CN115817791B - 平尾作动机构及机翼结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种平尾作动机构及机翼结构，包括：输出轴、限位轴、传动轴、限位销、弹簧、端部支撑、驱动轴、齿轮；输出轴安装在平尾外接结构上，限位轴安装在平尾端肋上。在解锁阶段，驱动轴通过齿轮带动传动轴绕中心轴转动，带动限位销收回，以实现输出轴和限位轴之间的转动约束解除，同时传动轴和输出轴之间实现转动方向的单向转动约束；在平尾转动阶段，驱动轴转动从而带动限位轴和端部支撑绕中心轴转动，实现平尾转动；在锁止阶段，驱动轴输出扭矩消失，传动轴在锁止机构内置弹簧带动下绕中心轴反向转动，限位销伸出，从而实现平尾位置锁止。本申请实现了使平尾相对于常规设计平尾，能都做到面积更小、结构更轻、气动阻力更小的技术效果。

Description

平尾作动机构及机翼结构

技术领域

本申请涉及飞机机翼技术领域，具体而言，涉及一种平尾作动机构及机翼结构。

背景技术

双尾撑飞机的平尾，主要作用为气动中心配平。在飞机起降阶段，为飞机提供抬头力矩；在飞机上平飞时，为飞机提供配平力矩。

对于低速短距起降的双尾撑飞机，在起飞阶段，其需要在飞行速度较低的情况下获得较大的抬头力矩，以实现飞机快速起飞。目前行业内的普遍做法是采用了固定式平尾，平尾安装角无法调整。为使飞机获取较大的抬头力矩，便需要增加平尾和升降舵面积，或增加尾撑杆长度，导致飞机结构重量明显增加，同时更大的平尾面积也会显著增加飞机在平飞时的阻力。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种平尾作动机构，以解决相关技术中平尾为固定式结构，平尾安装角无法在飞行过程中进行调整，导致为增大抬头力矩需要增加平尾面积，使得飞机结构重量增加，平飞过程阻力增加的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种平尾作动机构，该平尾作动机构主要包括：

输出轴、限位轴、传动轴、限位销、弹簧、端部支撑和驱动轴；其中，

所述输出轴和所述传动轴套接在所述限位轴内，所述传动轴可相对于输出轴在第一角度范围内旋转；

所述输出轴的第一端用于与平尾外接结构固定连接，第二端设置有第一传动部；

所述传动轴的第一端与输出轴的第二端对接，且具有与所述第一传动部配合的第二传动部，以使所述传动轴的旋转角度超过第一角度范围后由输出轴对传动轴进行单向转动约束；

所述限位轴用于与平尾端肋连接，所述限位轴的内侧沿其周向开设有多个限位槽；

所述输出轴上开设有锁止槽，所述限位销设于所述锁止槽内并可沿输出轴的径向直线移动，所述弹簧设于所述锁止槽内并与所述限位销连接；所述限位销的第一端与所述传动轴连接，第二端可延伸出所述锁止槽并在所述弹簧的作用下卡入所述限位槽内；

在解锁时，所述限位销可随着传动轴在第一角度范围内的旋转而脱离所述限位槽并压缩弹簧，以使所述限位轴可相对于输出轴旋转；在锁定时，所述限位销可在所述弹簧的作用下驱动传动轴反向旋转，同时限位销的第二端延伸出所述锁止槽并卡入所述限位槽内；

所述端部支撑用于与平尾结构肋板固定连接，所述传动轴的第二端可转动的设于所述端部支撑内，所述驱动轴可转动的套接在所述端部支撑和所述限位轴上，所述驱动轴上套设有齿轮，所述传动轴上设置有与所述齿轮啮合的齿圈。

