一種飛艇兩軸聯(lián)動(dòng)螺旋槳矢量推進(jìn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛艇技術(shù)領(lǐng)域，作為飛艇矢量推進(jìn)裝置，實(shí)現(xiàn)飛艇的輔助推進(jìn)、俯仰和偏航功能，滿足飛艇飛行控制需求。
【背景技術(shù)】
[0002]飛艇是一種輕于空氣的航空器。飛艇由高分子復(fù)合材料制成的氣囊和推進(jìn)、操縱系統(tǒng)、有效載荷組成，氣囊內(nèi)充入密度比空氣小的浮升氣體，氣囊內(nèi)外氣體的密度差提供飛艇的浮力，平衡部分飛艇的自重，一般的中低空飛艇，整個(gè)飛艇平臺(tái)是凈重的，依靠螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推進(jìn)力完成升空和空中飛行。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，飛艇的主動(dòng)力依靠主推螺旋槳獲得，而姿態(tài)的調(diào)整和方位的改變，主要依靠布局在艇體尾部的方向舵來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是，隨著飛艇體積的增加，依靠傳統(tǒng)舵面實(shí)現(xiàn)飛艇的俯仰和偏航主要存在兩方面問(wèn)題:
[0004]1.增加了重量和安裝難度。隨著飛艇體積的增加，要想實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航功能，舵面的尺寸隨之增大，尺寸大，重量增加明顯，影響飛艇的飛行策略實(shí)施；并且飛艇尾部重量過(guò)于集中，不利于飛艇的配平，同時(shí)，大尺度舵面在艇體上安裝是一個(gè)難題，需配備專業(yè)的安裝設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的艇庫(kù)，野外作業(yè)根本不可能實(shí)現(xiàn)，靈活性差；
[0005]2.增大了飛行風(fēng)險(xiǎn)和能源的消耗。為了減輕重量，舵面一般采用非金屬?gòu)?fù)合材料研制而成，大尺度舵面抗風(fēng)能力低，迎風(fēng)時(shí)舵面受力大，易變形，對(duì)整個(gè)舵面的強(qiáng)度和剛度都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)，增加了舵面受損傷的風(fēng)險(xiǎn)，降低了飛行的可靠性；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)飛艇的俯仰和偏航需求，大尺度舵面需要消耗更多的能源來(lái)抵御氣流的影響，從而產(chǎn)生了能源問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的問(wèn)題技術(shù)
[0007]本發(fā)明的目的旨在解決傳統(tǒng)舵面實(shí)現(xiàn)飛艇的俯仰和偏航存在的問(wèn)題，為此，本發(fā)明提供一種飛艇兩軸聯(lián)動(dòng)矢量推進(jìn)裝置。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明提供的一種飛艇兩軸聯(lián)動(dòng)螺旋槳矢量推進(jìn)裝置包括:支撐外框、偏航機(jī)構(gòu)部和俯仰機(jī)構(gòu)部，其中:依靠布設(shè)于支撐外框側(cè)板的定位螺釘孔，將支撐外框與飛艇的尾艙或尾部支撐結(jié)構(gòu)連接，使支撐外框布局于飛艇的尾部；偏航機(jī)構(gòu)部與支撐外框固定連接，俯仰機(jī)構(gòu)部嵌入偏航機(jī)構(gòu)部?jī)?nèi)，與偏航機(jī)構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)框固定連接，俯仰機(jī)構(gòu)部的螺旋槳隨推進(jìn)電機(jī)同步高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生推力，俯仰機(jī)構(gòu)部負(fù)責(zé)螺旋槳的姿態(tài)調(diào)整，改變飛艇的俯仰角，偏航機(jī)構(gòu)部負(fù)責(zé)螺旋槳的方位偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，該發(fā)明裝置可同步實(shí)現(xiàn)飛艇的輔推、偏航和俯仰。
[0010]如上所述，俯仰機(jī)構(gòu)部控制飛艇的俯仰，偏航機(jī)構(gòu)部控制飛艇的偏航。螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，可產(chǎn)生推力，當(dāng)飛艇平飛時(shí)，推進(jìn)電機(jī)與飛艇前進(jìn)方向一致，螺旋槳產(chǎn)生的推力是飛艇前進(jìn)的動(dòng)力；當(dāng)飛艇需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，偏航減速機(jī)啟動(dòng)，使推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳方位上偏轉(zhuǎn)一定角度，由于矢量推進(jìn)裝置布局在飛艇尾部，螺旋槳產(chǎn)生的推力在飛艇橫向產(chǎn)生了偏航力矩，使飛艇轉(zhuǎn)彎；當(dāng)飛艇需要調(diào)節(jié)姿態(tài)時(shí)，俯仰減速機(jī)啟動(dòng)，使推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳俯仰一定角度，螺旋槳產(chǎn)生的推力在飛艇縱向產(chǎn)生了俯仰力矩，從而調(diào)節(jié)了飛艇的飛行姿態(tài)。
