一种尾翼结构的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器设计和航空技术领域，特别涉及一种飞机尾翼结构。


背景技术：

2.尾翼是安装在飞机尾部的一种装置，可以操纵和稳定飞机。尾翼可以用来控制飞机的俯仰、偏航和倾斜以改变其飞行姿态，飞行控制系统的重要组成部分。
3.飞行汽车是近些年来发展起来的一种通用飞行器，其起飞重量从几十公斤到几吨级别不等，其构型多种多样，动力系统布局也形式各异，例如多旋翼式、涵道风扇式、倾转旋翼式、多升桨与单推桨混合式布局等。飞行汽车采用固定翼和升力螺旋桨混合布局，使用纯电清洁能源，要求在不需要特殊的跑道情况下可以实现垂直起降的功能，达到一定高度后，在推桨的推动下实现固定翼模式飞行。受当前电池储能水平的限制，进一步降低飞机结构重量可以给电气动力系统、航电系统以及结构自身有更大的设计自由度，从而实现增大飞行里程。
4.飞行汽车的尾翼结构，除部分金属接头外，使用全复合材料制造而成，具有重量轻，零件少，胶结工艺简单，装配周期短等优点；若采用传统尾翼的连接方式，则需要在翼面上开设口盖，通过增加金属接头实现连接，此方案在飞行汽车上运用势必增加整体结构重量，增加成本，不利于飞行汽车在城市交通中的应用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种尾翼结构，能够在飞行汽车上应用，以降低成本，满足城市空中交通出行飞行器的垂起和增大航程的要求。
6.为达到上述目的，本实用新型公开了一种尾翼结构，包括垂直尾翼、水平尾翼和口盖；
7.所述垂直尾翼上设有台阶状的安装部，所述水平尾翼的一端连接至所述安装部；
8.所述口盖为u型结构，围设于所述安装部的外侧，且所述口盖连接至所述安装部。
9.可选地，所述安装部包括第一固定部和第二固定部；
10.所述水平尾翼的一端设有第一耳片和第二耳片；
11.所述第一耳片和所述第二耳片分别固定至所述第一固定部和所述第二固定部。
12.可选地，所述第一耳片和所述第二耳片分别通过螺接的方式固定至所述第一固定部和所述第二固定部。
13.可选地，所述垂直尾翼上设有方向舵和方向舵舵机。
14.可选地，所述方向舵通过第一固定轴和第二固定轴连接至所述垂直尾翼。
15.可选地，所述水平尾翼上设有升降舵和升降舵舵机。
16.可选地，所述升降舵通过第一连接组件和第二连接组件连接至所述水平尾翼。
17.可选地，所述口盖与所述安装部的连接方式为胶接。
18.可选地，所述口盖与所述安装部的连接方式为螺接。
19.可选地，所述安装部与所述垂直尾翼一体成型。
20.采用上述技术方案，本实用新型所述的尾翼机构具有如下有益效果：
21.本实用新型所述的尾翼结构通过布局和结构优化，在翼面上没有口盖的情况下即可完成尾翼结构的安装和拆卸，减少口盖和紧固件数量，实现结构的进一步减重，满足城市空中交通出行飞行器的垂起和增大航程的要求，具有结构简单高效、方便拆卸和维护、降低设计和制造成本等优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例一种可选的尾翼结构的分解示意图；
24.图2为本技术实施例一种可选的尾翼结构的示意图；
25.图3为本技术实施例一种可选的安装部的示意图；
26.图4为本技术实施例一种可选的第一耳片和第二耳片的示意图；
27.图5为本技术实施例一种可选的口盖的结构示意图；
28.图6为本技术实施例一种可选的水平尾翼和安装部的连接示意图；
29.图7为本技术实施例一种可选的口盖的安装示意图；
30.图8为本技术实施例一种可选的垂直尾翼的示意图；
31.图9为本技术实施例一种可选的垂直尾翼的分解示意图；
32.图10为本技术实施例一种可选的方向舵舵机的安装示意图；
33.图11为本技术实施例一种可选的垂直尾翼的局部示意图；
34.图12为本技术实施例一种可选的水平尾翼的示意图；
35.图13为本技术实施例一种可选的升降舵舵机的安装示意图；
36.图14为本技术实施例一种可选的第一连接组件的示意图；
37.图15为本技术实施例一种可选的第二连接组件的示意图。
38.以下对附图作补充说明：
[0039]1‑
垂直尾翼；101
‑
方向舵；101a
‑
第一固定轴；101b
‑
第二固定轴；102
‑ꢀ
方向舵舵机；103
‑
第一肋板；104
‑
第二肋板；2
‑