进一步的， 所述第一传动部和第二传动部均设置为多个，相邻所述第一传动部之间具有至少一个所述锁止槽，每个锁止槽内均具有至少一个所述限位销。

进一步的，输出轴的第二端沿其轴向开设有对接槽，所述传动轴的第一端设置有凸出的锁止驱动部，所述锁止驱动部延伸入所述对接槽内并与所述限位销联动。

进一步的，所述限位销的第一端穿过所述锁止槽的底面并延伸至所述对接槽内；

所述限位销的第一端与所述锁止驱动部联动，所述限位销的第二端与所述限位槽对应；所述弹簧设于所述锁止槽内并与所述限位销相抵。

进一步的，锁止驱动部的端面开设有导轨槽，所述导轨槽的延伸方向为锁止驱动部的径向，所述导轨槽设置为弧形槽；

所述限位销的第一端具有尾杆，所述尾杆卡入所述导轨槽内；

在解除锁止时，所述尾杆随着传动轴的旋转而沿着导轨槽朝向输出轴的轴线移动，并压缩所述弹簧；在锁止时，所述尾杆在弹簧的弹力作用沿着导轨槽远离输出轴的轴线移动并驱动传动轴旋转。

进一步的，导轨槽由两段相对设置并连通的弧形槽组成，两段所述弧形槽形成椭圆形的环槽，以使所述尾杆可随传动轴的主动正向旋转而在其中一个弧形槽内移动，或随传动轴的主动反向旋转而在另一个弧形槽内移动。

进一步的，限位销的第二端设置为尖端为V型的矩形，所述限位槽开设为与所述限位销匹配的尖端为V型的矩形槽体。

进一步的，第一传动部为设于所述输出轴第二端的传动凸起，所述第二传动部为开设在所述传动轴端部的传动凹槽；

所述输出轴与传动轴对接后，所述传动凸起位于所述传动凹槽内，所述传动凹槽的弧长大于所述传动凸起的弧长。

进一步的，传动凸起位于所述传动凹槽的中部；

当所述传动凹槽随传动轴的旋转而与传动凸起接触时，所述限位销的第一端完全脱离所述限位槽。

进一步的，输出轴与所述限位轴通过第一轴承连接，所述传动轴靠近所述输出轴的一端通过第二轴承与所述限位轴连接，所述传动轴远离所述输出轴的一端通过第三轴承与所述端部支撑连接。

进一步的，还包括驱动轴和齿轮，所述驱动轴的两端分别与所述限位轴的外侧和端部支撑的外侧连接，所述齿轮套设在所述驱动轴上；

所述传动轴上设置有齿圈，所述齿圈与所述齿轮啮合。

根据本申请的另一方面，提供一种机翼结构，包括上述的平尾作动机构，所述平尾作动机构内嵌于平尾蒙皮之内。

在本申请实施例中将传动轴与限位销联动，在需要调整平尾安装角时由驱动轴控制齿轮绕自身轴线旋转，通过齿轮和齿圈的啮合控制传动轴在第一角度范围内定轴旋转。在此过程中，传动轴的旋转会带动限位销脱离限位槽并缩回锁止槽内，使输出轴和限位轴之间的转动约束解除，同时在第一传动部和第二传动部的配合下以输出轴作为固定端对传动轴进行转动方向的单向转动约束，此时的限位轴可相对于输出轴和传动轴旋转，而传动轴无法进一步旋转。

然后再控制驱动轴持续旋转，由于此时的传动轴无法旋转，因此齿轮将绕传动轴的轴线旋转，即驱动轴将带动限位轴和端部支撑同步绕传动轴的轴线旋转。由于限位轴和端部支撑分别与平尾端肋和平尾结构肋板连接，因此限位轴和端部支撑的旋转会带动平尾整体旋转。

当平尾旋转到设定的平尾安装角时，驱动轴的动力消失使得齿轮对传动轴的作用力消失，传动轴对限位轴的作用力也同步消失。限位销在弹簧弹力作用下控制传动轴反向旋转复位，同时限位销也伸出输出轴并插入限位轴内的限位槽内对限位轴进行锁止，使平尾被定位在该平尾安装角上。

本申请通过该平尾作动机构实现了使平尾能够根据需要在飞行过程中实时改变平尾安装角，可在起飞阶段增大平尾安装角，以增大抬头力矩，同时能够在平飞时恢复到初始位置，以减小阻力的技术效果，进而解决了相关技术中平尾为固定式结构，平尾安装角无法在飞行过程中进行调整，导致为增大抬头力矩需要增加平尾面积或增加尾撑杆长度，使得飞机结构重量增加，平飞过程阻力增加的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中平尾作动机构的爆炸结构示意图；

