一种双旋转全动可变舵面操纵机构的制作方法

1.本发明属于航空技术领域，涉及一种双旋转全动可变舵面操纵机构。


背景技术：

2.飞机在空中机动需要舵面提供操纵力矩，常规布局的飞机一个舵面一般只能进行一个方向的偏转，仅能为飞机提供一个方向的操纵力矩。因此，常规布局的飞机进行高机动飞行时需要多个方向多个舵面的协调配合才能完成有限的一些机动科目，这限制了常规舵面布局飞机的操纵能力，限制了机动性能的提高。
3.当前，第四代第五代战机重要的典型的特征之一就是高机动飞行性能，为了提高飞机的操纵性能，通常的方案是为飞机设置较多的操纵舵面，这不仅带来飞机结构重量的增加，同时还降低了战机非常重要隐身性能，从而降低了飞机的整体性能，这是一对矛盾。
4.非常规布局多自由度操纵机构的单一舵面从一定程度上解决了上述的矛盾。因此为舵面设计一种多自由度操纵机构具有非常重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：如何设计一种可实现双向旋转/偏转的全动舵面操纵机构，仅设置一个舵面就可以同时实现旋转和偏转两个自由度的旋转运动，从而为飞机提供更多方向的操纵力矩，减少飞机操纵舵面的数量，减轻飞机结构重量，降低飞机反射面积，提升飞机的整体性能。
6.本发明的技术方案是：
7.一种双旋转全动可变舵面操纵机构，主要组成包括舵面旋转轴4、舵面驱动作动筒5、机构旋转轴2、机构驱动作动筒6、机体1和舵面3。
8.舵面3通过舵面旋转轴4布置在机构旋转轴2上，舵面旋转轴4插入机构旋转轴2中间位置的安装孔中，舵面旋转轴4的径向通过轴承安装在机构旋转轴2的安装孔内，舵面驱动作动筒5一端固定在机构旋转轴2上，另一端通过连杆铰接到舵面旋转轴4上，依靠舵面驱动作动筒5控制舵面3偏转或在某偏转角度位置静止。
9.机构旋转轴2两端通过轴承安装在机体1的固定结构上，机构驱动作动筒6一端铰接在机体1的固定结构上，另一端与机构旋转轴2的摇臂铰接，依靠机构驱动作动筒6控制舵面3实现绕机构旋转轴2的旋转或在某角度位置静止。
10.舵面气动载荷通过舵面旋转轴4将舵面弯矩传递至机构旋转轴2上，舵面旋转轴4扭矩由舵面驱动作动筒5平衡，同时传递至机构旋转轴2；机构旋转轴2再将舵面3传递过来的载荷通过两端和机构驱动作动筒6传递至机体结构上。
11.机构可以实现的以下几种运动形式：
12.1、机构驱动作动筒不输出转动，机构旋转轴锁定。舵面驱动作动筒输出旋转运动，驱动舵面旋转轴实现舵面偏转；与飞机水平尾翼工作相同；
13.2、舵面驱动作动筒不输出转动，舵面旋转轴锁定。机构驱动作动筒输出旋转运动，
驱动机构旋转轴实现舵面空间安装角变化，实现水平尾翼——v型尾翼——垂直尾翼自由变换，为飞机带来一个部件设置实现多部件功效；
14.3、按飞控操纵规律指令要求，使舵面驱动作动筒输出一定的旋转运动，驱动舵面旋转轴实现舵面偏转；同时机构驱动作动筒输出一定的旋转运动，驱动机构旋转轴实现舵面空间安装角变化，两个转动运动叠加，实现舵面空间自由变换达到非常规操纵控制，为飞机提供超机动飞行的舵面力矩。
15.本发明的有益效果是：本发明中的双旋转全动舵面运动机构基于运动叠加的原理，通过独立控制两个驱动作动筒的转动即可同时实现飞机全动舵面的偏转运动和安装角变化，从而操纵舵面通过两种旋转运动的耦合按指令要求至指定姿态。与现有的常规舵面单旋转操纵机构相比，本发明中的全动舵面操纵机构通过运动叠加可实现对单一舵面在翻转和偏转两个旋转自由度上的自由操控，因此操纵一个舵面即可为飞机提供两个以上方向的操纵力矩，从而可以减少飞机的舵面数量数量，达到减轻飞机结构重量的目的。根据飞机飞行状态随时调整舵面布局，可以明细降低飞机雷达反射特征，大幅提高隐身性能。全动舵面运动机构增加了舵面的自由度数，使舵面的姿态变换更加灵活自如，从而提升了飞机的机动性和气动性能。另外，本发明中的操纵机构是基于运动叠加的原理实现舵面变换，方案概念非常简单，结构布置简洁紧凑，不依靠大量零件数量，非常有利于在飞机上布置，节省结构空间。
附图说明
16.图1是本发明实施例的机构简图。
17.图2是本发明实施例的原理方案轴测图。
18.图3是本发明实施例运动原理图，其中，a)全动舵面绕舵面转轴运动原理示意图，b)全动舵面绕机构转轴运动原理示意图，c)全动舵面双旋转运动至任意指定姿态原理示意图。
19.图4是本发明实施例的舵面/机构旋转轴位置关系示意图，其中，a)安装位置，b)分解位置。
20.图5是本发明实施例的机构旋转轴与机身关系示意图，其中，a)安装位置，b)分解位置。
21.图中：1机体；2机构旋转轴；3舵面；4舵面旋转轴；5舵面驱动作动筒；6机构驱动作动筒。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
23.可翻折/偏转的全动舵面操纵机构的机构简图如图1所示
24.双旋转全动可变舵面运动机构原理方案轴测图如图2所示。
25.可翻折/偏转的全动舵面操纵机构运动原理如图3所示：
26.a)机构旋转轴2锁定，舵面驱动作动筒5输出旋转运动，驱动舵面旋转轴4实现舵面3偏转；
27.b)舵面旋转轴4锁定，机构驱动作动筒6输出旋转运动，驱动机构旋转轴2实现舵面
空间安装角变化，实现水平尾翼——v型尾翼——垂直尾翼自由变换，为飞机带来一个部件设置实现多部件功效；
28.c)按操纵指令，舵面驱动作动筒5输出旋转运动，驱动舵面旋转轴2实现舵面3偏转；同时机构驱动作动筒6输出旋转运动，驱动机构旋转轴2实现舵面3空间安装角变化，两个运动叠加，实现舵面空间自由变换达到非常规操纵控制。


