CN206511110U - 一种双自由度飞行器尾翼运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双自由度飞行器尾翼运动机构，用于实现尾翼的偏转运动及俯仰运动，所述双自由度飞行器尾翼运动机构包括偏转控制结构和俯仰控制机构；所述偏转控制结构进一步包括主轴、传动臂和偏转作动筒，所述主轴一端与第一机身框连接、另一端与尾翼铰接，传动臂连接于偏转作动筒和主轴之间，偏转作动筒固定于机身支座，所述主轴在偏转作动筒作用下能够沿轴线转动；所述俯仰控制机构进一步包括俯仰作动筒，所述俯仰作动筒两端分别与主轴和尾翼连接。本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构可实现尾翼绕两根轴线的双自由度旋转运动，实现飞行器不同的操纵效果，减少飞行器操作面，减轻飞行器重量，提高飞行器隐身性、机动性和敏捷性。

Description

一种双自由度飞行器尾翼运动机构

技术领域

本实用新型属于飞机结构设计领域，尤其涉及一种双自由度飞行器尾翼运动机构。

背景技术

尾翼是飞行器重要的控制操作面，可以参与飞行器多种运动的控制，保证飞行器的稳定性和操纵性，在大多数飞行器中都有尾翼的应用。

现有飞行器的尾翼如平尾，通常只能绕转动轴线进行一个自由度的俯仰运动，仅提供一种操作力矩输出。平尾的功能受到了自由度的限制，无法进行其他自由度的运动，从而无法为飞行器提供多种操作力矩输出。

实用新型内容

为了解决现有尾翼无法进行双自由度运动的问题，本实用新型提供了一种新的可双自由度运动的尾翼运动机构，原理清晰，结构可靠，可提高飞行器的隐身性、机动性和敏捷性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种双自由度飞行器尾翼运动机构，用于实现尾翼的偏转运动及俯仰运动，所述双自由度飞行器尾翼运动机构包括偏转控制结构和俯仰控制机构；

所述偏转控制结构进一步包括主轴、传动臂和偏转作动筒，所述主轴一端与第一机身框连接、另一端与尾翼铰接，传动臂连接于偏转作动筒和主轴之间，偏转作动筒固定于机身支座，所述主轴在偏转作动筒作用下能够沿轴线转动；

所述俯仰控制机构进一步包括俯仰作动筒，所述俯仰作动筒两端分别与主轴和尾翼连接。

进一步地，所述主轴与俯仰作动筒均穿过第二机身框，且俯仰作动筒与第二机身框之间均具有间隙。

进一步地，所述传动臂与主轴的连接端具有环形支座，主轴设置于所述环形支座内。

进一步地，所述环形支座与主轴外边面配合区域均设有齿，用于增大摩擦力。

进一步地，所述俯仰作动筒与主轴为固定连接，与尾翼为铰接。

进一步地，所述主轴与尾翼通过销钉铰接，且销钉位于所述主轴的轴线上。

进一步地，所述俯仰作动筒与主轴所形成的平面垂直于所述销钉所在直线。

本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构利用一根可偏转的主轴及可伸缩的俯仰作动筒和少量的零部件，即可实现尾翼绕两根轴线的双自由度旋转运动，实现飞行器不同的操纵效果，减少飞行器操作面，减轻飞行器重量，提高飞行器隐身性、机动性和敏捷性，而本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构不需要特殊的零件即可实现双自由度的运动，具有结构简单，控制有效等优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机构示意图。

图2为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机构进行俯仰运动时下摆示意图。

图3为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机构进行俯仰运动时上摆示意图。

图4为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机构侧视图。

图5为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机进行小角度偏转运动示意图。

图6为本实用新型一实施例的双自由度飞行器尾翼运动机进行大角度偏转运动示意图。

附图说明：

1-偏转控制结构，2-俯仰控制结构，3-销钉，4-尾翼，5-第一机身框，6-第二机身框，7-机身支座，8-俯仰运动轴线，9-偏转运动轴线，11-主轴，12-传动臂，13-偏转作动筒，21-俯仰作动筒。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示为本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构的结构示意图，其目的是为了实现尾翼4的偏转及俯仰两个自由度的运动，为了达到尾翼4偏转及俯仰双自由度的运动，本实用新型采用的方案是：双自由度飞行器尾翼运动机构具体包括偏转控制结构1和俯仰控制机构2。偏转控制机构1可以控制尾翼4做偏转运动，俯仰控制运动机构2可以控制尾翼4做俯仰运动。

