CN217945497U - 一种eVTOL飞机平尾 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种eVTOL飞机平尾，包括平尾，平尾包括上蒙皮、下蒙皮、升降舵和骨架，上蒙皮和下蒙皮包覆于骨架外侧，并通过胶粘剂胶接骨架，上蒙皮和下蒙皮的前缘处采用胶粘剂胶接，骨架的后侧安装有升降舵。本结构安全性高：蒙皮+骨架的结构，即使蒙皮损伤失去承载能力，骨架仍然可以承受大部分的载荷，在eVTOL飞机不做剧烈的机动的情况下，能够继续安全的降落。平尾与机体采用多点连接的形式，连接处在前部和左右两侧，当某一个位置出现损伤时，其他两个连接区依然能够承受较大的载荷。

Description

一种eVTOL飞机平尾

技术领域

本实用新型涉及航空设备技术领域，具体涉及一种eVTOL飞机平尾。

背景技术

eVTOL(Electric Vertical Takeoff and Landing)电动垂直起降飞行器开发吸引了包括航空航天企业、汽车行业、运输行业、政府、军方以及学术界的广泛关注。eVTOL未来潜在应用涉及城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景模式。美国垂直飞行协会认为，eVTOL技术是自75年前直升机诞生以来航空业最重要的技术变革之一，可能比涡轮发动机的出现更具有革命性。根据该协会在线发布的“世界电动垂直起降(eVTOL)飞行器目录”显示，目前全球从事eVTOL开发的项目已经多达到了260余项。使用电动力推进系统代替内燃机动力，从而获得了很多优点和独特品质。最突出的优点是节能环保，效率高能耗低，同时实现接近零排放，噪声和振动水平很低，乘坐舒适性好，是名符其实的环境友好飞机。此外，还具有安全可靠(不会发生爆炸和燃料泄漏)、结构简单、操作使用简便、维修性好/费用低、经济性好等特点。在设计上也有很多优势：总体布局灵活，可采用最佳布局和非常规/创新布局；可设计出具有超常性能的飞机，满足特殊用途需求等。

平尾在eVTOL飞机平飞时起到水平安定的作用。当飞机沿直线作近似匀速直线运动飞行时，平尾受到气动力对飞机起到配平的作用。飞机在飞行中，如果遇到向上的阵风使飞机抬头。这时，机尾也会往下沉，使平尾迎角增大，因迎角增大而产生的平尾升力对重心形成低头力矩使飞机低头。升降舵是平尾中可操纵的翼面部分，其作用是对飞机进行俯仰操纵，通过偏转升降舵达到飞机升降控制的作用。现有的许多的平尾结构上采用硬壳式结构，靠外表面的蒙皮承受主要的受力，容易受到外物撞击影响。且平尾与机体一般与机体一处连接或者两处连接的居多，连接形式多采用耳片的连接结构，损伤容限特性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种eVTOL飞机平尾，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种eVTOL飞机平尾，包括平尾，所述平尾包括上蒙皮、下蒙皮、升降舵和骨架，所述上蒙皮和下蒙皮包覆于骨架外侧，并通过胶粘剂胶接骨架，所述上蒙皮和下蒙皮的前缘处采用胶粘剂胶接，所述骨架的后侧安装有升降舵；

所述骨架包括对接框、前梁、后梁、升降舵接头、肋和普通框，所述升降舵接头安装于后梁上，所述对接框前端连接机体，所述对接框和普通框位于上蒙皮和下蒙皮的桶段区域，用于支撑连接上蒙皮和下蒙皮，所述前梁和后梁之间通过肋连接，所述前梁和后梁的两端通过紧固件连接机体。

优选地，所述对接框包括对接框本体，所述对接框本体为环状结构，所述对接框本体上开有对接孔，所述对接框通过对接孔配合紧固件连接机体，所述对接框本体上设有多个加强筋，所述加强筋位于对接孔一侧。

优选地，所述紧固件为螺栓和螺母，所述螺母为自锁螺母。

优选地，所述升降舵设有两个，所述升降舵接头对应设有两组，每组所述升降舵接头设有多个，沿后梁同轴线安装。

优选地，所述升降舵为整体的碳纤维复合材料泡沫夹芯件或内部骨架包覆外部蒙皮的结构。

优选地，所述上蒙皮和下蒙皮为碳纤维复合材料泡沫夹芯结构。

本实用新型的技术效果和优点：强度性能好：平尾前部与机身对接的位置比较靠前，这样对接区域的尺寸较大，对接装配时，人员可以在机体内部进行装配，不用在外部开口盖，强度较高且比较美观；安全性高：蒙皮+骨架的结构，即使蒙皮损伤失去承载能力，骨架仍然可以承受大部分的载荷，在eVTOL飞机不做剧烈的机动的情况下，能够继续安全的降落。平尾与机体采用多点连接的形式，连接处在前部和左右两侧，当某一个位置出现损伤时，其他两个连接区依然能够承受较大的载荷；装配难度低：平尾前部与机体连接时，对接框配合区域为平面，装配容易定位，而且安装容易，相比接头连接的平尾，节省了接头以及接头装配的工装；结构刚度高：外部蒙皮采用泡沫夹芯结构，局部刚度较高，可以有效保持平尾的外形，不会由于受到气动力而发生较大的变形。

附图说明

图1为本实用新型安装到eVTOL上的轴测图；

图2为本实用新型的轴测图；

图3为本实用新型的爆炸图；

图4为本实用新型的骨架的轴测图；

图5为本实用新型的对接框的轴测图；

图6为本实用新型的骨架两侧与机体连接的轴测图；

图7为本实用新型与机体在连接处的剖面图。

图中，1.平尾；11.上蒙皮；12.下蒙皮；13.升降舵；14.骨架；141.对接框；1411.对接孔；1412.加强筋；1413.对接框本体；142.前梁；143.后梁；144.升降舵接头；145.肋；146.普通框；2.紧固件；21.螺栓；22.螺母；3.机体。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。

