铰接点连接的外周套设有滚珠轴承503，使连接主轴502和另一根连杆101在运动时会存在相对运动，连接主轴502上远离第一轴端盖501的一端穿过剪叉连杆组件1的铰接点并通过推力轴承504与第二轴端盖505连接，避免剪叉连杆组件1和第二轴端盖505之间产生干摩擦。

如图3所示，活动组件2包括支座207、圆轮轴205、两个圆轮202和两个圆轮轴端盖201，支座207的中部设有两个间隔且平行设置的立板203，立板203上开设有长条孔，长条孔沿水平方向延伸，两个圆轮202分别滚动安装于两个长条孔内，且能够在长条孔内往复移动，圆轮轴205的两端分别穿过两个圆轮202，并分别与两个圆轮轴端盖201连接，圆轮轴205的外周还套设有圆轮轴轴承204，连杆101的端部位于两个立板203之间并与圆轮轴轴承204连接，进而能够实现连杆101的转动，同时，可通过驱动机构驱动圆轮轴205转动，进而实现圆轮202的行走，以带动连杆101沿水平方向移动，进而实现抬头举升和质心调节。

如图2和图6所示，位于同一端的两个活动组件2之间还设有一圆轮组，圆轮组与活动组件2结构相同，通过加装的一组圆轮组，能够保证工作时圆轮轴205的强度，活动组件2上靠近圆轮组的一端的圆轮轴端盖201上设有延伸轴206，圆轮组上的两个圆轮轴端盖201上均设有延伸轴206，相邻的延伸轴206之间通过连轴组件8连接，且各延伸轴206与连轴组件8之间通过连轴轴承连接，通过延伸轴206的设置，能够使得安装固定方便，连轴组件8的两端能够滑动连接于长条孔内，相邻两组圆轮202的运动共轴不共速，进而使得三组圆轮202的运转相互独立，且连轴组件8同时作为变力机构，以及圆轮组与活动组件2之间的连接件，将变力机构输出的力直接作用在各圆轮202上，为结构提供动力。

如图1和图2所示，本发明提供的二级飞行器举升-抬头装置100还包括多个防塌机构4，防塌机构4对应各连杆101安装于一级飞行器6和二级飞行器7上，并用于支撑连杆101长度方向的不同位置。

本发明中的二级飞行器举升-抬头装置100能够实现以下功能：

功能1：二级飞行器7的举升和抬头。

二级飞行器7的举升和抬头是同时实现的，在二级飞行器举升-抬头装置 100的作动下，不仅可以把二级飞行器7推离一级飞行器6实现举升，同时可以调整二级飞行器7的仰角实现抬头，整套装置的作动过程通过防死点机构3是否工作分为两个阶段，即防死点机构3与后端驱动机构(后端即图1 中的右侧位置)共同作用阶段和后端驱动机构单独作用阶段。

如图7所示，在初始状态，二级飞行器7相对于一级飞行器6处于水平状态，连杆101位于防塌机构4中，通过后端驱动机构提供水平向左的驱动力，同时防死点机构3开始工作，在连接组件处提供竖直向上的推力，整个二级飞行器7开始边举升边抬头，这一步在后端驱动机构和防死点机构3的共同作用下作动，直到防死点机构3到达作动的极限位置。

如图8所示，在防死点机构3运动到极限位置后，整套装置进入到第二阶段，此后装置的驱动全靠后端驱动机构提供驱动力，推动二级飞行器7继续举升和抬头，在上一步的驱动过程中，由于防死点机构3的作用行程不大，所以二级飞行器7的举升高度和抬头角度不太显著，所以在这一步作动过程中，需要将二级飞行器7举升较大的高度，同时让二级飞行器7达到预定的抬头角度。抬升过程如图9-图10所示，最终状态如图10。

功能2：二级飞行器7的质心调节。

在二级飞行器7达到预定的举升高度和抬头角度后，由于二级飞行器7 的姿态角发生了变化，所以在分离之前一级飞行器6和二级飞行器7组合体的质心会发生一定的变化，不利于组合体的分离；同时，二级飞行器7相对于一级飞行器6的质心位置也会影响到分离之后一级飞行器6和二级飞行器 7的正常飞行，所以需要进行质心调节。

