一种飞行器折叠翼的展开装置的制作方法

1.本发明属于航天实验设备技术领域，具体涉及一种飞行器折叠翼的展开装置。


背景技术：

2.为保证太阳翼上天后能可靠工作，在地面上需模拟太阳翼在太空失重下的工作状态。常规吊挂展开方式是太阳翼与地面垂直，吊挂绳一端固定，中间通过两个定滑轮和一个动滑轮连接太阳翼板，吊挂绳的另一端通过定滑轮连接配重块实现重力平衡。在展开过程中，铰链驱动太阳翼板展开，拖着滑车移动，滑车始终处于吊点的正上方，吊挂力和太阳翼的重力相平衡。在这种情况下，太阳翼展开的动力完全由铰链提供，重力平衡误差对铰链的展开扭矩基本没有影响，影响展开性能的主要因素是导轨的摩擦力。滑车是由吊挂绳拖着移动的，受到摩擦力和惯性力的影响，滑车在展开过程中不可避免会产生滞后，从而导致吊挂绳有一定的倾斜，吊挂绳倾斜会导致重力平衡产生偏差，也会对铰链的展开力矩产生影响。因此，采用常规的绳索吊挂的方案在太阳翼板水平展开时具有很大的局限性，无法模拟失重环境实现重力的完全平衡。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种飞行器折叠翼的展开装置。
4.一种飞行器折叠翼的展开装置，包括支撑系统、捕捉机构和控制系统，支撑系统包括支撑柱和设于支撑柱顶部的顶平面，顶平面底部设有导轨安装板；捕捉机构包括与飞行器折叠翼连接的框架、设于框架一侧的转接架；控制系统包括上位控制器、执行机构，执行机构包括设于导轨安装板底部的直线导轨，直线导轨上设有导轨连接板，导轨连接板的一端设有滑轮连接板，滑轮连接板上设有滑轮，滑轮连接板的外侧设有传感器，滑轮上连接有拉绳，拉绳的一端与转接架连接；导轨安装板上设有齿条，导轨连接板的底部设有电机，电机的输出轴贯穿导轨连接板，且在电机输出轴的一端设有齿轮，齿轮与齿条啮合；电机、传感器均与上位控制器电连接，电机带动齿轮转动，在齿条的作用下，使得导轨连接板带动直线导轨移动。
5.例如，为便于拆卸和运输，支撑柱、顶平面均由若干螺栓球和若干腹杆连接而成，运输时，将支撑柱和顶平面拆散，运输到工作位后，再将利用螺栓球和腹杆连接组装起来。
6.例如，为便于移动，支撑柱底部设有升降机和脚轮，升降机为现有升降机，其结构不再赘述。
7.例如，为保证拉绳竖直向下，导轨连接板的一端还设有l型导向板，l型导向板上设有两个平行设置的导向轮，拉绳绕过滑轮，然后穿过两个导向轮，最后与转接架连接，拉绳的另一端连接有配重块。
8.本发明飞行器折叠翼的展开装置，与现有技术相比，其有益效果在于：1.本发明能够保证模拟太空失重下飞行器折叠翼展开的精度，且能保证吊挂力与飞行器折叠翼的质心在同一条线上，使其重力完全卸载，达到模拟太空失重的效果；2.本发明能够快速安装和拆
卸，便于远距离运输。
附图说明
9.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
10.图1为本发明飞行器折叠翼的展开装置的结构示意图；图2为本发明中支撑柱的结构示意图；图3为本发明中执行机构的结构示意图；图4为图3的左视图；图5为本发明的控制原理图；图6为拉伸倾斜角度示意图。
11.图中所示，1-支撑系统、11-支撑柱、12-顶平面、13-导轨安装板、14-螺栓球、15-腹杆、16-升降机、17-脚轮；2-捕捉机构、21-转接架、22-框架；3-控制系统、31-直线导轨、311-l型导向板、322-导向轮、32-导轨连接板、33-滑轮连接板、34-滑轮、35-传感器、36-拉绳、37-齿条、38-电机、39-齿轮；4-飞行器折叠翼、5-铰链。
实施方式
12.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
13.须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“底部”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
14.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设有”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；可以是机械连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.需要说明的是，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
16.如图1、2所示，一种飞行器折叠翼的展开装置，包括支撑系统1、捕捉机构2和控制系统3，支撑系统1包括支撑柱11和设于支撑柱11顶部的顶平面12，顶平面12底部设有导轨安装板13；捕捉机构2包括与飞行器折叠翼4连接的框架22、设于框架22一侧的转接架21，框架22采用碳纤维材质，转接架21采用铝材或45号钢，质量轻且刚度好；
