舵面控制机构和涵道飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种舵面控制机构和涵道飞行器。


背景技术：

2.涵道飞行器是由涵道壳，螺旋桨动力和舵面机构组成。由于螺旋桨在涵道壳内部所以涵道飞行器具有很高的安全性。但是由于涵道只有单轴动力，无法产生航向(除了共轴双桨布局可以提供简单航向控制)、俯仰和滚转控制，所以只能依赖于涵道壳下方的舵面产生两轴或者三轴控制。这就产生一个问题，由于涵道飞行器工作时，舵面需要时刻工作以保持飞行器姿态，这个对舵面控制的可靠性有更高的要求。目前涵道飞行器的舵面控制都是采用舵机驱动，舵机由于内部有减速齿，所以寿命较短。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种舵面控制机构和涵道飞行器，以解决当前涵道飞行器的舵面控制机构由于采用减速齿，使得寿命有限的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.提供了一种舵面控制机构，包括舵面和转轴，所述转轴位于所述舵面的弦长的24％-38％位置。
6.作为上述技术方案的进一步改进，所述转轴位于所述舵面的弦长的30％位置。
7.作为上述技术方案的进一步改进，所述舵面的截面呈对称翼型。
8.还提供了一种涵道飞行器，包括上面所述的舵面控制机构，所述涵道飞行器包括涵道和螺旋桨，所述涵道呈环形环绕在所述螺旋桨的外侧，所述涵道底部设置有多个脚架。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述涵道飞行器包括至少3个所述舵面控制机构，舵面控制机构位于所述涵道的底部。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述涵道飞行器包括4个所述舵面控制机构。
11.作为上述技术方案的进一步改进，多个所述舵面控制系统呈中心对称分布。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述转轴的一端连接伺服电机，另一端连接所述脚架的内侧。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述脚架的数量与所述舵面控制机构的数量相同。
14.本实用新型的有益效果是：提供了一种舵面控制机构以及具有相应舵面控制机构的涵道飞行器，通过设置转轴的位置，使得舵面控制系统可以直接采用伺服电机直接驱动舵面控制，减小机构复杂性和提高了工作寿命。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
16.图1是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的基本结构示意图；
17.图2是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的立体图；
18.图3是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的舵面控制系统的结构示意图；
19.图4是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的舵面的横截面的剖面图。
具体实施方式
20.以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。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。
21.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
22.此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
23.参照图1,图1是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的基本结构示意图，涵道飞行器的基础组件包括涵道10和螺旋桨20，涵道10大致为薄壁圆筒状，其环绕在螺旋桨20的外侧，涵道10的底部设有多个脚架30，本实施例中，多个脚架30呈对称分布，以实现平稳支撑。
24.一般而言，涵道飞行器的飞行过程中，主要是通过螺旋桨20转动产生动力，就姿态控制来说，除了共轴多旋翼情况下可以实现简单的航向控制(通过不同旋翼间的差速)，由于涵道飞行器只有单轴的动力，无法通过控制动力来控制三轴的姿态，本实施例设置了舵面控制系统以实现对飞行器的航向、俯仰和滚转控制。具体来说，结合图2-3，图2是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的立体图，图3是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的舵面控制系统的示意图，舵面控制系统40设置在涵道10的底部，在周向上位于脚架30的内侧，事实上，脚架30与舵面控制系统40的一端连接，舵面控制系统40的另一端固定在涵道10中心的支撑架11上。
25.更进一步而言，舵面控制系统40包括舵面41和转轴42，舵面41位于涵道10的底部一侧，对于舵面41而言，舵面41的外侧一端通过转轴42连接至脚架30，舵面41的内侧一端通过转轴42连接至伺服电机43处，由伺服电机43直接带动。
26.在另一实施例中，舵面41的外侧一端通过轴承、卡接、铰接等多种方式中的一种方式活动连接至脚架30。
27.为了保证伺服电机能够稳定带动舵面41转动，转轴42位于舵面41的弦长的24％-38％处，也就是转轴42设置在距舵面的顶部的距离为舵面宽度h的24％-38％的位置，优选30％的位置，具体来说，转轴42距离舵面41的顶部的距离h介于0.24-0.38倍的舵面41的宽度h范围内，最佳位置在0.3倍的舵面241的弦长的位置，也即h＝0.3h，从而使得伺服电机43输出的低扭矩也能带动舵面41转动，从而实现航向控制。
28.在本实施例中，涵道飞行器包括至少3个舵面控制机构40，本实施例优选为4个，更
进一步地优选，伺服电机43位于涵道10的中心位置，4个舵面控制机构40呈中心对称分布，更进一步地优选，脚架30的数量与舵面控制机构40的数量相同。
29.在本实施例中，优选地，舵面41的截面的最大厚度为舵面41的弦长(也即舵面宽度h)的10％-20％，进一步优选为12％。此外，在本实施例中，优选地，参照图4，图4是本实用新型一个实施例中涵道飞行器的舵面41的横截面的剖面图，舵面41的横截面为对称翼型，具体而言为naca0012翼型。
30.以上是对本实用新型的较佳实施例进行的具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。


技术特征：
1.一种舵面控制机构，其特征在于，包括舵面和转轴，所述转轴位于所述舵面的弦长的24％-38％位置，所述舵面通过所述转轴连接一伺服电机，且所述转轴转动时带动所述舵面转动。2.根据权利要求1所述的舵面控制机构，其特征在于，所述转轴位于所述舵面的弦长的30％位置。3.根据权利要求1所述的舵面控制机构，其特征在于，所述舵面的截面呈翼型。4.一种涵道飞行器，包括多个如权利要求1-3中任一项所述的舵面控制机构，其特征在于，所述涵道飞行器包括涵道和螺旋桨，所述涵道呈环形环绕在所述螺旋桨的外侧，所述涵道底部设置有多个脚架。5.根据权利要求4所述的涵道飞行器，其特征在于，所述涵道飞行器包括至少3个所述舵面控制机构，舵面控制机构位于所述涵道的底部。6.根据权利要求5所述的涵道飞行器，其特征在于，所述涵道飞行器包括4个所述舵面控制机构。7.根据权利要求5所述的涵道飞行器，其特征在于，多个所述舵面控制系统呈中心对称分布。8.根据权利要求4所述的涵道飞行器，其特征在于，所述转轴的一端连接伺服电机，另一端连接所述脚架的内侧。9.根据权利要求7所述的涵道飞行器，其特征在于，所述脚架的数量与所述舵面控制机构的数量相同。

技术总结
本实用新型涉及飞行器技术领域，公开了一种舵面控制机构和涵道飞行器。舵面控制机构包括舵面和转轴，所述转轴位于所述舵面的弦长的24％-38％位置；所述涵道飞行器包括涵道和螺旋桨，所述涵道呈环形环绕在所述螺旋桨的外侧，所述涵道底部设置有多个脚架。通过设置转轴的具体位置，使得舵面控制系统可以直接采用伺服电机直接驱动舵面控制，减小机构复杂性和提高了工作寿命。提高了工作寿命。提高了工作寿命。


技术研发人员：王桦 华杰
受保护的技术使用者：天津飞马机器人科技有限公司
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2023/4/17