一种垂直起降轻型飞机短舱倾转结构的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器领域，特别涉及一种垂直起降轻型飞机短舱倾转结构。


背景技术：

2.电动垂直起降飞行器是一种新型飞行器，与传统飞机有诸多不同。首先，为减少空气污染与噪声污染，它的动力系统通过直接将电能转化为机械能来提供飞行所需的动力，一般是依靠飞机携带的电池装置为动力电机提供电能，带动安装于电机转子轴上的螺旋桨一同旋转，从而由螺旋桨产生驱动飞机飞行的拉力或者推力；其次，为了能同时具备直升机的起降便利性和固定翼飞机的经济性与高速巡航能力，它需要在垂直起降飞行模式与固定翼飞行模式之间转换，采用倾转机构便是实现这一转换过程的一种方法。
3.目前，倾转机构的传动方式有舵机直连倾转轴方案，不经过任何中间运动机构传动，舵机直接驱动倾转部件转动；有齿轮传动和皮带传动方案，通过传动装置将舵机转速传递到倾转部件转轴上，改变螺旋桨的拉力方向，从而实现飞行模式的转换；另有一些方法，将动力系统通过多连杆机构连接到飞机与舵机上，舵机作动改变多连杆机构的形状，进而实现动力系统的倾转与伸缩。
4.现有倾转机构方案虽然能满足基本的倾转功能，但是也存在以下不足：
5.(1)部分传动方式，机构较为复杂，生产制造成本高，且不利于飞行器减重；
6.(2)部分传动方式只能实现倾转的功能，而无法对倾转过程中拉力方向进行高精度的控制；
7.(3)部分传动方式缺少足够的限位措施，安全可靠性较低；
8.(4)部分传动方式传动路径长，很难保证结构具有足够的刚度。


