一种飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞艇技术领域，作为飞艇矢量推进装置，实现飞艇的辅助推进、俯仰和偏航功能，满足飞艇飞行控制需求。
【背景技术】
[0002]飞艇是一种轻于空气的航空器。飞艇由高分子复合材料制成的气囊和推进、操纵系统、有效载荷组成，气囊内充入密度比空气小的浮升气体，气囊内外气体的密度差提供飞艇的浮力，平衡部分飞艇的自重，一般的中低空飞艇，整个飞艇平台是净重的，依靠螺旋桨高速旋转产生的推进力完成升空和空中飞行。
[0003]现有技术中，飞艇的主动力依靠主推螺旋桨获得，而姿态的调整和方位的改变，主要依靠布局在艇体尾部的方向舵来实现，但是，随着飞艇体积的增加，依靠传统舵面实现飞艇的俯仰和偏航主要存在两方面问题:
[0004]1.增加了重量和安装难度。随着飞艇体积的增加，要想实现俯仰和偏航功能，舵面的尺寸随之增大，尺寸大，重量增加明显，影响飞艇的飞行策略实施；并且飞艇尾部重量过于集中，不利于飞艇的配平，同时，大尺度舵面在艇体上安装是一个难题，需配备专业的安装设备和标准的艇库，野外作业根本不可能实现，灵活性差；
[0005]2.增大了飞行风险和能源的消耗。为了减轻重量，舵面一般采用非金属复合材料研制而成，大尺度舵面抗风能力低，迎风时舵面受力大，易变形，对整个舵面的强度和刚度都是严峻的考验，增加了舵面受损伤的风险，降低了飞行的可靠性；同时，为了实现飞艇的俯仰和偏航需求，大尺度舵面需要消耗更多的能源来抵御气流的影响，从而产生了能源问题。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的问题技术
[0007]本发明的目的旨在解决传统舵面实现飞艇的俯仰和偏航存在的问题，为此，本发明提供一种飞艇两轴联动矢量推进装置。
[0008]( 二)技术方案
[0009]本发明提供的一种飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置包括:支撑外框、偏航机构部和俯仰机构部，其中:依靠布设于支撑外框侧板的定位螺钉孔，将支撑外框与飞艇的尾舱或尾部支撑结构连接，使支撑外框布局于飞艇的尾部；偏航机构部与支撑外框固定连接，俯仰机构部嵌入偏航机构部内，与偏航机构部的旋转内框固定连接，俯仰机构部的螺旋桨随推进电机同步高速转动，产生推力，俯仰机构部负责螺旋桨的姿态调整，改变飞艇的俯仰角，偏航机构部负责螺旋桨的方位偏转，实现飞艇的转弯，该发明装置可同步实现飞艇的辅推、偏航和俯仰。
[0010]如上所述，俯仰机构部控制飞艇的俯仰，偏航机构部控制飞艇的偏航。螺旋桨高速旋转，可产生推力，当飞艇平飞时，推进电机与飞艇前进方向一致，螺旋桨产生的推力是飞艇前进的动力；当飞艇需要转弯时，偏航减速机启动，使推进电机与螺旋桨方位上偏转一定角度，由于矢量推进装置布局在飞艇尾部，螺旋桨产生的推力在飞艇横向产生了偏航力矩，使飞艇转弯；当飞艇需要调节姿态时，俯仰减速机启动，使推进电机与螺旋桨俯仰一定角度，螺旋桨产生的推力在飞艇纵向产生了俯仰力矩，从而调节了飞艇的飞行姿态。
[0011](三)有益效果
[0012]本发明所述矢量装置布局于飞艇尾部，本发明采用电动闭环控制，推进电机带动螺旋桨高速旋转可以用于飞艇前行的推进力，偏航机构部能够实现飞艇的转弯，俯仰机构部可以调节飞艇飞行的姿态，集辅推、俯仰和偏航功能为一体，结合飞行策略实现飞艇的爬升、平飞、定点和下降，位置反馈及时，解决了大尺寸飞艇方向舵所带来的舵面尺寸大、重量重、安装困难、飞行策略受限、飞行风险增大和能源消耗等问题，本发明的矢量装置不仅减轻了重量和解决了安装难题，而且降低了飞行风险和能源的消耗，结构紧凑，强度高、刚度好，安装方便，可靠性有保障，有利于飞艇姿态的调整和整体的布局，给飞艇飞行试验带来了方便，有助于飞艇飞行控制的更好实施。
【附图说明】
[0013]以下将参照附图对本发明的【具体实施方式】做具体说明，其中:
[0014]图1为本发明的一个实例在飞艇平飞前进时的三维视图；
[0015]图2为图1的正视图；
[0016]图3为图1的侧视图；
[0017]图4为本发明的一个实例在飞艇偏航时的三维视图；
[0018]图5为本发明的一个实例在飞艇俯仰时的三维视图；
[0019]图6为本发明的一个实例在飞艇俯仰和偏航同时进行时的三维视图；
