CN117302591A - 一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，包括滚珠丝杠机构，以及安装在所述滚珠丝杠机构上的耳片连接和耳轴连接；耳片连接固定在机翼的翼肋上，耳轴连接固定在短舱上，滚珠丝杠机构配置成随其进行伸缩动作同步带动短舱进行对应旋转；其中，滚珠丝杠机构包括两级串联滚珠丝杠和两个独立的驱动机构，两个驱动结构均配置成能独立控制两级串联滚珠丝杠完成所有的伸缩动作，使得飞机的运行更加的安全可靠，当其中任意一级滚珠丝杠发生损坏或者卡死在某一角度导致丝杠不能收缩，这时候另一级滚珠丝杠还能正常运行，保证短舱还能在一定角度内旋转，可以实现飞机着陆滑跑的功能，使飞机能够安全着陆。
Description
技术领域
本发明涉及倾转旋翼无人机技术领域，具体为一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器。
背景技术
倾转旋翼无人机作为一种新型无人机，它结合了直升机垂直起降和短时间起飞与固定翼飞机的高速巡航的飞行器；它能在起飞时将机翼两侧的短舱垂直摆放，以直升机的姿态垂直起飞，然后在空中通过倾转作动器将机翼两侧的短舱进行旋转，将短舱改为水平位置，以固定翼飞机的形式进行高速飞行。
倾转作动器是倾转旋翼飞行器的一种特有装置，其从垂直起飞的直升机模式转换到平飞的固定翼飞机模式就是通过倾转作动器来完成的，所以倾转作动器具有非常重要的作用；目前的倾转作动器基本都是通过齿轮、连杆和液压缸等实现无人机短舱倾转，它们都能够满足基本的倾转功能，但对于机械结构故障导致作动器失效并没有有效的安全冗余措施以保证倾转旋翼无人机安全降落；所以一个稳定可靠且在部分结构出现故障或者失效的情况下，仍然能够使倾转旋翼飞行器正常完成倾转过程或者保持一定姿态，让飞机安全着陆的倾转作动器是目前极度需要的。
发明内容
本发明提供一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，来解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，包括滚珠丝杠机构，以及安装在所述滚珠丝杠机构上的耳片连接和耳轴连接；所述耳片连接用于固定在机翼的翼肋上，耳轴连接用于固定在短舱上，所述滚珠丝杠机构配置成随其进行伸缩动作同步带动所述短舱进行对应旋转；
其中，所述滚珠丝杠机构包括两级串联滚珠丝杠，并且每一级均由独立驱动机构控制完成伸缩动作。
优选的，每一级所述滚珠丝杠的行程为整个伸长量的一半。
优选的，两级串联滚珠丝杠分别为一级丝杠和二级丝杠，以及所述滚珠丝杠机构还包括二级螺母，所述二级丝杠与所述二级螺母啮合连接，沿所述二级螺母轴线方向移动；所述一级丝杠同轴且啮合插入所述二级丝杠远离所述二级螺母一端，由所述二级丝杠作为所述一级丝杠的螺母。
优选的，所述滚珠丝杠机构还包括上外壳和下外壳，所述一级丝杠前端为凸台结构，上外壳连接在所述一级丝杠前端，下外壳与所述二级螺母相连，所述耳片连接装于所述上外壳上，所述耳轴连接装于所述下外壳上。
优选的，两个所述驱动机构分别为第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构和第二驱动机构均包括电机和齿轮组；
所述第一驱动机构的齿轮组与所述一级丝杠相连，由对应的电机带动该齿轮组控制一级丝杠独立旋转；
所述第二驱动机构的齿轮组与所述二级螺母相连，由对应的电机带动该齿轮组控制二级螺母独立旋转。
优选的，所述第一驱动机构的齿轮组包括上大齿轮和下小齿轮，所述上大齿轮装在所述一级丝杠前端，所述上小齿轮装在对应所述电机输出轴上，上小齿轮与所述上大齿轮啮合；
所述第二驱动机构的齿轮组包括下大齿轮和下小齿轮，所述下大齿轮装在所述二级螺母上，所述下小齿轮装在对应所述电机输出轴上，下小齿轮与所述下大齿轮啮合。
优选的，当任意一个所述驱动机构处于工作状态时，另一个所述驱动机构处于待命状态或工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明采用两级串联滚珠丝杠，每一级丝杠的行程为整个伸长量的一半，进而保证当任意一级滚珠丝杠或电机故障时短舱能够保证在大于45°的位置，这样设计首先可以使倾转作动器发生故障时，依然可以保障飞机着陆滑跑的功能，保证飞机的安全降落；其次，两级串联式滚珠丝杠，当两套电机同时工作时，可实现短舱两倍的倾转角速度，当面对突发情况时，可实现短舱位置快速调整；
另外，滚珠丝杠通过部分润滑，可以达到几乎无阻力，使得整个倾转机构摩擦温损最小化；通过两个独立的驱动机构，每一个驱动机构都能够独立完成所有动作，当其中任意一个驱动机构发生故障，可以启动另外一个驱动机构完成整个操作过程，使得倾转作动器更加的安全可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明倾转作动器的结构示意图；
图2是本发明倾转作动器收缩状态的结构示意图；
图3是本发明倾转作动器伸长状态的结构示意图；
图中标号：1、一级丝杠；2、二级丝杠；3、二级螺母；4、上大齿轮；5、上外壳；6、上小齿轮；7、下大齿轮；8、下外壳；9、下小齿轮；10、耳片连接；11、耳轴连接；12、电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，包括滚珠丝杠机构，以及安装在滚珠丝杠机构上的耳片连接10和耳轴连接11；耳片连接10用于固定在机翼的翼肋上，耳轴连接11用于固定在短舱上，滚珠丝杠机构配置成随其进行伸缩动作同步带动短舱进行对应旋转；