图2是根据本申请实施例中平尾作动机构的装配结构示意图；

图3是根据本申请实施例中输出轴的结构示意图；

图4是根据本申请实施例中限位轴的结构示意图；

图5是根据本申请实施例中传动轴的结构示意图；

图6是根据本申请实施例中端部支撑的结构示意图；

图7是根据本申请实施例中限位销的结构示意图；

图8是根据本申请实施例中平尾作动机构安装后的结构示意图；

图9是图8中局部A的放大结构示意图；

其中，1输出轴，2第一轴承，3限位轴，4第二轴承，5传动轴，6齿圈，7第三轴承，8端部支撑，9驱动轴，10齿轮，11限位销，12弹簧，13第一传动部，131传动凸起，14限位槽，15锁止驱动部，151导轨槽， 17第二传动部，171传动凹槽，18锁止槽，19尾杆，20对接槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

对于低速短距起降的双尾撑飞机，在起飞阶段，其需要在飞行速度较低的情况下获得较大的抬头力矩，以实现飞机快速起飞。目前行业内的普遍做法是采用了固定式平尾，平尾安装角无法调整。为使飞机获取较大的抬头力矩，便需要增加平尾和升降舵面积，或增加尾撑杆长度，导致飞机结构重量明显增加，同时更大的平尾面积也会显著增加飞机在平飞时的阻力。

为解决上述技术问题，需要配置额外的旋转驱动机构来驱动平尾旋转以调整平尾安装角，并且为使平尾在飞行过程中足够稳定，还需要额外的锁止结构来将平尾锁止在所需的平尾安装角上。

为此，如图1至图9所示，本申请实施例提供了一种平尾作动机构，该平尾作动机构主要包括：输出轴1、限位轴3、传动轴5、限位销11、弹簧12、端部支撑8和驱动轴9；其中，

输出轴1和传动轴5套接在限位轴3内，传动轴5可相对于输出轴1在第一角度范围内旋转；

输出轴1的第一端用于与平尾外接结构固定连接，第二端设置有第一传动部13；

传动轴5的第一端与输出轴1的第二端对接，且具有与第一传动部13配合的第二传动部17，以使传动轴5的旋转角度超过第一角度范围后由输出轴1对传动轴5进行单向转动约束；

限位轴3用于与平尾端肋连接，限位轴3的内侧沿其周向开设有多个限位槽14；

输出轴1上开设有锁止槽18，限位销11设于锁止槽18内并可沿输出轴1的径向直线移动，弹簧12设于锁止槽18内并与限位销11连接；限位销11的第一端与传动轴5连接，第二端可延伸出锁止槽18并在弹簧12的作用下卡入限位槽14内；

在解锁时，限位销11可随着传动轴5在第一角度范围内的旋转而脱离限位槽14并压缩弹簧12，以使所述限位轴3可相对于输出轴1旋转；在锁定时，限位销11可在弹簧12的作用下驱动传动轴5反向旋转，同时限位销11的第二端延伸出锁止槽18并卡入限位槽14内；

端部支撑8用于与平尾结构肋板固定连接，传动轴5的第二端可转动的设于端部支撑8内，驱动轴9可转动的套接在端部支撑8和限位轴3上，驱动轴9上套设有齿轮10，传动轴5上设置有与齿轮10啮合的齿圈6。

在本实施例中，该平尾作动机构主要由输出轴1、限位轴3、传动轴5、限位销11和弹簧12组成。限位轴3为中空结构，其作为平尾的直接驱动部分可与平尾端肋内侧通过4根螺栓固定连接。传动轴5的第一端通过轴承套接在限位轴3的右侧。输出轴1作为固定端通过轴承套接在限位轴3的左侧，输出轴1的第一端延伸出限位轴3可通过4根螺栓与平尾外接结构固定连接，在整个作动过程中输出轴1均作为固定端。

平尾的旋转是绕输出轴1的轴线进行的，因此可将输出轴1的轴线与平尾气动中心重合，以使所需的驱动扭矩最小。整套机构沿平尾方向做到尽量短巧，以减小机构长度对平尾弯曲刚度的影响，从而做到仅输出扭矩而不影响平尾的弯曲刚度。