实施例

如图1和图2所示，一种eVTOL飞机平尾在机体3的尾部前端与机体3的机身连接，两侧与机体3的电机臂连接，分别对平尾1进行支撑。可以确保多处连接，当某一处损伤时，仍具有较高的安全性。

如图3所示，平尾1包括上蒙皮11、下蒙皮12、升降舵13和骨架14，上蒙皮11和下蒙皮12包覆于骨架14外侧，上蒙皮11和下蒙皮12为平尾1的外形面，保持平尾1的外形，同时，下蒙皮11和上蒙皮12形成的空间开口较大，平尾1在与机体连接时，可以在机体内部进行安装，节省外部安装的口盖，强度较高，且较美观。在eVTOL飞机平飞的过程中，产生气动力，上蒙皮11和下蒙皮12为碳纤维复合材料泡沫夹芯结构，提供较高的刚度，受到气动力时，变形量较少，维持平尾1的气动外形，上蒙皮11和下蒙皮12在前缘用胶粘剂胶接在一起，在桶段区域上下胶接在一起，在与骨架14配合的位置也是胶粘剂胶接，与骨架14胶接到一起。骨架14提供平尾1大部分的受力，同时作为与机体3连接的主要部件，把平尾1的受力传递到机体3上。

升降舵13安装于骨架14的后侧，升降舵13通过偏转提供eVTOL飞机升降的力矩，其可为整体的碳纤维复合材料泡沫夹芯件，也可以为内部骨架加外部蒙皮的结构，本实例采用的为内部骨架加外部蒙皮的结构。

如图4所示，骨架14包括对接框141、前梁142、后梁143、升降舵接头144、肋145和普通框146，对接框141和普通框146位于上蒙皮11和下蒙皮12的桶段区域，用于支撑连接上蒙皮11和下蒙皮12，升降舵接头144安装于后梁143上，升降舵接头144把升降舵13连接到后梁143上，把升降舵13上产生的偏转力矩传递到后梁143上。升降舵13设有两个，因此对应两组升降舵接头144，单组的多个升降舵接头144具有同一根轴线，能够让升降舵13沿着轴线转动。前梁142和后梁143传递平尾1的纵向力，肋145和普通框146传递平尾1的剪切力。前梁142、后梁143、肋145和对接框141传递平尾1的主要载荷，前梁142和后梁143在两端与机体3连接，前梁142和后梁143之间通过肋145连接，对接框141在前端与机体3连接；前梁142、后梁143、升降舵接头144、肋145互相在相交的位置进行连接，可采用胶粘剂胶接，也可以采用紧固件连接，本实例采用的紧固件连接。

前梁142、后梁143、肋145、普通框146可为金属材料也可以为复合材料，本实例采用的为铝合金材质，优选的材料为7050，优选的热处理为T7351；对接框141和升降舵接头144由于受到的力为集中力，采用铝合金机加制造，优选的材料为7050，优选的热处理为T7351。

如图5所示，对接框141包括对接框本体1413，对接框本体1413上开有对接孔1411，对接孔1411配合紧固件2与机体3进行对接，考虑此处连接需要加强，因此设计了加强筋1412进行加强。对接框141与上蒙皮11和下蒙皮12采用胶粘剂进行胶接，接框本体1413为环状结构，对接框141内部有较大的空洞，这样人从机体3内部进行装配时，有足够的空间。

如图6和7所示，平尾1两端与机体3通过紧固件2连接，紧固件2为螺栓21和螺母22，为可拆卸结构，方便后续维修或运输时拆卸平尾1，螺母22为自锁螺母，飞行时，防止螺母22松弛，导致连接失效，造成安全事故。平尾1内部的前梁142和后梁143分别与机体3进行连接，单处连接采用4个紧固件2进行连接。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种eVTOL飞机平尾，包括平尾，其特征在于：所述平尾包括上蒙皮、下蒙皮、升降舵和骨架，所述上蒙皮和下蒙皮包覆于骨架外侧，并通过胶粘剂胶接骨架，所述上蒙皮和下蒙皮的前缘处采用胶粘剂胶接，所述骨架的后侧安装有升降舵；

所述骨架包括对接框、前梁、后梁、升降舵接头、肋和普通框，所述升降舵接头安装于后梁上，所述对接框前端连接机体，所述对接框和普通框位于上蒙皮和下蒙皮的桶段区域，用于支撑连接上蒙皮和下蒙皮，所述前梁和后梁之间通过肋连接，所述前梁和后梁的两端通过紧固件连接机体。

2.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机平尾，其特征在于：所述对接框包括对接框本体，所述对接框本体为环状结构，所述对接框本体上开有对接孔，所述对接框通过对接孔配合紧固件连接机体，所述对接框本体上设有多个加强筋，所述加强筋位于对接孔一侧。

3.根据权利要求2所述的一种eVTOL飞机平尾，其特征在于：所述紧固件为螺栓和螺母，所述螺母为自锁螺母。

4.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机平尾，其特征在于：所述升降舵设有两个，所述升降舵接头对应设有两组，每组所述升降舵接头设有多个，沿后梁同轴线安装。

5.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机平尾，其特征在于：所述升降舵为整体的碳纤维复合材料泡沫夹芯件或内部骨架包覆外部蒙皮的结构。

6.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机平尾，其特征在于：所述上蒙皮和下蒙皮为碳纤维复合材料泡沫夹芯结构。

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