直轴式全动可变V尾运动机构的制作方法

直轴式全动可变v尾运动机构
技术领域
1.本发明属于航空技术领域，涉及一种飞机尾翼操纵机构。


背景技术：

2.这是一种变体尾翼两自由度运动机构设计方案，提供了水平尾翼和v形垂尾相互切换的功能，通过一套机构同时提供飞机俯仰、偏航和滚转操纵力矩，广泛适用于变体飞机多功能操纵舵面结构，
3.在结构布置方面继承了直轴式全动平尾以往相对成熟技术，技术风险相对较小；构件少，传力直接，传载效率高；并且整套机构内埋布置，无凸出外形构件，具备新一代作战飞机外形隐身性能。


技术实现要素：

4.为解决新一代作战飞机高隐身飞翼式布局和高机动v尾布局的设计要求，如图1所示，本发明提供一种变构型全动v尾的运动机构方案：高隐身状态，尾翼处于水平状态，等同于全动水平尾翼；高机动状态，尾翼整体向上折翻，等同于全动v形尾翼。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.直轴式全动可变v尾运动机构，布置于飞机后机身外侧，包括机身主承力框、机身内侧壁、机身外侧壁、内侧壁滑轨、作动筒支架、叉形件、滑动接头、折翻作动筒、十字铰、尾翼、摇臂和偏转作动筒。
7.机身主承力框是环形机身横向框板，作为发动机的支撑构件，在环框上沿布置有折翻作动筒连接接头，用于连接折翻作动筒，同时传递尾翼的沿展向的弯矩载荷。
8.机身内侧壁是机身内侧纵向框板，中间有方形通孔，圆弧形的内侧壁滑轨安装在孔边缘上，为作动筒支架提供沿滑轨导向。
9.机身外侧壁是机身外侧纵向框板，中间有长圆形通孔，用于穿过尾翼大轴，长圆形通孔两侧是方形卡槽，用于安装十字铰，靠后腹板上有两组接头铰链，用于安装作动筒支架。
10.作动筒支架是由后侧、外侧和内侧3组耳片接头组成的支撑构件，后侧的接头耳片，用于安装连接偏转作动筒，外侧的接头耳片是用于连接机身外侧壁接头铰链，内侧的耳片接头用于连接叉形件。
11.叉形件是由后侧、上侧和下侧3组耳片接头组成人形连接件，后侧的接头耳片，用于连接作动筒支架，上侧和下侧的接头耳片是用于连接滑动接头。
12.滑动接头是由内侧、上侧和下侧3组接头耳片，中间通孔，两侧滑槽组成的连接件，内侧的接头耳片，用于连接折翻作动筒活塞杆，上侧和下侧的接头耳片是用于连接叉形件，中间的通孔用于连接尾翼大轴的内支点，两侧的滑槽安装至内侧壁滑轨上。
13.折翻作动筒是直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，外筒接头连接至机身主承力框支座接头上，活塞杆接头连接至滑动接头上。
14.十字铰是两侧有圆柱的环形支撑件，尾翼大轴穿过中间环形通孔，通孔内有润滑层，尾翼大轴在通孔内自由转动，两侧的圆柱安装至机身内侧壁的卡槽内，十字铰整体可以绕圆柱作折翻转动。
15.尾翼是直轴式全动舵面，内支点安装至机身内侧壁的滑动接头，外两个支点安装至外侧壁的十字铰上，尾翼连同大轴作为整体件沿尾翼转动轴线转动。
16.摇臂是下有通孔、上有叉耳接头的连接件，摇臂通过通孔套至尾翼大轴并固定，上端的叉耳接头用于连偏转作动筒的活塞杆接头。
17.偏转作动筒是直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，外筒接头连接至滑动机架后侧的接头耳片上，活塞杆接头连接至摇臂的叉耳接头上。
18.本发明的有益效果：
19.相比于传统的“菱形机翼+双倾斜垂尾+全动双平尾”布局，减少了一对结构翼面，缩小了飞机横截面面积，明显减小了飞行阻力，降低了外形电磁辐射，提高隐身性能；