由于传动轴5与输出轴1上的限位销11联动，输出轴1的锁定状态和解锁状态是由传动轴5的旋转来控制的，因此传动轴5不能与输出轴1直接传动连接，二者之间具有一定的相对旋转角度，即传动轴5可相对于输出轴1在第一角度范围内旋转。当传动轴5在第一角度范围内旋转时，限位销11进行解锁动作或锁定动作。当传动轴5的旋转角度超过第一角度范围内时，传动轴5则被输出轴1进行单向转动约束，使得限位轴3和端部支撑8可相对于传动轴5旋转。

为便于输出轴1对传动轴5进行单向转动约束，本实施例在输出轴1的第二端设置有第一传动部13，在传动轴5的第一端设置有与第一传动部13配合的第二传动部17。在解锁过程中，第二传动部17随着传动轴5旋转一定角度后与第一传动部13对接。由于输出轴1为固定结构，因此当第一传动部13和第二传动部17对接后，传动轴5将无法进一步旋转，从而在传动轴5和输出轴1之间实现转动方向的单向转动约束。

当限位销11处于解锁阶段时，限位销11可在锁止槽18内沿输出轴1的径向朝向轴线直线移动；当限位销11处于锁止阶段时，限位销11可在锁止槽18内沿输出轴1的径向远离轴线直线移动。而输出轴1安装在限位轴3内，限位销11在远离输出轴1轴线直线移动后能够延伸出输出轴1的外表面并卡入限位轴3内侧的限位槽14内，此时限位销11的一部分位于限位槽14内，一部分位于输出轴1上，使得限位轴3的旋转被约束。同理，限位销11在靠近输出轴1轴线直线移动后能够脱离限位槽14，此时限位轴3便能够相对于输出轴1和传动轴5旋转。如图1和图4所示，为使限位轴3旋转至任意角度时均能够在限位销11和限位槽14的配合下被锁止，限位轴3的内侧沿其周向开设多个限位槽14。

本实施例中将传动轴5与限位销11联动，驱动轴9与舵机相连。在需要调整平尾安装角时由驱动轴9控制齿轮10绕自身轴线旋转，通过齿轮10和齿圈6的啮合控制传动轴5在第一角度范围内定轴旋转。在此过程中，传动轴5的旋转会带动限位销11脱离限位槽14并缩回锁止槽18内，使输出轴1和限位轴3之间的转动约束解除，同时在第一传动部13和第二传动部17的配合下以输出轴1作为固定端对传动轴5进行转动方向的单向转动约束，此时的限位轴3可相对于输出轴1和传动轴5旋转，而传动轴5无法进一步旋转。

然后再控制驱动轴9持续旋转，由于此时的传动轴5无法旋转，因此齿轮10将绕传动轴5旋转，即驱动轴9将带动限位轴3和端部支撑8同步绕传动轴5的轴线旋转。由于限位轴3和端部支撑8分别与平尾端肋和平尾结构肋板连接，因此限位轴3和端部支撑8的旋转会带动平尾整体旋转。

当平尾旋转到设定的平尾安装角时，驱动轴9的动力消失使得齿轮10对传动轴5的作用力消失，传动轴5对限位轴3的作用力也同步消失。限位销11在弹簧12弹力作用下控制传动轴5反向旋转复位，同时限位销11也伸出输出轴1并插入限位轴3内的限位槽14内对限位轴3进行锁止，使平尾被定位在该平尾安装角上。

本实施例中的平尾作动机构能够实现平尾“锁止-解锁-转动任意角度-锁止”的转动需求。在解锁阶段，驱动轴9通过齿轮10带动传动轴5绕中心轴转动，带动内置的限位销11收回，以实现输出轴1和限位轴3之间的转动约束解除，同时传动轴5和输出轴1之间实现转动方向的单向转动约束；在平尾转动阶段，驱动轴9转动从而带动限位轴3和端部支撑8绕中心轴转动，实现平尾转动；在锁止阶段，驱动轴9输出扭矩消失，传动轴5在锁止机构内置弹簧12带动下绕中心轴反向转动，限位销11伸出，从而实现平尾位置锁止。传动轴沿中心轴方向的限位由限位轴3和端部支撑8之间的间距保证。

通过本实施例中的作动机构，使平尾相对于常规设计平尾，能都做到面积更小、结构更轻、气动阻力更小，同时满足起飞阶段较大的配平力矩、平飞时较小的气动阻力和整体更轻的结构重量。