偏转控制结构1包括主轴11、传动臂12和偏转作动筒13，主轴11为双自由度运动的核心部件，其只能做转动运动而不能沿其轴线方向运动，其一端与第一机身框5连接。在本实施例的附图(可参见附图4至附图6)中，主轴11与第一机身框5的连接方式为：主轴11插入了机身框5中的固定孔中，主轴11可以转动。主轴11的另一端与尾翼4通过销钉3铰接，传动臂12设置于偏转作动筒13和主轴11之间且与偏转作动筒13和主轴11均固定连接，偏转作动筒13的另一端则固定于机身支座7上，偏转作动筒13通过伸缩将力传递给传动臂12，进而作用于主轴11使主轴11能够沿其轴线进行转动，因此主轴11的轴线即为偏转运动轴线9。

俯仰控制机构2包括俯仰作动筒21，俯仰作动筒21的两端分别与主轴11和尾翼3进行连接。然而在本实用新型的一个实施例中，俯仰作动筒21与主轴11为固定连接，参见图1，主轴11上设有耳座，俯仰作动筒21插入耳座中用螺栓进行了连接，将螺栓拧紧即实现了俯仰作动筒21与主轴11连接端的固定，而俯仰作动筒21与尾翼4则采用铰接的方式，具体的，在尾翼上也设有耳座，俯仰作动筒21的另一端插入耳座，也同样采用了螺栓进行连接的方式，但不同于俯仰作动筒21另一端的是，此端的螺栓不进行拧紧，使尾翼4与俯仰作动筒21连接状态保持为铰接。之所以这么做，是因为俯仰作动筒21在本实用新型中需要起到控制尾翼4俯仰运动的目的，如果将俯仰作动筒21与尾翼4进行了固定，将不能实现本实用新型的目的。但是需要进一步解释的是，俯仰作动筒21与主轴11的连接端采用固定方式是为了保持俯仰作动筒21的位置，如果此连接端松动，在没有偏转作动筒13支撑的情况下，尾翼4可能会随风摆动，进而影响飞行安全。

另外，在本实用新型的一个实施例中，主轴11与俯仰作动筒21均穿过第二机身框6，且俯仰作动筒21与第二机身框6之间均具有间隙。由于本实施例附图中的俯仰作动筒21伸缩长度较小，在其收缩完全或接近完全时，尾翼4与俯仰作动筒21的连接部会撞击到第二机身框6，因此在第二机身框6上开了一个较大的孔或空间供尾翼4与俯仰作动筒21的连接部通过。需要进一步解释的是，若俯仰作动筒21的长度较长，即作动筒筒身部分伸出第二机身框6的左侧，则可能不需要在第二机身框6上开设较大的孔或空间，只需开一个可以使作动筒筒身部分穿过的孔即可，但如若俯仰作动筒21的筒身较长，则不仅会占用较大的空间，使飞机体积加大，还会进一步增加飞机的重量。

另外，在本实用新型的一个实施例中，传动臂12与主轴11的连接端具有环形支座，传动臂12的环形支座是一种类似于管状的结构，主轴11设置于环形支座内，就相当于“管包裹着杆”。之所以采用这种结构，是因为传动臂12将力传递给主轴11时候可以减少应力集中，这样的结构相比于一根杆焊接在主轴11上更加牢固。进一步的，为了防止传动臂12与主轴11之间打滑，可以采用一些增大摩擦力的方法，如在环形支座内表面上和主轴11的外表面上均设有齿、或者设有花纹，或采用其他防滑形式，如在环形支座与主轴11之间垫防滑垫等。