技术实现要素：

9.本实用新型的主要目的在于提供一种垂直起降轻型飞机短舱倾转结构，是一种结构简单、易于维护且安全性高的倾转机构，克服现有倾转方案的不足，降低生产制造难度，以满足轻型飞机快速试制、试验、批产的需求，可以有效解决背景技术中的问题。
10.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
11.一种垂直起降轻型飞机短舱倾转结构，包括短舱部分(1)和盒段部分(2)，短舱部分(1)与盒段部分(2)通过倾转钢管(3)贯穿连接，盒段部分(2) 与倾转钢管(3)固定连接，短舱部分(1)与倾转钢管(3)转动连接；短舱部分(1)包括组装成一体的短舱肋和舵机安装框(18)，舵机安装框(18) 固定舵机支架(19)，舵机支架(19)通过螺纹销钉(20)安装舵机(4)，且舵机(4)可以绕螺纹销钉(20)轴线转动；舵机(4)的一端通过倾转舵机臂(43)固定在倾转钢管(3)上；舵机(4)通过驱动舵机的可伸缩推杆(42)，带动短舱部分(1)倾转。
12.优选地，盒段部分(2)包括平行设置的盒段肋(21)和盒段端肋(22)，盒段肋(21)和盒段端肋(22)之间连接盒段蒙皮(23)；倾转钢管(3)与盒段肋(21)和盒段端肋(22)的连接位置均通过钢管固定座(24)固定。
13.优选地，短舱部分(1)包括平行设置的短舱一肋(11)、短舱二肋(12) 和短舱端肋(13)，短舱端肋(13)靠近盒段部分(2)。
14.优选地，倾转钢管(3)与短舱一肋(11)、短舱二肋(12)的连接位置均设置轴承座(14)和挡圈(15)，在轴承座(14)内安装滚针轴承(16)。
15.优选地，在倾转钢管(3)靠近挡圈(15)的位置安装抱箍(17)，抱箍 (17)通过螺钉固定套接在倾转钢管(3)上。
16.优选地，舵机(4)包括舵机杆(41)、可伸缩推杆(42)和倾转舵机臂(43)，舵机支架(19)上的螺纹销钉(20)固定舵机杆(41)，可伸缩推杆 (42)插入舵机杆(41)内并与舵机杆(41)可伸缩连接，在舵机杆(41) 内设置舵机电机，舵机电机驱动可伸缩推杆(42)沿舵机杆(41)内外伸缩。
17.优选地，可伸缩推杆(42)的另一端通过紧固件(44)固定倾转舵机臂 (43)的一端，倾转舵机臂(43)的另一端套接在倾转钢管(3)上，并与倾转钢管(3)固定。
18.优选地，当飞机处于地面或平飞状态时，短舱部分(1)未倾转，此时舵机(4)的可伸缩推杆(42)处于伸出状态。
19.优选地，当飞机处于垂直起飞或着陆状态需要进行倾转动作时，舵机(4) 直接驱动可伸缩推杆(42)向内收缩，可伸缩推杆(42)推进和收缩速度均匀可控，在反作用力下，短舱部分(1)绕倾转钢管(3)轴线匀速转动，直至短舱部分(1)到达垂直状态，倾转过程结束。
20.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
21.(1)倾转部件通过轴承在固定部件上转动，转动摩擦力小，不卡滞；
22.(2)舵机直接驱动倾转，传动路径短，效率高，几乎不存在功率损失，一次标定，即可精确地控制倾转角度；
23.(3)舵机推杆推进和收缩速度均匀可控，轻松实现短舱的匀速倾转；
24.(4)舵机具备断电锁死功能，轻松实现倾转前后的短舱位置锁定，安全可靠性高；
25.(5)所有零部件均易于采购和加工，装配难度低，生产制造容易，所有零部件均易于检修和维护；并且不同零件采用不同材料进行设计，利于飞行器减重。
附图说明
26.图1为飞机未倾转状态示意图；
27.图2为飞机倾转状态示意图；
28.图3为未倾转状态下倾转结构各组件结构示意图；
29.图4为图3中a位置剖面视图；
30.图5为图3中b位置剖面视图；
31.图6为倾转状态下倾转结构各组件结构示意图；
32.图7为图6中c位置剖面视图；
33.图8为图6中d位置剖面视图。
34.图中：1、短舱部分；2、盒段部分；3、倾转钢管；4、舵机；11、短舱一肋；12、短舱二肋；13、短舱端肋；14、轴承座；15、挡圈；16、滚针轴承；17、抱箍；18、舵机安装框；19、舵机支架；20、螺纹销钉；21、盒段肋；22、盒段端肋；23、盒段蒙皮；24、钢管固定座；41、舵机杆；42、可伸缩推杆；43、倾转舵机臂；44、紧固件。
具体实施方式
35.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。
38.如图1-3所示，一种垂直起降轻型飞机短舱倾转结构，包括短舱部分1 和盒段部分2，短舱部分1与盒段部分2通过倾转钢管3贯穿连接，盒段部分 1与倾转钢管3固定连接，短舱部分2与倾转钢管3转动连接；短舱部分1包括组装成一体的短舱肋和舵机安装框，舵机安装框固定舵机支架，舵机支架通过螺纹销钉安装舵机4，且舵机4可以绕螺纹销钉轴线转动；舵机4的一端通过倾转舵机臂固定在倾转钢管3上；舵机4通过驱动舵机3的可伸缩推杆，带动短舱部分1倾转。
39.具体地，盒段部分2包括平行设置的盒段肋21和盒段端肋22，盒段肋 21和盒段端肋22之间连接盒段蒙皮23；倾转钢管3与盒段肋21和盒段端肋 22的连接位置均通过钢管固定座24固定，使得倾转钢管3与盒段部分2固定连接。
40.短舱部分1包括平行设置的短舱一肋11、短舱二肋12和短舱端肋13，短舱端肋13靠近盒段部分2。倾转钢管3与短舱一肋11、短舱二肋12的连接位置均设置轴承座14和挡圈15，使得倾转钢管3与短舱部分1可转动连接，轴承座14内安装滚针轴承16，保证整个结构可转动零部件可以绕倾转钢管3 的轴线顺畅转动不卡滞；另外为防止整个结构中可转动部件沿倾转钢管3的轴线滑动，因此在倾转钢管3靠近挡圈15的位置安装抱箍17，抱箍17通过螺钉固定套接在倾转钢管3上。
41.作为一个示例，倾转钢管3安装在短舱一肋11和短舱二肋12的右半部，短舱一肋11和短舱二肋12的左半部固定安装舵机安装框18，在舵机安装框 18上靠近短舱一肋11和短舱二肋12的位置分别固定舵机支架19，舵机4穿过舵机安装框18，并通过转动舵机支架19上的螺纹销钉20安装舵机4，螺纹销钉20穿过一侧舵机支架19，再穿过舵机4后到达另一侧舵机支架19，使得舵机4固定安装在舵机安装框18和舵机支架19内部，并保证舵机4可以绕螺纹销钉20的轴线转动。
42.舵机4具体包括舵机杆41、可伸缩推杆42和倾转舵机臂43，舵机支架19上的螺纹销钉20固定舵机杆41，可伸缩推杆42插入舵机杆41内并与舵机杆41可伸缩连接，在舵机杆41内设置舵机电机(图上未示出)，舵机电机驱动可伸缩推杆42沿舵机杆41内外伸缩，可伸缩推杆42的另一端通过紧固件44固定倾转舵机臂43的一端，倾转舵机臂43的另一端套接在倾转钢管3 上，并与倾转钢管3固定。
43.当飞机处于地面或平飞状态时，短舱部分未倾转，此时舵机4的可伸缩推杆42处于伸出状态。当飞机处于垂直起飞或着陆状态需要进行倾转动作时，舵机4直接驱动可伸缩推杆42向内收缩，可伸缩推杆42推进和收缩速度均匀可控，在反作用力下，短舱部分1绕倾转钢管3轴线匀速转动，并且舵机4 具有断电锁死功能，用于倾转前后的短舱位置锁定，直至短舱部分1到达垂直状态，倾转过程结束。整个转动过程中，盒段部分2、倾转钢管3固定不动，倾转钢管3上固定的倾转舵机臂43也固定不动，舵机4的可伸缩推杆42伸缩运动，带动短舱部分1转动(即连接为一体的短舱一肋11、舵机安装框18 和短舱二肋12绕倾转钢管3转动)，同时舵机4绕螺纹销钉20做附加转动，避免卡死。
44.优选地，本实用新型的倾转结构中，盒段肋21、盒段蒙皮23、盒段端肋 22、短舱一肋11、短舱二肋12、短舱端肋13均为碳纤维层合板；舵机安装框18、舵机支架19、轴承座14、抱箍17、倾转舵机臂43、钢管固定座24均为铝合金机加件，舵机4、挡圈15、紧固件44、滚针轴承16、螺纹销钉20 均为货架标准件，所有零部件材料易采购，且制造难度低。
45.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。