本实施例中通过传动轴5、输出轴1、限位销11、限位轴3配合可以使平尾精准作动，能够在起飞阶段增大平尾安装角，以增大抬头力矩，可以使飞机在较短的滑跑距离内起飞；同时能够在平飞时恢复到初始位置，以减小阻力，可以使飞机尤其是电动飞机能效更高，飞行距离更远；使飞机可以减小平尾面积和对应的结构重量，同样使飞机尤其是电动飞机能效更高，飞行距离更远；利用该作动机构能够实现平尾多个角度的偏转，相对于简单通过升降舵配平的平尾具备更强的配平能力，使飞机的设计重心范围更大，载荷分配更加自由。由于平尾的角度可调，因此能够在升降舵卡阻时依然能够为飞机配平，使飞机具备更高的安全裕度。

限位销11在该作动机构内的动作方式为沿输出轴1的径向直线移动，因此为便于限位销11的直线移动以及简化整体结构，如图1和图3所示，本实施例中在输出轴1的环侧设置有锁止槽18，限位销11滑动设于锁止槽18内；由于传动轴5和输出轴1之间的传动通过第一传动部13和第二传动部17配合实现，因此为避免力集中以及提高稳定性，如图3所示，本实施例中第一传动部13为均匀分布在输出轴1上的多个，优选为四个，如图5所示，第二传动部17为均匀分布在传动轴5上多个，优选为四个，第一传动部13和第二传动部17交错布置。

由于锁止槽18的位置和限位销11的位置是对应的，而在锁止状态下，输出轴1需要依靠限位销11来抵抗外力，因此为使锁止更为稳定，如图1和图3所示，本实施例中的限位销11也设置为多个，优选为四个并均匀分布在输出轴1上，对应的锁止槽18也设置为均匀分布的四个。由于限位销11需要配合传动轴5动作来进行锁止和解锁，因此相邻第一传动部13之间具有一个锁止槽18，每个锁止槽18内均具有一个限位销11。

由于限位销11需要与传动轴5进行联动，且限位销11安装在输出轴1的环侧，因此其与输出轴1第二端的端面之间具有一定距离，为实现限位销11和传动轴5的联动，传动轴5需要部分延伸入输出轴1内。因此，如图1和图3所示，本实施例中在输出轴1的第二端沿其轴向开设有对接槽20，对接槽20可为左端封闭的槽体或完全贯通输出轴1的槽体，然后在传动轴5的第一端设置有凸出的锁止驱动部15，锁止驱动部15延伸入对接槽20内并与限位销11连接。

本申请的作动机构中限位销11需要与传动轴5联动实现对输出轴1的锁止和解锁，在锁止和解锁时均需要限位销11具备一定的弹性势能。为此，如图1所示，本实施例中限位销11限位销11的第一端穿过锁止槽18的底面并延伸至对接槽20内，使得限位销11的第一端能够与传动轴5上的锁止驱动部15连接，实现限位销11与锁止驱动部15的联动。限位销11的第二端与锁止槽18对应，能够延伸出锁止槽18并卡入限位轴3内的限位槽14中；弹簧12设于锁止槽18内并与限位销11相抵，为便于弹簧12的安装，锁止槽18内具有一个弹簧轨道，弹簧轨道的底端为封闭结构，外侧被位于锁止槽18内限位销11的第二端封堵，弹簧12安装在该弹簧轨道内，其一端与弹簧轨道的底端相抵，另一端则与限位销11相抵。

在处于锁止状态时，限位销11的第二端在弹簧12的作用下延伸出锁止槽18并卡入限位轴3内侧的限位槽14内，此时弹簧12处于小压缩状态。在进行锁止时，限位销11在锁止驱动部15的旋转力作用下直线移动并脱离限位槽14缩回锁止槽18内，此时弹簧12处于大压缩状态，使得限位销11具有较大的弹性势能，便于在锁定时推动传动轴5反向旋转。

锁止驱动部15随着传动轴5做旋转运动，而限位销11在锁止和解锁时均做直线运动，因此锁止驱动部15与限位销11的连接结构需要满足锁止驱动部15能够将旋转运动转化为限位销11的直线运动。