[0011](三)有益效果
[0012]本發(fā)明所述矢量裝置布局于飛艇尾部，本發(fā)明采用電動(dòng)閉環(huán)控制，推進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)可以用于飛艇前行的推進(jìn)力，偏航機(jī)構(gòu)部能夠?qū)崿F(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，俯仰機(jī)構(gòu)部可以調(diào)節(jié)飛艇飛行的姿態(tài)，集輔推、俯仰和偏航功能為一體，結(jié)合飛行策略實(shí)現(xiàn)飛艇的爬升、平飛、定點(diǎn)和下降，位置反饋及時(shí)，解決了大尺寸飛艇方向舵所帶來(lái)的舵面尺寸大、重量重、安裝困難、飛行策略受限、飛行風(fēng)險(xiǎn)增大和能源消耗等問(wèn)題，本發(fā)明的矢量裝置不僅減輕了重量和解決了安裝難題，而且降低了飛行風(fēng)險(xiǎn)和能源的消耗，結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高、剛度好，安裝方便，可靠性有保障，有利于飛艇姿態(tài)的調(diào)整和整體的布局，給飛艇飛行試驗(yàn)帶來(lái)了方便，有助于飛艇飛行控制的更好實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0013]以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做具體說(shuō)明，其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例在飛艇平飛前進(jìn)時(shí)的三維視圖；
[0015]圖2為圖1的正視圖；
[0016]圖3為圖1的側(cè)視圖；
[0017]圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例在飛艇偏航時(shí)的三維視圖；
[0018]圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例在飛艇俯仰時(shí)的三維視圖；
[0019]圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例在飛艇俯仰和偏航同時(shí)進(jìn)行時(shí)的三維視圖；
[0020]圖7為圖6的俯視圖
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將根據(jù)實(shí)例并參照附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，本文中所描述的實(shí)例僅用于解釋本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。
[0022]本發(fā)明飛艇兩軸聯(lián)動(dòng)螺旋槳矢量推進(jìn)裝置，包括支撐外框、偏航機(jī)構(gòu)部和俯仰機(jī)構(gòu)部，其中:依靠布設(shè)于支撐外框側(cè)板的定位螺釘孔，將支撐外框與飛艇的尾艙或尾部支撐結(jié)構(gòu)連接，使支撐外框布局于飛艇的尾部；偏航機(jī)構(gòu)部與支撐外框固定連接，俯仰機(jī)構(gòu)部嵌入偏航機(jī)構(gòu)部?jī)?nèi)，與偏航機(jī)構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)框固定連接，俯仰機(jī)構(gòu)部的螺旋槳隨推進(jìn)電機(jī)同步高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生推力，俯仰機(jī)構(gòu)部負(fù)責(zé)螺旋槳的姿態(tài)調(diào)整，改變飛艇的俯仰角，偏航機(jī)構(gòu)部負(fù)責(zé)螺旋槳的方位偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，該發(fā)明裝置可同步實(shí)現(xiàn)飛艇的輔推、偏航和俯仰。
[0023]如圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例在飛艇平飛前進(jìn)時(shí)的三維視圖，圖2是圖1的正視圖，圖3是圖1的側(cè)視圖，圖中包括支撐外框1、旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2、偏航電機(jī)3、偏航減速器4、俯仰電機(jī)5、俯仰減速器6、推進(jìn)電機(jī)7、俯仰軸承8、偏航軸承9、螺旋槳10、左輔助托板11、右輔助托板12以及連接軸13等。其中:
[0024]支撐外框I設(shè)置有側(cè)板la、上翼板Ib和下翼板lc，上翼板Ib與下翼板Ic相互平行，且上翼板lb、下翼板Ic分別與側(cè)板Ia垂直，側(cè)板Ia上有多個(gè)定位螺釘孔，通過(guò)這些定位螺釘孔將支撐外框I固定于飛艇的尾艙或尾部硬支撐結(jié)構(gòu)上。