水平尾翼；201
‑
第一耳片； 202
‑
第二耳片；203
‑
升降舵；204
‑
升降舵舵机；205
‑
第一连接组件；206
‑ꢀ
第二连接组件；3
‑
口盖；301
‑
第一连接部；302
‑
第二连接部；303
‑
翻边结构；4
‑
安装部；401
‑
第一固定部；402
‑
第二固定部。
具体实施方式
[0040]
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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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性劳动的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。
[0041]
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方
式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0042]
复合材料因其较好的可设计性、轻质、高强等特性使其在航空航天、风电、工业等领域得到广泛的应用。然而，较高的材料、模具、制造以及维护等成本极大的限制了先进复合材料的扩大应用，特别是在对成本极为敏感的工业领域，例如飞行汽车、无人机、通航等。开发快速安装拆卸、零件可更换性强且低成本化的复合材料结构是扩大复合材料工程应用的关键途径之一。
[0043]
特别的，飞行汽车是近些年来发展起来的一种通用飞行器，其起飞重量从几十公斤到几吨级别不等，其构型多种多样，动力系统布局也形式各异，例如多旋翼式、涵道风扇式、倾转旋翼式、多升桨与单推桨混合式布局等。tf
‑
2a采用固定翼和升力螺旋桨混合布局，使用纯电清洁能源，要求在不需要特殊的跑道情况下可以实现垂直起降的功能，达到一定高度后，在推桨的推动下实现固定翼模式飞行。受当前电池储能水平的限制，进一步降低飞机结构重量可以给电气动力系统、航电系统以及结构自身有更大的设计自由度，从而实现增大飞行里程。
[0044]
传统通航飞机结构件在早期主要由金属材料组成，随着材料技术的发展，复合材料在通航飞机结构件中占据的比例越来越大，能够达到90％以上。从早期的木制飞机、到铝合金材料的飞机，再到现在复合材料的应用，使得飞机的重量逐渐降低，航程相应增加。
[0045]
tf
‑
2a飞行汽车的尾翼结构，除部分金属接头外，使用全复合材料制造而成，具有重量轻，零件少，胶结工艺简单，装配周期短等优点。在经过载荷评估后，tf
‑
2a的复合材料机翼结构能满足所有飞机载荷工况下的强度要求。同时类比同等起飞重量的通航飞机，具备了不使用跑道就可以起飞的优势，满足了未来城市空中交通出行应用场景的需求。
[0046]
本技术实施例提供了一种翼面不开设口盖的尾翼结构，提供tf
‑
2a飞机操纵系统的安装位置，实现控制飞行性能的要求；同时通过布局和结构的进一步优化，在尾翼上不开设口盖的情况下即可完成尾翼结构的安装和拆卸，减少口盖和紧固件数量，实现结构的进一步减重，满足城市空中交通出行飞行器的垂起和增大航程的要求。
[0047]
请参见图1和图2，本技术实施例提供了一种尾翼结构，该图1中，包括垂直尾翼1、水平尾翼2和口盖3；其中，垂直尾翼1上设有台阶状的安装部4，水平尾翼2的一端连接至该安装部4；口盖3为u型结构，围设于安装部4的外侧，且口盖3连接至安装部4，用于加强该垂直尾翼1和水平尾翼2的连接强度，并实现连接处的密封，保证翼面外观的完整性。
[0048]
常见的飞机方向舵、升降舵安装会在翼面蒙皮上开设开口，方便其安装固定，但增加了结构重量，本技术实施例通过布局和结构优化，增设台阶状的安装部4，将方向舵、方向舵舵机、升降舵、升降舵舵机的安装均集中于该安装部4附近，极大地减轻了结构整体重量，
且方便拆卸和维护。
[0049]
结合图3和图4所示，图1中的安装部4包括第一固定部401和第二固定部402；水平尾翼2的一端设有第一耳片201和第二耳片202；该第一耳片201和第二耳片202分别固定至第一固定部401和第二固定部402。
[0050]