为此，本实施例提供一种连接结构来达到上述目的：

具体的，如图5所示，本实施例在锁止驱动部15的端面开设有导轨槽151，导轨槽151的延伸方向为锁止驱动部15的径向，导轨槽151设置为弧形槽；限位销11的第一端具有尾杆19，尾杆19的轴线垂直于限位销11的移动方向，尾杆19卡入导轨槽151内；

在锁止时，尾杆19位于导轨槽151的外端（导轨槽151远离锁止驱动部15圆心的一端），在解除锁止时，传动轴5带动锁止驱动部15旋转，由于导轨槽151为沿锁止驱动部15径向延伸的弧形槽，因此尾杆19在导轨槽151的施压下从远离导轨槽151的外端移动至内端（即从远离锁止驱动部15圆心的一端到靠近锁止驱动部15圆心的一端）。换言之，尾杆19在传输出轴1的径向上从外向内进行了直线移动，从而带动了限位销11直线移动脱离限位槽14实现输出轴1的解锁并压缩弹簧12。

在需要由解除锁止转换为锁止时，控制舵机取消对驱动轴9的输出扭矩，此时位于传动轴5上的导轨槽151也停止了对尾杆19的施压，尾杆19在弹簧12的弹力作用下迫使传动轴5反向旋转，同时尾杆19从导轨槽151的内端朝向外端移动并带动限位销11伸出输出轴1卡入限位槽14内，实现输出轴1的锁止。

在作动过程中，若平尾在外部因素干扰下转动速度超过传动轴5的转速，此时传动轴5和输出轴1之间出现角度差，此时限位销11会在弹簧12作用下向外伸出并卡入限位槽14内，从而将过快的转动锁止，待传动轴5转到所需位置后，限位销11再次收缩解除锁止。因此，该作动机构可实现对全动平尾转动角度的实时精准控制。

如图4所示，限位槽14的分布会决定输出轴1锁止角度控制的精度，当限位槽14的分布密度越大时，输出轴1锁止角度的控制精度越高。因此，当总体转动要求改变时，可调整限位轴3内连续限位槽14的密度，从而实现在平尾转到指定角度后，限位销11正对着限位槽14。

为满足平尾的向上偏转和向下偏转，传动轴5和限位销11需要配合实现正向旋转的锁止、解锁和反向旋转的锁止、解锁。而单一方向的导轨槽151只能满足传动轴5单一方向的锁止、解锁。为此，如图5所示，本实施例中导轨槽151由两段相对设置并连通的弧形槽组成，两段弧形槽形成椭圆形的环槽，以使尾杆19可随传动轴5的主动正向旋转而在其中一个弧形槽内移动，或随传动轴5的主动反向旋转而在另一个弧形槽内移动。

在输出轴1由解锁转换至锁止的过程中，限位销11需要沿输出轴1的径向直线移动并卡入限位轴3内的限位槽14内，因此为使限位销11能够准确、稳定的卡入限位槽14内，如图4和图7所示，本实施例中限位销11的第二端设置为为尖端为V型的矩形，限位槽14开设为与限位销11匹配的尖端为V型的矩形槽体。

为便于输出轴1对传动轴5进行单向旋转约束，如图3和图5所示，本实施例中第一传动部13为设于输出轴1第二端的传动凸起131，第二传动部17为开设在传动轴5端部的传动凹槽171；

输出轴1与传动轴5对接后，传动凸起131位于传动凹槽171内，传动凹槽171的弧长大于传动凸起131的弧长。当传动轴5旋转至传动凹槽171的一端与传动凸起131相抵时，输出轴1即可限制传动轴5的进一步旋转。具体的，在限位轴3由锁止转换至解锁的过程中，传动凹槽171随着传动轴5旋转并使其一端的侧壁逐渐接近输出轴1上的传动凸起131。当传动凹槽171一端的侧壁完全与传动凸起131接触时，限位轴3刚好处于解锁状态，此时驱动轴9的继续旋转将带动限位轴3同步旋转。

