一種飛艇兩軸聯(lián)動螺旋槳矢量推進裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及飛艇技術(shù)領(lǐng)域，作為飛艇矢量推進裝置，實現(xiàn)飛艇的輔助推進、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、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，整個飛艇平臺是凈重的，依靠螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推進力完成升空和空中飛行。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，飛艇的主動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實現(xiàn)，但是，隨著飛艇體積的增加，依靠傳統(tǒng)舵面實現(xiàn)飛艇的俯仰和偏航主要存在兩方面問題:
[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施；并且飛艇尾部重量過于集中，不利于飛艇的配平，同時，大尺度舵面在艇體上安裝是一個難題，需配備專業(yè)的安裝設(shè)備和標準的艇庫，野外作業(yè)根本不可能實現(xiàn)，靈活性差；
[0005]2.增大了飛行風險和能源的消耗。為了減輕重量，舵面一般采用非金屬復(fù)合材料研制而成，大尺度舵面抗風能力低，迎風時舵面受力大，易變形，對整個舵面的強度和剛度都是嚴峻的考驗，增加了舵面受損傷的風險，降低了飛行的可靠性；同時，為了實現(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抵御氣流的影響，從而產(chǎn)生了能源問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的問題技術(shù)
[0007]本實用新型的目的旨在解決傳統(tǒng)舵面實現(xiàn)飛艇的俯仰和偏航存在的問題，為此，本實用新型提供一種飛艇兩軸聯(lián)動矢量推進裝置。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]本實用新型提供的一種飛艇兩軸聯(lián)動螺旋槳矢量推進裝置包括:支撐外框、偏航機構(gòu)部和俯仰機構(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；偏航機構(gòu)部與支撐外框固定連接，俯仰機構(gòu)部嵌入偏航機構(gòu)部內(nèi)，與偏航機構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)框固定連接，俯仰機構(gòu)部的螺旋槳隨推進電機同步高速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生推力，俯仰機構(gòu)部負責螺旋槳的姿態(tài)調(diào)整，改變飛艇的俯仰角，偏航機構(gòu)部負責螺旋槳的方位偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，該實用新型裝置可同步實現(xiàn)飛艇的輔推、偏航和俯仰。
[0010]如上所述，俯仰機構(gòu)部控制飛艇的俯仰，偏航機構(gòu)部控制飛艇的偏航。螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，可產(chǎn)生推力，當飛艇平飛時，推進電機與飛艇前進方向一致，螺旋槳產(chǎn)生的推力是飛艇前進的動力；當飛艇需要轉(zhuǎn)彎時，偏航減速機啟動，使推進電機與螺旋槳方位上偏轉(zhuǎn)一定角度，由于矢量推進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；當飛艇需要調(diào)節(jié)姿態(tài)時，俯仰減速機啟動，使推進電機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]本實用新型所述矢量裝置布局于飛艇尾部，本實用新型采用電動閉環(huán)控制，推進電機帶動螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)可以用于飛艇前行的推進力，偏航機構(gòu)部能夠?qū)崿F(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，俯仰機構(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)合飛行策略實現(xiàn)飛艇的爬升、平飛、定點和下降，位置反饋及時，解決了大尺寸飛艇方向舵所帶來的舵面尺寸大、重量重、安裝困難、飛行策略受限、飛行風險增大和能源消耗等問題，本實用新型的矢量裝置不僅減輕了重量和解決了安裝難題，而且降低了飛行風險和能源的消耗，結(jié)構(gòu)緊湊，強度高、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，給飛艇飛行試驗帶來了方便，有助于飛艇飛行控制的更好實施。
【附圖說明】
[0013]以下將參照附圖對本實用新型的【具體實施方式】做具體說明，其中:
[0014]圖1為本實用新型的一個實例在飛艇平飛前進時的三維視圖；
[0015]圖2為圖1的正視圖；
[0016]圖3為圖1的側(cè)視圖；
[0017]圖4為本實用新型的一個實例在飛艇偏航時的三維視圖；
[0018]圖5為本實用新型的一個實例在飛艇俯仰時的三維視圖；
[0019]圖6為本實用新型的一個實例在飛艇俯仰和偏航同時進行時的三維視圖；
[0020]圖7為圖6的俯視圖
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將根據(jù)實例并參照附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細描述。但是，應(yīng)當說明，本文中所描述的實例僅用于解釋本實用新型，而不是對本實用新型的保護范圍的限定。
[0022]本實用新型飛艇兩軸聯(lián)動螺旋槳矢量推進裝置，包括支撐外框、偏航機構(gòu)部和俯仰機構(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；偏航機構(gòu)部與支撐外框固定連接，俯仰機構(gòu)部嵌入偏航機構(gòu)部內(nèi)，與偏航機構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)框固定連接，俯仰機構(gòu)部的螺旋槳隨推進電機同步高速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生推力，俯仰機構(gòu)部負責螺旋槳的姿態(tài)調(diào)整，改變飛艇的俯仰角，偏航機構(gòu)部負責螺旋槳的方位偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛艇的轉(zhuǎn)彎，該實用新型裝置可同步實現(xiàn)飛艇的輔推、偏航和俯仰。
[0023]如圖1示出本實用新型的一個實例在飛艇平飛前進時的三維視圖，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3、偏航減速器4、俯仰電機5、俯仰減速器6、推進電機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上有多個定位螺釘孔，通過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]偏航機構(gòu)部包括旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2、偏航電機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)有開孔，所述開孔的位置在左側(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3的輸出軸與偏航減速器4的輸入軸通過鍵配合固定連接構(gòu)成偏航減速機；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)運動。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，偏航軸承9和偏航減速機的輸出軸在同一中心線上。
[0026]俯仰機構(gòu)部包括俯仰電機5、俯仰減速器6、推進電機7、俯仰軸承8、螺旋槳10、左輔助托板11、右輔助托板12 ;俯仰機構(gòu)部的俯仰減速器6通過其側(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5的輸出軸與俯仰減速器6的輸入軸通過鍵配合固定連接構(gòu)成俯仰減速機；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)板開孔中心自由轉(zhuǎn)動，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)板上的開孔內(nèi)。推進電機7兩側(cè)均設(shè)有推進定位螺紋孔，推進電機7布局于左輔助托板11、右輔助托板12之間并通過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安裝于推進電機7的輸出軸上，螺旋槳10隨推進電機7同步轉(zhuǎn)動。如此，俯仰減速器6的輸出軸、推進電機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，控制俯仰減速機轉(zhuǎn)動可使推進電機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，俯仰軸承8和俯仰減速機輸出軸在同一中心線上。
[0027]如上所述，俯仰機構(gòu)部的俯仰減速器6固定于旋轉(zhuǎn)內(nèi)框2上，而俯仰機構(gòu)部的其他部件與俯仰減速器6輸出軸連成一體，由此可見，俯仰機構(gòu)部嵌入偏航