其中，滚珠丝杠机构包括两级串联滚珠丝杠，并且每一级均由独立驱动机构控制完成伸缩动作，且每一级滚珠丝杠的行程为整个伸长量的一半，进而保证当任意一级滚珠丝杠故障时短舱能够保证在大于45°的位置，这样的设计使得飞机的运行更加的安全可靠，当其中任意一级滚珠丝杠发生损坏或者卡死在某一角度导致滚珠丝杠不能收缩，这时候另一级滚珠丝杠还能正常运行，保证短舱还能在一定角度内旋转，可以实现飞机着陆滑跑的功能，使飞机能够安全着陆；
参考图1所示，两级串联滚珠丝杠分别为一级丝杠1和二级丝杠2，以及滚珠丝杠机构还包括二级螺母3，二级丝杠2与二级螺母3啮合连接，沿二级螺母3轴线方向移动；一级丝杠1同轴且啮合插入二级丝杠2远离二级螺母3一端，由二级丝杠2作为一级丝杠1的螺母；滚珠丝杠机构还包括上外壳5和下外壳8，一级丝杠1前端为凸台结构，上外壳5连接在一级丝杠1前端，下外壳8与二级螺母3相连，耳片连接10装于上外壳5上，耳轴连接11装于下外壳8上。
其中，两个驱动机构分别为第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构和第二驱动机构均包括电机12和齿轮组；第一驱动机构的齿轮组与一级丝杠1相连，由对应的电机12带动该齿轮组控制一级丝杠1独立旋转；第二驱动机构的齿轮组与二级螺母3相连，由对应的电机12带动该齿轮组控制二级螺母3独立旋转。
参考图1所示，第一驱动机构的齿轮组包括上大齿轮4和下小齿轮9，第一驱动机构的电机12装在上外壳5上，上大齿轮4装在一级丝杠1前端，上小齿轮6装在对应电机12输出轴上，上小齿轮6与上大齿轮4啮合；第二驱动机构的齿轮组包括下大齿轮7和下小齿轮9，第二驱动机构的电机12装在下外壳8上，下大齿轮7装在二级螺母3上，下小齿轮9装在对应电机12输出轴上，下小齿轮9与下大齿轮7啮合。
其中，通过两个独立的驱动机构作用，其中一套为备用驱动机构，当其中任意一个驱动机构处于工作状态时，另一个驱动机构处于待命状态或工作在黄台；任意一套驱动系统都能独立完成整个倾转过程，且在任何意外的失速情况下，每个倾转作动器施加在自身和飞机结构上的载荷都仅限于一个电机12的失速扭矩，而当两个驱动机构均处于工作状态时，即可实现短舱以2倍角速度倾转，应对突发情况，实现快速机动。
在一具体工作中，伸缩动作如图2-图3所示，分别为倾转作动器伸长状态结构图和倾转作动器收缩状态结构图，该动作为，启动下外壳8上的电机12带动二级螺母3旋转使二级丝杠2进行伸长，当二级丝杠2的行程走完，则带动一级丝杠1进行伸长，丝杠缩短过程相反；通过丝杠的收缩带动短舱进行旋转，从而完成倾转旋翼机的倾转过程。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：包括滚珠丝杠机构，以及安装在所述滚珠丝杠机构上的耳片连接和耳轴连接；所述耳片连接用于固定在机翼的翼肋上，耳轴连接用于固定在短舱上，所述滚珠丝杠机构配置成随其进行伸缩动作同步带动所述短舱进行对应旋转；
其中，所述滚珠丝杠机构包括两级串联滚珠丝杠和两个独立的驱动机构，两个所述驱动结构均配置成能独立控制两级串联滚珠丝杠完成所有的伸缩动作。
2.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：每一级所述滚珠丝杠的行程为整个伸长量的一半。
3.根据权利要求1或2所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：两级串联滚珠丝杠分别为一级丝杠和二级丝杠，以及所述滚珠丝杠机构还包括二级螺母，所述二级丝杠与所述二级螺母啮合连接，沿所述二级螺母轴线方向移动；所述一级丝杠同轴且啮合插入所述二级丝杠远离所述二级螺母一端，由所述二级丝杠作为所述一级丝杠的螺母。
4.根据权利要求3所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：所述滚珠丝杠机构还包括上外壳和下外壳，所述一级丝杠前端为凸台结构，上外壳连接在所述一级丝杠前端，下外壳与所述二级螺母相连，所述耳片连接装于所述上外壳上，所述耳轴连接装于所述下外壳上。
5.根据权利要求4所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：两个所述驱动机构分别为第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构和第二驱动机构均包括电机和齿轮组；
所述第一驱动机构的齿轮组与所述一级丝杠相连，由对应的电机带动该齿轮组控制一级丝杠旋转；
所述第二驱动机构的齿轮组与所述二级螺母相连，由对应的电机带动该齿轮组控制二级螺母旋转。
6.根据权利要求5所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：所述第一驱动机构的齿轮组包括上大齿轮和下小齿轮，所述上大齿轮装在所述一级丝杠前端，所述上小齿轮装在对应所述电机输出轴上，上小齿轮与所述上大齿轮啮合；
所述第二驱动机构的齿轮组包括下大齿轮和下小齿轮，所述下大齿轮装在所述二级螺母上，所述下小齿轮装在对应所述电机输出轴上，下小齿轮与所述下大齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的一种倾转旋翼无人机双安全冗余倾转作动器，其特征在于：当任意一个所述驱动机构处于工作状态时，另一个所述驱动机构处于待命状态或工作状态。
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