在具体实施中，第一耳片201和第二耳片202分别设置在水平尾翼2 的前梁和后梁上，第一耳片201和第二耳片202与水平尾翼2的前梁和后梁可以是一体成型的结构；第一耳片201和第二耳片202上分别设有通孔，且第一固定部401和第二固定部402上也设有通孔，由此，第一耳片201 和第二耳片202可以分别通过锁紧件连接至该第一固定部401和第二固定部402上，锁紧件可以是螺栓和螺母。
[0051]
图5是本技术实施一种可选的口盖的结构示意图，结合图2所示，该口盖3为u型结构，具有围设于安装部4上方的第一连接部301和围设于安装部4下方的第二连接部302，其中第一连接部301的长度小于第二连接部302的长度，且该口盖3的一侧还具有与垂直尾翼1抵接的翻边结构303。
[0052]
结合图6和图7所示，本技术实施例的尾翼结构在安装过程中，先将水平尾翼2通过第一耳片201和第二耳片202固定至垂直尾翼1上的第一固定部401和第二固定部402，完成垂直尾翼1和水平尾翼2的初步连接；再将口盖3固定至安装部4上，其中，第一连接部301位于安装部4的上方，第二连接部302位于安装部4的下方，口盖3具有翻边结构303的一侧抵接垂直尾翼1的翼面，口盖3的另一侧抵接水平尾翼2设有第一耳片 201和第二耳片202的一端，完成垂直尾翼1和水平尾翼2的完整连接。
[0053]
作为一种可选的实施方式，口盖3与安装部4的连接方式为胶接。
[0054]
作为一种可选的实施方式，口盖3与安装部4的连接方式为螺接。
[0055]
在具体实施中，对于低成本和/或一次性使用的飞机，直接采用结构胶将口盖3胶接在安装部4上；对于需要经常拆卸、维护的飞机尾翼，通过在口盖3和安装部4上安装托板螺母，将口盖3安装在安装部4上；无论是用胶接还是托板螺母连接口盖3，本技术实施例的尾翼结构都具有结构简单高效、方便拆卸和维护、降低设计和制造成本的优点。
[0056]
作为一种可选的实施方式，结合图8～11所示，图1所示的垂直尾翼1 上设有方向舵101和方向舵舵机102，其中，方向舵舵机102固定至垂直尾翼1的第一肋板103上，方向舵101上设有第一固定轴101a和第二固定轴 101b，垂直尾翼1的第一肋板103和第二肋板104上则设有与第一固定轴 101a和第二固定轴101b对应的通孔，将该一固定轴101a和第二固定轴101b 分别连接至第一肋板103和第二肋板104上的通孔，实现垂直尾翼1的组装。
[0057]
在具体实施中，在完成垂直尾翼1和水平尾翼2的连接组装前，应分别完成垂直尾翼1和水平尾翼2的组装，其中，垂直尾翼1的组装包括，将方向舵舵机102固定至第一肋板103，再将第一固定轴101a和第二固定轴101b分别固定至第一肋板103和第二肋板104上。
[0058]
作为一种可选的实施方式，结合图12～15所示，图1所示的水平尾翼2 上设有升降舵203和升降舵舵机204，其中，升降舵舵机204固定至水平尾翼2的第一端，该第一端同时还设有第一耳片201、第二耳片202以及第一连接组件205，该第一连接组件205用于将升降舵203的第一端连接至该水平尾翼2，该升降舵203的第二端通过第二连接组件206连接至水平尾翼2 的第三肋板207上，实现水平尾翼2的组装。
[0059]
在具体实施中，在完成垂直尾翼1和水平尾翼2的连接组装前，应分别完成垂直尾
翼1和水平尾翼2的组装，其中，水平尾翼2的组装包括，将升降舵舵机204固定至水平尾翼2的第一端，再将升降舵203通过第一连接组件205和第二连接组件206固定至水平尾翼2上。
[0060]
作为一种可选的实施方式，图1所示的安装部4与垂直尾翼1一体成型。
[0061]
在具体实施中，飞行汽车也属于飞行器的一种，多使用重量轻，强度高的碳纤维复合材料作为结构件，本技术实施例所描述的尾翼结构除了金属接头、金属连接件之外(如第一固定轴101a、第二固定轴101b、第一连接组件205和第二连接组件206)，均使用碳纤维复合材料制造而成，因此，安装部4与垂直尾翼1可以是使用碳纤维复合材料一体形成，应当理解的是，口盖3一般也采用碳纤维复合材料，在一些实施例中，为了增强安装部4处的连接强度，口盖3也可以进行结构强度提升的设计，如增加厚度或者采用金属材质等。
[0062]
需要说明的是，本技术实施例的尾翼机构适用于飞行汽车、通航飞机、大型货运无人机等类型的飞机，也适用于受更小的气动载荷的小型无人机。
[0063]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。