技术特征：
1.一种双旋转全动可变舵面操纵机构，其特征在于，包括舵面旋转轴(4)、舵面驱动作动筒(5)、机构旋转轴(2)、机构驱动作动筒(6)、机体(1)和舵面(3)；舵面(3)通过舵面旋转轴(4)布置在机构旋转轴(2)上，舵面旋转轴(4)插入机构旋转轴(2)中间位置的安装孔中，舵面旋转轴(4)的径向通过轴承安装在机构旋转轴(2)的安装孔内，舵面驱动作动筒(5)一端固定在机构旋转轴(2)上，另一端通过连杆铰接到舵面旋转轴(4)上，依靠舵面驱动作动筒(5)控制舵面(3)偏转或在某偏转角度位置静止；机构旋转轴(2)两端通过轴承安装在机体(1)的固定结构上，机构驱动作动筒(6)一端铰接在机体(1)的固定结构上，另一端与机构旋转轴(2)的摇臂铰接，依靠机构驱动作动筒(6)控制舵面(3)实现绕机构旋转轴(2)的旋转或在某角度位置静止。2.根据权利要求1所述的一种双旋转全动可变舵面操纵机构，其特征在于，舵面气动载荷通过舵面旋转轴(4)将舵面弯矩传递至机构旋转轴(2)上，舵面旋转轴(4)扭矩由舵面驱动作动筒(5)平衡，同时传递至机构旋转轴(2)；机构旋转轴(2)再将舵面(3)传递过来的载荷通过两端和机构驱动作动筒(6)传递至机体结构上。

技术总结
一种双旋转全动可变舵面操纵机构，属于航空技术领域。本发明中的双旋转全动舵面运动机构基于运动叠加的原理，通过独立控制两个驱动作动筒的转动即可同时实现飞机全动舵面的偏转运动和安装角变化，从而操纵舵面通过两种旋转运动的耦合按指令要求至指定姿态。与现有的常规舵面单旋转操纵机构相比，本发明中的全动舵面操纵机构通过运动叠加可实现对单一舵面在翻转和偏转两个旋转自由度上的自由操控，因此操纵一个舵面即可为飞机提供两个以上方向的操纵力矩，从而可以减少飞机的舵面数量数量，达到减轻飞机结构重量的目的。达到减轻飞机结构重量的目的。达到减轻飞机结构重量的目的。


技术研发人员：林鹏 孙青良 王云俊 崔浩
受保护的技术使用者：沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/3/28