20.相比于yf-23a验证机的“菱形机翼+双倾斜全动平尾”布局，增加了一对尾翼折翻的操纵控制能力，有效缓解yf-23a验证机尾翼控制负担过重的问题；并且切换至高隐身状态，呈飞翼布局，能进一步提升隐身性能。
附图说明
21.图1是本发明实施例的高隐身布局和高机动布局示意图，其中，(a)为高隐身状态时立体图，(b)为高隐身状态时正视图；(c)为高机动状态时立体图，(d)为高机动状态时正视图。
22.图2是本发明实施例的结构组成示意图，其中，(a)为示意图一，(b)为示意图二。
23.图3是本发明实施例的机身主承力框结构示意图。
24.图4是本发明实施例的机身内侧壁及内侧壁滑轨结构示意图。
25.图5是本发明实施例的机身外侧壁结构示意图，其中，(a)为正面立体图，(b)为背面立体图；(c)为主视图，(d)为侧视图，(e)俯视图。
26.图6是本发明实施例的作动筒支架示意图。
27.图7是本发明实施例的叉形件示意图。
28.图8是本发明实施例的滑动接头示意图，其中，(a)为正面立体图，(b)为背面立体图。
29.图9是本发明实施例的折翻作动筒示意图，其中，(a)为收紧状态，(b)为伸出状态。
30.图10是本发明实施例的十字铰示意图。
31.图11是本发明实施例的尾翼示意图。
32.图12是本发明实施例的摇臂示意图，其中，(a)为立体图，(b)为主视图，(c)为与尾翼大轴的连接示意图。
33.图13是本发明实施例的偏转作动筒示意图，其中，(a)为收紧状态，(b)为伸出状态。
34.图14是本发明实施例的机构的装配关系示意图。
35.图15是本发明实施例的机构的装配关系示意图。
36.图16是本发明实施例的机构的装配关系示意图。
37.图17是本发明实施例的机构折翻运动原理示意图，其中，(a)为展平状态，(b)为折翻状态。
38.图18是本发明实施例的机构偏转运动原理示意图，其中，(a)为尾翼下偏状态，(b)为尾翼上偏状态。
39.图中：1尾翼、2摇臂、3偏转作动筒、4机身外侧壁、5机身内侧壁、6滑动接头、7机身主承力框、8折翻作动筒、9内侧壁滑轨、10叉形件、11作动筒支架、12转动直轴、13十字铰、14折翻作动筒连接接头、15长圆形通孔、16接头铰链、17方形卡槽、18作动筒支架外侧的接头耳片、19作动筒支架后侧的接头耳片、20作动筒支架内侧的接头耳片、21叉形件上侧的接头耳片、22叉形件下侧的接头耳片、23叉形件后侧的接头耳片、24滑槽、25滑动接头内侧的接头耳片、26滑动接头上侧的接头耳片、27滑动接头下侧的接头耳片、28孔内润滑层、29叉耳接头、30销钉孔、31通孔、32尾翼舵面、33尾翼大轴、34销钉、a尾翼转动轴线、b尾翼折叠轴线、c外支点、d内支点。
具体实施方式
40.直轴式全动可变v尾运动机构，这是一种飞机尾翼操纵机构，布置于飞机后机身外侧，操纵机构主要包括机身主承力框、机身内侧壁、机身外侧壁、内侧壁滑轨、作动筒支架、叉形件、滑动接头、折翻作动筒、十字铰、尾翼、摇臂和偏转作动筒，以及若干连接紧固件组成，具体结构组成如图2所示。
41.机身主承力框是环形机身横向框板，作为发动机的支撑构件，在环框上沿布置有折翻作动筒连接接头，用于连接折翻作动筒，同时传递尾翼的沿展向的弯矩载荷，如图3所示。
42.机身内侧壁是机身内侧纵向框板，中间有方形通孔，圆弧形的内侧壁滑轨安装在孔边缘上，为作动筒支架提供沿滑轨导向，如图4所示。
43.机身外侧壁是机身外侧纵向框板，中间有长圆形通孔，用于穿过尾翼大轴，长圆形通孔两侧是方形卡槽，用于安装十字铰，靠后腹板上有两组接头铰链，用于安装作动筒支架，如图5所示。