为使传动轴5和限位销11能够配合实现正向旋转的锁止、解锁和反向旋转的锁止、解锁，传动凸起131位于传动凹槽171的中部，当传动凹槽171随传动轴5的旋转而与传动凸起131接触时，限位销11的第一端完全脱离限位槽14。具体的，限位轴3处于锁止状态时，传动凸起131位于传动凹槽171的中部，此时传动轴5可正向旋转使传动凹槽171的一端逐渐与传动凸起131接触，并在一段弧形槽和尾杆19的配合下带动限位销11脱离限位槽14，实现限位轴3的解锁，最终可带动限位轴3正向旋转。或者传动轴5可反向旋转使传动凹槽171的另一端逐渐与传动凸起131接触，并在另一端弧形槽和尾杆19的配合下带动限位销11脱离限位槽14，实现限位轴3的解锁，最终可带动限位轴3反向旋转。

本实施例通过改进传动凸起131和传动凹槽171的布置位置，再结合导轨槽151由两段相对设置并连通的弧形槽组成，实现了平尾向上偏转和向下偏转的角度调整和锁止。

为使输出轴1和传动轴5的旋转过程稳定，本实施例中输出轴1与限位轴3通过第一轴承2连接，传动轴5靠近输出轴1的一端通过第二轴承4与限位轴3连接，传动轴5远离输出轴1的一端通过第三轴承7与端部支撑8连接。

驱动轴9的两端分别与限位轴3的外侧和端部支撑8的外侧连接，可在限位轴3和端部支撑8的外侧设置突出部分，驱动轴9的两端由两个突出部分进行支撑，其右端可传动端部支撑8的突出部分并与舵机连接。齿轮10套设在驱动轴9上，并位于限位轴3和端部支撑8之间；传动轴5上设置有齿圈6，齿圈6与齿轮10啮合。

本实施例中可通过舵机带动驱动轴9旋转，从而带动齿轮10以及与其啮合的齿圈6旋转，进而带动与齿圈6连接的传动轴5旋转，最终实现限位轴3的解锁和旋转。在锁止过程中，传动轴5在弹簧12的作用下反向旋转，同样也会带动齿轮10反向旋转，而驱动轴9则固定不动。

在一种工况中，平尾位于初始位置且限位销11完全伸出并卡入限位槽14内，此时在限位销11作用下限位轴3无法相对转动，以需要控制平尾安装角减小15°为例，且定义此转动方向为正向转动，传动齿轮和齿轮10之间齿数比为1:8；当驱动轴9在舵机作用下正向转动216°时，传动轴5负向转动27°。在传动轴5旋转的过程中逐渐带动限位销11脱离限位槽14。当传动轴5刚好转动至27°（第一角度范围）时，此时限位销11在传动轴5导轨作用下完全收回，输出轴1和限位轴3之间的转动限制解除，实现平尾锁止解除，同时传动轴5左侧的传动凹槽与输出轴1右侧传动凸起131贴合，驱动轴9的进一步旋转将带动限位轴3和端部支撑8同步旋转。

此时，舵机控制驱动轴9继续正向转动120°，由于传动轴5与输出轴1结合，因此在齿轮10带动下，驱动轴9带动限位轴3和端部支撑8绕中心轴的轴线（输出轴或传动轴的轴线）正向转动15°，从而实现平尾正向转动15°；当平尾到达指定位置后，舵机驱动消失，此时限位销11在弹簧12回弹力驱动下伸出并插入限位轴3内部的连续限位槽14内，从而实现限位轴3和输出轴1之间无法相互转动，从而实现平尾位置锁止。在此过程中传动轴5在弹簧12和限位销11的作用下被动地正向旋转27°至初始锁止位置。而平尾需要回到初始位置时控制传动轴5反向转动对应的角度即可。

根据本申请的另一方面，提供一种机翼结构，包括上述的平尾作动机构，所述平尾作动机构内嵌于平尾蒙皮之内。

本申请中的整套作动机构卡入内嵌安装在平尾蒙皮内，限位轴安装在平尾端肋内侧，输出轴安装在平尾外接结构（垂尾）上，端部支撑安装在平尾肋板上。相比于传统机构外露的全动平尾，内嵌式设计的全动平尾作动机构使尾翼具有更优的气动外形和更小的飞行阻力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平尾作动机构，其特征在于，主要包括：输出轴、限位轴、传动轴、限位销、弹簧、端部支撑和驱动轴；其中，