[0025]偏航機(jī)構(gòu)部包括旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2、偏航電機(jī)3、偏航減速器4、偏航軸承9和連接軸13 ；旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2為上板、下板、左側(cè)板和右側(cè)板組成的矩形框架結(jié)構(gòu)，左側(cè)板和右側(cè)板分別設(shè)有開(kāi)孔，所述開(kāi)孔的位置在左側(cè)板與右側(cè)板的中心，且沿上板與下板的中心軸對(duì)稱；偏航減速器4置于支撐外框I的上翼板Ib上，依靠偏航減速器4側(cè)面的安裝定位螺釘孔與上翼板Ib固定連接；偏航電機(jī)3的輸出軸與偏航減速器4的輸入軸通過(guò)鍵配合固定連接構(gòu)成偏航減速機(jī)；旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的上板與偏航減速器4的輸出軸固定連接，偏航軸承9布設(shè)于支撐外框I中下翼板Ic的開(kāi)孔內(nèi)，位于旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的正下方，用于支撐旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2 ;連接軸13將旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的下板、支撐外框I的下翼板Ic以及偏航軸承9連接在一起，如此，偏航減速器4轉(zhuǎn)動(dòng)可使旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2在支撐外框I上下翼板之間的區(qū)域作方位偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述偏航減速器4的輸出軸為法蘭結(jié)構(gòu)，在法蘭結(jié)構(gòu)的本體上布設(shè)有偏航定位螺紋孔，通過(guò)偏航定位螺紋孔將旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的上板與偏航減速器4的輸出軸即輸出法蘭固定連接。所述偏航軸承9都使用圓錐滾子軸承，能同時(shí)承受一定軸向力和徑向力，在受壓情況下仍然能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，偏航軸承9和偏航減速機(jī)的輸出軸在同一中心線上。
[0026]俯仰機(jī)構(gòu)部包括俯仰電機(jī)5、俯仰減速器6、推進(jìn)電機(jī)7、俯仰軸承8、螺旋槳10、左輔助托板11、右輔助托板12 ;俯仰機(jī)構(gòu)部的俯仰減速器6通過(guò)其側(cè)面的安裝定位螺釘孔與旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的右側(cè)板固定連接，俯仰電機(jī)5的輸出軸與俯仰減速器6的輸入軸通過(guò)鍵配合固定連接構(gòu)成俯仰減速機(jī)；右輔助托板12與俯仰減速器6的輸出軸固定連接。左輔助托板11與俯仰軸承8固定連接，可沿旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的左側(cè)板開(kāi)孔中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，左輔助托板11為平板加圓軸結(jié)構(gòu)，圓軸部分與俯仰軸承8的內(nèi)孔過(guò)盈配合，俯仰軸承8固定于旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2的左側(cè)板上的開(kāi)孔內(nèi)。推進(jìn)電機(jī)7兩側(cè)均設(shè)有推進(jìn)定位螺紋孔，推進(jìn)電機(jī)7布局于左輔助托板11、右輔助托板12之間并通過(guò)定位螺紋孔與左輔助托板11、右輔助托板12固定連接，組成一體。螺旋槳10安裝于推進(jìn)電機(jī)7的輸出軸上，螺旋槳10隨推進(jìn)電機(jī)7同步轉(zhuǎn)動(dòng)。如此，俯仰減速器6的輸出軸、推進(jìn)電機(jī)7、俯仰軸承8、螺旋槳10、左輔助托板11和右輔助托板12固定連接組成一體，控制俯仰減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)可使推進(jìn)電機(jī)7與螺旋槳10姿態(tài)改變，并俯仰一定角度(例如±70° )。俯仰減速器6的輸出軸也為法蘭結(jié)構(gòu)，在法蘭結(jié)構(gòu)中布設(shè)有俯仰定位螺紋孔，通過(guò)俯仰定位螺紋孔將右輔助托板12與俯仰減速器6的輸出軸(即輸出法蘭)固定連接。俯仰軸承8為圓錐滾子軸承，可同時(shí)承受一定的軸向力和徑向力，在受壓情況下仍然能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰軸承8和俯仰減速機(jī)輸出軸在同一中心線上。
[0027]如上所述，俯仰機(jī)構(gòu)部的俯仰減速器6固定于旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2上，而俯仰機(jī)構(gòu)部的其他部件與俯仰減速器6輸出