[0020]图7为图6的俯视图
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将根据实例并参照附图对本发明的【具体实施方式】作详细描述。但是，应当说明，本文中所描述的实例仅用于解释本发明，而不是对本发明的保护范围的限定。
[0022]本发明飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，包括支撑外框、偏航机构部和俯仰机构部，其中:依靠布设于支撑外框侧板的定位螺钉孔，将支撑外框与飞艇的尾舱或尾部支撑结构连接，使支撑外框布局于飞艇的尾部；偏航机构部与支撑外框固定连接，俯仰机构部嵌入偏航机构部内，与偏航机构部的旋转内框固定连接，俯仰机构部的螺旋桨随推进电机同步高速转动，产生推力，俯仰机构部负责螺旋桨的姿态调整，改变飞艇的俯仰角，偏航机构部负责螺旋桨的方位偏转，实现飞艇的转弯，该发明装置可同步实现飞艇的辅推、偏航和俯仰。
[0023]如图1示出本发明的一个实例在飞艇平飞前进时的三维视图，图2是图1的正视图，图3是图1的侧视图，图中包括支撑外框1、旋转内框2、偏航电机3、偏航减速器4、俯仰电机5、俯仰减速器6、推进电机7、俯仰轴承8、偏航轴承9、螺旋桨10、左辅助托板11、右辅助托板12以及连接轴13等。其中:
[0024]支撑外框I设置有侧板la、上翼板Ib和下翼板lc，上翼板Ib与下翼板Ic相互平行，且上翼板lb、下翼板Ic分别与侧板Ia垂直，侧板Ia上有多个定位螺钉孔，通过这些定位螺钉孔将支撑外框I固定于飞艇的尾舱或尾部硬支撑结构上。
[0025]偏航机构部包括旋转内框2、偏航电机3、偏航减速器4、偏航轴承9和连接轴13 ；旋转内框2为上板、下板、左侧板和右侧板组成的矩形框架结构，左侧板和右侧板分别设有开孔，所述开孔的位置在左侧板与右侧板的中心，且沿上板与下板的中心轴对称；偏航减速器4置于支撑外框I的上翼板Ib上，依靠偏航减速器4侧面的安装定位螺钉孔与上翼板Ib固定连接；偏航电机3的输出轴与偏航减速器4的输入轴通过键配合固定连接构成偏航减速机；旋转内框2的上板与偏航减速器4的输出轴固定连接，偏航轴承9布设于支撑外框I中下翼板Ic的开孔内，位于旋转内框2的正下方，用于支撑旋转内框2 ;连接轴13将旋转内框2的下板、支撑外框I的下翼板Ic以及偏航轴承9连接在一起，如此，偏航减速器4转动可使旋转内框2在支撑外框I上下翼板之间的区域作方位偏转运动。所述偏航减速器4的输出轴为法兰结构，在法兰结构的本体上布设有偏航定位螺纹孔，通过偏航定位螺纹孔将旋转内框2的上板与偏航减速器4的输出轴即输出法兰固定连接。所述偏航轴承9都使用圆锥滚子轴承，能同时承受一定轴向力和径向力，在受压情况下仍然能自由转动，偏航轴承9和偏航减速机的输出轴在同一中心线上。
[0026]俯仰机构部包括俯仰电机5、俯仰减速器6、推进电机7、俯仰轴承8、螺旋桨10、左辅助托板11、右辅助托板12 ;俯仰机构部的俯仰减速器6通过其侧面的安装定位螺钉孔与旋转内框2的右侧板固定连接，俯仰电机5的输出轴与俯仰减速器6的输入轴通过键配合固定连接构成俯仰减速机；右辅助托板12与俯仰减速器6的输出轴固定连接。左辅助托板11与俯仰轴承8固定连接，可沿旋转内框2的左侧板开孔中心自由转动，左辅助托板11为平板加圆轴结构，圆轴部分与俯仰轴承8的内孔过盈配合，俯仰轴承8固定于旋转内框2的左侧板上的开孔内。推进电机7两侧均设有推进定位螺纹孔，推进电机7布局于左辅助托板11、右辅助托板12之间并通过定位螺纹孔与左辅助托板11、右辅助托板12固定连接，组成一体。螺旋桨10安装于推进电机7的输出轴上，螺旋桨10随推进电机7同步转动。如此，俯仰减速器6的输出轴、推进电机7、俯仰轴承8、螺旋桨10、左辅助托板11和右辅助托板12固定连接组成一体，控制俯仰减速机转动可使推进电机7与螺旋桨10姿态改变，并俯仰一定角度(例如±70° )。俯仰减速器6的输出轴也为法兰结构，在法兰结构中布设有俯仰定位螺纹孔，通过俯仰定位螺纹孔将右辅助托板12与俯仰减速器6的输出轴(即输出法兰)固定连接。俯仰轴承8为圆锥滚子轴承，可同时承受一定的轴向力和径向力，在受压情况下仍然能自由转动，俯仰轴承8和俯仰减速机输出轴在同一中心线上。
[0027]如上所述，俯仰机构部的俯仰减速器6固定于旋转内框2上，而俯仰机构部的其他部件与俯仰减速器6输出