所述输出轴和所述传动轴套接在所述限位轴内，所述传动轴可相对于输出轴在第一角度范围内旋转；

所述输出轴的第一端用于与平尾外接结构固定连接，第二端设置有第一传动部；

所述传动轴的第一端与输出轴的第二端对接，且具有与所述第一传动部配合的第二传动部，以使所述传动轴的旋转角度超过第一角度范围后由输出轴对传动轴进行单向转动约束；

所述限位轴用于与平尾端肋连接，所述限位轴的内侧沿其周向开设有多个限位槽；

所述输出轴上开设有锁止槽，所述限位销设于所述锁止槽内并可沿输出轴的径向直线移动，所述弹簧设于所述锁止槽内并与所述限位销连接；所述限位销的第一端与所述传动轴连接，第二端可延伸出所述锁止槽并在所述弹簧的作用下卡入所述限位槽内；

在解锁时，所述限位销可随着传动轴在第一角度范围内的旋转而脱离所述限位槽并压缩弹簧，以使所述限位轴可相对于输出轴旋转；在锁定时，所述限位销可在所述弹簧的作用下驱动传动轴反向旋转，同时限位销的第二端延伸出所述锁止槽并卡入所述限位槽内；

所述端部支撑用于与平尾结构肋板固定连接，所述传动轴的第二端可转动的设于所述端部支撑内，所述驱动轴可转动的套接在所述端部支撑和所述限位轴上，所述驱动轴上套设有齿轮，所述传动轴上设置有与所述齿轮啮合的齿圈。

2.根据权利要求1所述的平尾作动机构，其特征在于：所述第一传动部和第二传动部均设置为多个，相邻所述第一传动部之间具有一个所述锁止槽，每个锁止槽内均具有一个所述限位销。

3.根据权利要求2所述的平尾作动机构，其特征在于：所述输出轴的第二端沿其轴向开设有对接槽，所述传动轴的第一端设置有凸出的锁止驱动部，所述锁止驱动部延伸入所述对接槽内并与所述限位销联动。

4.根据权利要求3所述的平尾作动机构，其特征在于：所述限位销的第一端穿过所述锁止槽的底面并延伸至所述对接槽内；

所述限位销的第一端与所述锁止驱动部联动，所述限位销的第二端与所述限位槽对应；所述弹簧设于所述锁止槽内并与所述限位销相抵。

5.根据权利要求4所述的平尾作动机构，其特征在于：所述锁止驱动部的端面开设有导轨槽，所述导轨槽的延伸方向为锁止驱动部的径向，所述导轨槽设置为弧形槽；

所述限位销的第一端具有尾杆，所述尾杆卡入所述导轨槽内；

在解除锁止时，所述尾杆随着传动轴的旋转而沿着导轨槽朝向输出轴的轴线移动，并压缩所述弹簧；在锁止时，所述尾杆在弹簧的弹力作用沿着导轨槽远离输出轴的轴线移动并驱动传动轴旋转。

6.根据权利要求5所述的平尾作动机构，其特征在于：所述导轨槽由两段相对设置并连通的弧形槽组成，两段所述弧形槽形成椭圆形的环槽，以使所述尾杆可随传动轴的主动正向旋转而在其中一个弧形槽内移动，或随传动轴的主动反向旋转而在另一个弧形槽内移动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的平尾作动机构，其特征在于：所述第一传动部为设于所述输出轴第二端的传动凸起，所述第二传动部为开设在所述传动轴端部的传动凹槽；

所述输出轴与传动轴对接后，所述传动凸起位于所述传动凹槽内，所述传动凹槽的弧长大于所述传动凸起的弧长。

8.根据权利要求7所述的平尾作动机构，其特征在于：在锁止状态下，所述传动凸起位于所述传动凹槽的中部；

当所述传动凹槽随传动轴的旋转而与传动凸起接触时，所述限位销的第一端完全脱离所述限位槽。

9.根据权利要求1所述的平尾作动机构，其特征在于：所述输出轴与所述限位轴通过第一轴承连接，所述传动轴靠近所述输出轴的一端通过第二轴承与所述限位轴连接，所述传动轴远离所述输出轴的一端通过第三轴承与所述端部支撑连接。

10.一种机翼结构，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的平尾作动机构，所述平尾作动机构内嵌于平尾蒙皮之内。

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