44.作动筒支架是由后侧、外侧和内侧3组耳片接头组成的支撑构件，后侧的接头耳片，用于安装连接偏转作动筒，外侧的接头耳片是用于连接机身外侧壁接头铰链，内侧的耳片接头用于连接叉形件，如图6所示。
45.叉形件是由后侧、上侧和下侧3组耳片接头组成人形连接件，后侧的接头耳片，用于连接作动筒支架，上侧和下侧的接头耳片是用于连接滑动接头，如图7所示。
46.滑动接头是由内侧、上侧和下侧3组接头耳片，中间通孔，两侧滑槽组成的连接件，内侧的接头耳片，用于连接折翻作动筒活塞杆，上侧和下侧的接头耳片是用于连接叉形件，中间的通孔用于连接尾翼大轴的内支点，两侧的滑槽安装至内侧壁滑轨上，如图8所示。
47.折翻作动筒是常规的直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，考虑到尾翼传递过来的弯矩大，可采用双缸或三缸作动筒形式，外筒接头连接至机身主承力框支座接头上，活塞杆接头连接至滑动接头上，如图9所示。
48.十字铰是两侧有圆柱的环形支撑件，尾翼大轴穿过中间环形通孔，通孔内有润滑层，尾翼大轴在通孔内自由转动，两侧的圆柱安装至机身内侧壁的卡槽内，十字铰整体可以
绕圆柱作折翻转动，如图10所示。
49.尾翼是常规的直轴式全动舵面，内支点安装至机身内侧壁的滑动接头，外两个支点安装至外侧壁的十字铰上，尾翼连同大轴作为整体件沿尾翼转动轴线转动，如图11所示。
50.摇臂是下有通孔、上有叉耳接头的连接件，摇臂通过通孔套至尾翼大轴，用2～3组销钉将摇臂连接至大轴上，上端的叉耳接头用于连偏转作动筒的活塞杆接头，如图12所示。
51.偏转作动筒是常规的直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，外筒接头连接至滑动机架后侧的接头耳片上，活塞杆接头连接至摇臂的叉耳接头上，如图13所示。
52.直轴式全动v尾机构的装配关系如下：
53.首先在机身上完成机身主承力框、机身内侧壁、机身外侧壁和内侧壁滑轨的定位安装，再将滑动接头安装到内侧壁滑轨上，十字铰安装至机身外侧壁卡槽内，如图14所示。
54.随后将尾翼大轴穿入机身外侧壁的十字铰，摇臂，和滑动接头，在大轴的内支点端头在滑动接头处用螺母进行固定，防止尾翼连同转动大轴脱出，再将折翻作动筒的外筒接头和活塞杆接头分别连接至机身主承力框支座接头和滑动接头内侧的接头耳片上，如图15所示。
55.最后将作动筒支架的外侧接头耳片连接至机身外侧壁腹板上接头铰链上，再将叉形件的后侧和上侧、下侧接头耳片分别连接至作动筒支架的内侧耳片接头和滑动接头的上侧、下侧接头耳片，偏转作动筒的外筒接头和活塞杆接头分别连接至作动筒支架的后侧接头耳片和摇臂上端的叉耳接头上，如图16所示。
56.直轴式全动v尾机构的运动原理如下：
57.折翻运动的原理是以机身外侧壁内安装的十字铰为翻转支点，通过折翻作动筒活塞杆接头作用至滑动接头上，推动其连同大轴端头内支点，沿内侧壁滑轨运动，进而驱动转动大轴，带动整个尾翼作向上折翻运动，从而实现尾翼从展平状态到折翻状态的切换，如图17所示。在整个运动过程中作动筒支架、叉形件、滑动接头、摇臂和偏转作动筒均跟随滑动接头在内侧壁滑轨运动。
58.偏转运动的原理是通过偏转作动筒直线伸缩运动来驱动大轴上的摇臂，连同尾翼作上下偏转运动，偏转作动筒的外筒接头铰接安装在作动筒支架上，作动筒支架一端铰接至机身外侧壁接头上，另一段通过叉形件铰接至滑动接头上，保持偏转作动筒的外筒接头处于固定状态，如图18所示。