另外，在本实用新型的一个实施例中，主轴11与尾翼3通过销钉3铰接(如图1至图3)，因此销钉3的轴线即为俯仰运动轴线8，且销钉3位于主轴11的轴线上，即销钉3的轴线与主轴11的轴线相交。在此基础上，俯仰作动筒21与尾翼4的铰点和主轴11与尾翼4的铰点的连线为虚拟杆，所述虚拟杆与俯仰作动筒21、主轴11三条直线形成了一个平面，而且，俯仰作动筒21与主轴11所形成的这个平面垂直于销钉3轴线所在的直线。

工作时分为偏转运动和俯仰运动，当安装于机身支座7的偏转作动筒13做伸缩运动时，其带动传动臂12的一端移动，由于传动臂12的另一端与主轴11固定以及主轴11只能做转动运动，因此在主轴11在传动臂12的作用下开始转动，并通过销钉3带动尾翼4做偏转运动，图4至图6为本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构偏转不同角度的示意图，其中图4所示基本为水平状态，图5为小角度偏转，图6为大角度偏转，偏转角度的大小取决于偏转作动筒13的伸出程度；当连接于主轴11的俯仰作动筒21另一端伸出时，其将力传递给尾翼4，由于尾翼4还和主轴11通过销钉3铰接，因此在俯仰作动筒21的作用下，尾翼4会以销钉3为轴线做俯仰运动，如图1至图3所示，图1为俯仰角度基本为水平状态，图2所示的是尾翼4末端向下俯仰示意图，图3所示为尾翼4末端向上俯仰示意图，尾翼4的俯仰角度取决于俯仰作动筒21的伸出长度。需要进一步说明的是，本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构不仅可以单独的进行俯仰或偏转运动，还可以同时进行俯仰和偏转运动。

本实用新型的双自由度飞行器尾翼运动机构利用一根可偏转的主轴及可伸缩的俯仰作动筒和少量的零部件，即可实现尾翼绕两根轴线的双自由度旋转运动，实现飞行器不同的操纵效果，减少飞行器操作面，减轻飞行器重量，提高飞行器隐身性、机动性和敏捷性，以及具备足够的强度、刚度，既能实现尾翼的俯仰运动，又能实现倾转运动，运行可靠，可提供多种输出力矩，具有结构简单，控制有效等优点。

以上所述，仅为本实用新型的最优具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种双自由度飞行器尾翼运动机构，用于实现尾翼(4)的偏转运动及俯仰运动，其特征在于，所述双自由度飞行器尾翼运动机构包括偏转控制结构(1)和俯仰控制机构(2)；

所述偏转控制结构(1)进一步包括主轴(11)、传动臂(12)和偏转作动筒(13)，所述主轴(11)一端与第一机身框(5)连接、另一端与尾翼(4)铰接，传动臂(12)连接于偏转作动筒(13)和主轴(11)之间，偏转作动筒(13)固定于机身支座(7)，所述主轴(11)在偏转作动筒(13)作用下能够沿轴线转动；

所述俯仰控制机构(2)进一步包括俯仰作动筒(21)，所述俯仰作动筒(21)两端分别与主轴(11)和尾翼(4)连接。

2.根据权利要求1所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述主轴(11)与俯仰作动筒(21)均穿过第二机身框(6)，且俯仰作动筒(21)与第二机身框(6)之间均具有间隙。

3.根据权利要求1所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述传动臂(12)与主轴(11)的连接端具有环形支座，主轴(11)设置于所述环形支座内。

4.根据权利要求3所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述环形支座与主轴外边面配合区域均设有齿，用于增大摩擦力。

5.根据权利要求1所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述俯仰作动筒(21)与主轴(11)为固定连接，与尾翼(4)为铰接。

6.根据权利要求5所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述主轴(11)与尾翼(4)通过销钉(3)铰接，且销钉(3)位于所述主轴(11)的轴线上。

7.根据权利要求6所述的双自由度飞行器尾翼运动机构，其特征在于，所述俯仰作动筒(21)与主轴(11)所形成的平面垂直于所述销钉(3)所在直线。