二级飞行器7的质心调节过程需要前端驱动机构(前端即图1中的左侧位置)和后端驱动机构的协同工作，两套驱动机构同时推动一级飞行器6上端的两组活动组件2平移，进而实现二级飞行器7相对于一级飞行器6做平移运动，通过前端和后端的联动位移，做到组合体质心位置的实时调节和二级飞行器7相对于一级飞行器6的质心位置的实时调节。如图11所示，二级飞行器7在质心调节的过程中举升高度和抬头角度是不变的，仅仅是二级飞行器7质心位置的调节。

通过上述功能，实现二级飞行器7相对于一级飞行器6的举升和抬头，为二级飞行器7的分离提供较好的气动条件，避免分离时刻的“低头”现象。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：包括防死点机构、两组剪叉连杆组件和多组活动组件，两组所述剪叉连杆组件对称安装于一级飞行器和二级飞行器之间，且中部通过连接机构转动连接，各组所述剪叉连杆组件包括中部铰接的两个连杆，同组所述剪叉连杆组件内，其中一所述连杆的上端铰接在二级飞行器下端的一侧，下端通过所述活动组件活动安装于一级飞行器上端的一侧，另一所述连杆的上下两端各通过一所述活动组件安装于二级飞行器下端的另一侧和一级飞行器上端的另一侧，所述防死点机构用于安装于一级飞行器上端中部，且位于所述连接机构下方，所述防死点机构能够在分离起始阶段为所述连接机构提供向上的推力，安装于一级飞行器上端面的所述活动组件上设有驱动机构，所述驱动机构用于带动所述连杆的下端沿一级飞行器往复移动。

2.根据权利要求1所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：所述防死点机构包括底座、螺杆、动力滑块、动力推板、滑轨和推力支架，所述底座的中部设有容置槽，所述容置槽内用于安装电机，所述螺杆的下端伸入所述容置槽内并与所述电机的输出轴连接，所述动力滑块螺纹连接于所述螺杆上端，所述动力推板安装于所述动力滑块上，且所述滑轨安装于所述动力推板上端面，所述滑轨的长度方向与所述连接机构的长度方向垂直，所述推力支架的下端滑动连接于所述滑轨内，且能够沿所述滑轨的长度方向往复移动，所述推力支架的上端能够接触并支撑所述连接机构。

3.根据权利要求2所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：所述螺杆和所述动力滑块均为两个，且一个所述螺杆的下端对应连接一个所述电机，一个所述螺杆的上端对应螺纹连接一所述动力滑块，所述动力推板的两端分别安装于两个所述动力滑块上。

4.根据权利要求2所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：所述推力支架的上端为弧形曲面，且所述弧形曲面能够与所述连接机构的外周贴合。

5.根据权利要求1所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：所述连接机构包括第一轴端盖、连接主轴、滚珠轴承、推力轴承和第二轴端盖，所述第一轴端盖螺纹连接于其中一个所述剪叉连杆组件的铰接点处，且所述第一轴端盖安装于所述连接主轴的一端，所述连接主轴在与另一所述剪叉连杆组件的铰接点连接的外周套设有所述滚珠轴承，且所述连接主轴上远离所述第一轴端盖的一端穿过所述剪叉连杆组件的铰接点并通过所述推力轴承与所述第二轴端盖连接。

6.根据权利要求1所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：所述活动组件包括支座、圆轮轴、两个圆轮和两个圆轮轴端盖，所述支座的中部设有两个间隔设置的立板，所述立板上开设有长条孔，两个所述圆轮分别滚动安装于两个所述长条孔内，所述圆轮轴的两端分别穿过两个所述圆轮，并分别与两个所述圆轮轴端盖连接，所述圆轮轴的外周还套设有圆轮轴轴承，所述连杆的端部位于两个所述立板之间并与所述圆轮轴轴承连接。

7.根据权利要求6所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：位于同一端的两个所述活动组件之间还设有一圆轮组，所述圆轮组与所述活动组件结构相同，且所述活动组件上靠近所述圆轮组的一端的所述圆轮轴端盖上设有延伸轴，所述圆轮组上的两个所述圆轮轴端盖上均设有所述延伸轴，相邻的所述延伸轴之间通过连轴组件连接，且各所述延伸轴与所述连轴组件之间通过连轴轴承连接，所述连轴组件的两端能够滑动连接于所述长条孔内。

8.根据权利要求1所述的二级飞行器举升-抬头装置，其特征在于：还包括多个防塌机构，所述防塌机构对应各所述连杆安装于一级飞行器和二级飞行器上，并用于支撑所述连杆长度方向的不同位置。

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