如图3、4所示，控制系统3包括上位控制器、执行机构，执行机构包括设于导轨安装板13底部的直线导轨31，直线导轨31上设有导轨连接板32，导轨连接板32的一端设有滑轮连接板33，滑轮连接板33上设有滑轮34，滑轮连接板33的外侧设有传感器35，滑轮34上连接有拉绳36，拉绳36的一端与转接架21连接，拉绳36采用凯夫拉绳；导轨安装板13上设有齿条37，导轨连接板32的底部设有电机38，电机38的输出轴贯穿导轨连接板32，且在电机输出轴的一端设有齿轮39，齿轮39与齿条37啮合；电机38、传感器35均与上位控制器电连接，电机38带动齿轮39转动，在齿条37的作用下，使得导轨连接板32带动直线导轨移动31。
17.例如，为便于拆卸和运输，支撑柱11、顶平面12均由若干螺栓球14和若干腹杆15连接而成，运输时，将支撑柱11和顶平面12拆散，运输到工作位后，再将利用螺栓球14和腹杆15连接组装起来。
18.例如，为便于移动，支撑柱11底部设有升降机16和脚轮17，升降机16为现有升降机，其结构不再赘述。
19.例如，为保证拉绳36竖直向下，导轨连接板32的一端还设有l型导向板321，l型导向板321上设有两个平行设置的导向轮322，拉绳绕过滑轮34，然后穿过两个导向轮322，最后与转接架21连接，拉绳36的另一端连接有配重块。
20.本发明是通过以下方式实现的，如图5所示：（1）将飞行器折叠翼4与框架连接后，传感器35将展开过程中的展开角度值反馈给上位控制器，上位控制器根据展开角度，结合吊点（拉绳36与转接架21连接的点）到铰链5（铰链位置为常规设置位置，这里不再赘述）的尺寸计算出当前吊点的水平和竖直位置坐标；（2）根据当前滑轮34的水平坐标计算出拉绳36的倾斜角度，计算如下：
[0021][0022]
其中，α1、α2为拉绳的倾斜角度，x1、x2为吊点到铰链水平坐标，h为铰链到滑轮的竖直坐标，y1、y2为吊点到铰链的竖直坐标，x1′
、x2′
为滑轮到铰链的水平坐标；（3）根据配重块的质量计算得到重力矩值；（4）根据设定的重力矩控制的目标值进行闭环控制，最终得到滑轮34的目标坐标；（5）上位控制器将该目标坐标值传递给电机38，电机38启动，带动齿轮39转动，齿轮39和齿条37啮合，使得齿轮39在齿条37上移动，从而带动导轨连接板32移动，导轨连接板32带动直线导轨31移动，将拉绳36修正，从而保证吊挂力与飞行器折叠翼4的质心在同一条线上，使其重力完全卸载，达到模拟太空失重的效果。
[0023]
本发明其他未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术。
[0024]
本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种飞行器折叠翼的展开装置，其特征在于：包括：支撑系统，所述支撑系统包括支撑柱和设于支撑柱顶部的顶平面，所述顶平面底部设有导轨安装板；捕捉机构，所述捕捉机构包括与飞行器折叠翼连接的框架、设于框架一侧的转接架；以及，控制系统，所述控制系统包括上位控制器、执行机构，所述执行机构包括设于导轨安装板底部的直线导轨，所述直线导轨上设有导轨连接板，所述导轨连接板的一端设有滑轮连接板，所述滑轮连接板上设有滑轮，滑轮连接板的外侧设有传感器，滑轮上连接有拉绳，所述拉绳的一端与转接架连接；所述导轨安装板上设有齿条，所述导轨连接板的底部设有电机，所述电机的输出轴贯穿导轨连接板，且在电机输出轴的一端设有齿轮，所述齿轮与齿条啮合；所述电机、传感器均与上位控制器电连接。2.如权利要求1所述的飞行器折叠翼的展开装置，其特征在于：所述支撑柱、顶平面均由若干螺栓球和若干腹杆连接而成。3.如权利要求2所述的飞行器折叠翼的展开装置，其特征在于：所述支撑柱底部设有升降机和脚轮。4.如权利要求3所述的飞行器折叠翼的展开装置，其特征在于：所述导轨连接板的一端还设有l型导向板，所述l型导向板上设有两个平行设置的导向轮，所述拉绳绕过滑轮，然后穿过两个导向轮，最后与转接架连接。

技术总结
本发明公开了一种飞行器折叠翼的展开装置，包括支撑系统、捕捉机构和控制系统，支撑系统包括支撑柱和设于支撑柱顶部的顶平面，顶平面底部设有导轨安装板；捕捉机构包括框架、设于框架一侧的转接架；控制系统包括上位控制器、执行机构，执行机构包括直线导轨，直线导轨上设有导轨连接板，导轨连接板的一端设有滑轮连接板，滑轮连接板上设有滑轮，滑轮连接板的外侧设有传感器，滑轮上连接有拉绳，拉绳的一端与转接架连接；导轨安装板上设有齿条，导轨连接板的底部设有电机，电机的输出轴上设有与齿条啮合的齿轮；电机、传感器均与上位控制器连接。本发明能够保证模拟太空失重下飞行器折叠翼的展开，且保证吊挂力与飞行器折叠翼的质心在同一条线上。心在同一条线上。心在同一条线上。


技术研发人员：李伟 吴江 赵开才 陈小路 杨登位 赵建 王辽
受保护的技术使用者：贵州航天乌江机电设备有限责任公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/4/17