技术特征：
1.直轴式全动可变v尾运动机构，其特征在于，布置于飞机后机身外侧，包括机身主承力框、机身内侧壁、机身外侧壁、内侧壁滑轨、作动筒支架、叉形件、滑动接头、折翻作动筒、十字铰、尾翼、摇臂和偏转作动筒；机身主承力框是环形机身横向框板，作为发动机的支撑构件，在环框上沿布置有折翻作动筒连接接头，用于连接折翻作动筒，同时传递尾翼的沿展向的弯矩载荷；机身内侧壁是机身内侧纵向框板，中间有方形通孔，圆弧形的内侧壁滑轨安装在孔边缘上，为作动筒支架提供沿滑轨导向；机身外侧壁是机身外侧纵向框板，中间有长圆形通孔，用于穿过尾翼大轴，长圆形通孔两侧是方形卡槽，用于安装十字铰，靠后腹板上有两组接头铰链，用于安装作动筒支架；作动筒支架是由后侧、外侧和内侧3组耳片接头组成的支撑构件，后侧的接头耳片，用于安装连接偏转作动筒，外侧的接头耳片是用于连接机身外侧壁接头铰链，内侧的耳片接头用于连接叉形件；叉形件是由后侧、上侧和下侧3组耳片接头组成人形连接件，后侧的接头耳片，用于连接作动筒支架，上侧和下侧的接头耳片是用于连接滑动接头；滑动接头是由内侧、上侧和下侧3组接头耳片，中间通孔，两侧滑槽组成的连接件，内侧的接头耳片，用于连接折翻作动筒活塞杆，上侧和下侧的接头耳片是用于连接叉形件，中间的通孔用于连接尾翼大轴的内支点，两侧的滑槽安装至内侧壁滑轨上；折翻作动筒是直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，外筒接头连接至机身主承力框支座接头上，活塞杆接头连接至滑动接头上；十字铰是两侧有圆柱的环形支撑件，尾翼大轴穿过中间环形通孔，通孔内有润滑层，尾翼大轴在通孔内自由转动，两侧的圆柱安装至机身内侧壁的卡槽内，十字铰整体可以绕圆柱作折翻转动；尾翼是直轴式全动舵面，内支点安装至机身内侧壁的滑动接头，外两个支点安装至外侧壁的十字铰上，尾翼连同大轴作为整体件沿尾翼转动轴线转动；摇臂是下有通孔、上有叉耳接头的连接件，摇臂通过通孔套至尾翼大轴并固定，上端的叉耳接头用于连偏转作动筒的活塞杆接头；偏转作动筒是直线作动筒，由外筒和活塞杆组成，外筒接头连接至滑动机架后侧的接头耳片上，活塞杆接头连接至摇臂的叉耳接头上。

技术总结
本发明提供了直轴式全动可变V尾运动机构，属于航空技术领域。相比于传统的“菱形机翼+双倾斜垂尾+全动双平尾”布局，减少了一对结构翼面，缩小了飞机横截面面积，明显减小了飞行阻力，降低了外形电磁辐射，提高隐身性能；相比于YF-23A验证机的“菱形机翼+双倾斜全动平尾”布局，增加了一对尾翼折翻的操纵控制能力，有效缓解YF-23A验证机尾翼控制负担过重的问题；并且切换至高隐身状态，呈飞翼布局，能进一步提升隐身性能。步提升隐身性能。步提升隐身性能。


技术研发人员：王云俊 孙青良 肖山 崔浩
受保护的技术使用者：沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/16