一种组合飞行器主子机分离机构的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器机械结构设计领域，尤其涉及一种组合飞行器主子机分离机构。


背景技术：

2.组合飞行器是一种新型飞行器设计概念，是将多种不同功能的飞行器组合成一体协同飞行，达到特定的作战目的的一种新型飞行器。为了实现一架主机与多架主机、或者多架主机与多架子机协同飞行，同时实现空中作战“一机变多机”的功能，需要子机在空中实现有效安全分离。由于主机和子机气动布局等差异，在主子机分离过程中会出现子机与主机物理碰撞，从而影响子机的安全分离，因此，设计高效安全的子机与主机分离机构对该类组合飞行器的工程应用具有至关重要的作用。组合飞行器是一类新概念飞行器，主机与子机的组合挂载以及分离难点，至今还没有一架可以实用的组合飞行器，同时能够高效实现该类组合飞行器分离的机构还没有。


技术实现要素：

3.本实用新型意在提供一种组合飞行器主子机分离机构，以解决现有主机后缘与子机前缘挂载方式的组合飞行器无法实现高效分离的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种组合飞行器主子机分离机构，两架子机通过该分离机构安装在主机两侧机翼上形成组合飞行器，包括主悬臂梁和副悬臂梁，所述主悬臂梁和副悬臂梁的一端连接于主机机翼端肋，所述主悬臂梁的另一端通过第一固定滑架连接于子机机身上的对称面一侧，所述副悬臂梁的另一端通过第二固定滑架连接于子机机身上的对称面另一侧，所述第一固定滑架和第二固定滑架均通过螺栓连接子机机身，且螺栓穿有爆炸剪，每个子机的爆炸剪能够被同一信号驱动，剪断螺栓。
6.进一步，所述主机机翼端肋固定连接有位移驱动舵机和两条滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，两条滑轨的滑块分别与主悬臂梁和副悬臂梁固定连接，所述主悬臂梁远离滑块的一侧固定连接有齿条，所述位移驱动舵机的输出轴上设置有与齿条啮合的齿轮。
7.进一步，所述第一固定滑架的一端开设有转轴孔，所述第一固定滑架的另一端开有半圆腰型槽，所述第一固定滑架的中部一体连接有舵机摇臂安装孔，所述主悬臂梁靠近子机的一端安装有角度驱动舵机，所述角度驱动舵机的摇臂与舵机摇臂安装孔连接，所述主悬臂梁靠近子机的一端设有穿设于转轴孔的转轴，所述主悬臂梁的中部设有与半圆腰型槽滑动连接的第一凸起，所述第一固定滑架的下端；所述副悬臂梁靠近子机的一端设有腰型槽，所述第二固定滑架的顶部设有与腰型槽滑动连接的第二凸起。
8.进一步，每个子机的爆炸剪对应的信号响应时间小于0.1s。
9.进一步，所述主机内翼段的前掠角和外翼段的后掠角相同，所述子机采用单前缘飞翼布局，所述子机前缘后掠角与主机外翼段后掠角相同。
10.相比现有技术，本技术的有益效果：
11.现有的飞行器组合模式主要是腹部、机翼等挂载或者内埋式挂载，本实用新型则提供一种不同的实用新型思路和应用策略，即主机后缘与子机前缘挂载方式，本实用新型的分离机构为多个飞行器组合形成新的平面形状奠定了技术基础。本实用新型的分离机构采用双悬臂梁连接，并且两个悬臂梁位于子机机身对称面的两侧，防止子机分离后由于子机本身的滚转力矩产生明显的滚转效应；本实用新型的分离机构采用的是三点式连接，可以保证主子机组合构型的刚度，防止子机在飞行过程中由于单点或者两点引起的不稳定性问题；本实用新型的分离机构可以实现子机在飞行过程中改变子机相对与主机的纵向位置；同时可以改变子机相对于主机的安装迎角，子机安装迎角的改变可以引起组合飞行器俯仰力矩变化，从而改变作用于子机上的气动力，使得子机分离时达到气动有利位置，子机前后位置的移动还可以改变组合飞行器的重心和焦点。本实用新型的分离机构不但可以实现主机与子机的牢靠的连接固定，还能够为子机与主机分离提供较为宽裕的空间，减少或者利用气动干扰确保主机与子机在分离过程中不发生碰撞，还可以实现多架子机同时分离或者单体有序分离，为进一步研究空中变体技术和集群投放提供结构可行性方案。因此，本实用新型的分离机构是一种针对特定平面形状组合飞行器的新型连接和分离机构，能够为组合飞行器飞行过程中的安全分离提供保障，能够同时发挥连接机构和改变气动特性的功能，可以进一步推进组合飞行器的工程化应用。
附图说明
12.图1为本实用新型实施例提供的组合飞行器主子机结合状态的结构示意图；
13.图2为本实用新型实施例提供的组合飞行器主子机结合位置的示意图；
14.图3为本实用新型实施例提供的分离机构的结构示意图；
15.图4为本实用新型实施例提供的主悬臂梁与主机连接部分的结构示意图；
16.图5为本实用新型实施例提供的滑轨和滑块的结构示意图；
17.图6为本实用新型实施例提供的带分离机构的子机的机构示意图；
18.图7为本实用新型实施例提供的第一固定滑架的结构示意图；
19.图8为本实用新型实施例提供的子机内部结构示意图；
20.图9为本实用新型实施例提供的爆炸剪的结构示意图；
21.图10为本实用新型实施例提供的组合飞行器主子机分离状态的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施方式对本实用新型做进一步的详细说明：
23.说明书附图中的附图标记包括：1、主机；2、子机；3、主悬臂梁；4、副悬臂梁；5、位移驱动舵机；6、滑轨；7、滑块；8、齿条；9、第一固定滑架；10、转轴孔；11、半圆腰型槽；12、舵机摇臂安装孔；13、角度驱动舵机；14、腰型槽；15、安装座；16、固定座；17、爆炸剪。
24.如图1至图10所示的，一种组合飞行器包括一架主机1和两架子机2，主机1内翼段的前掠角和外翼段的后掠角相同，子机2采用的是单前缘的飞翼布局，子机2前缘后掠角与主机1外翼段后掠角相同。
25.一种组合飞行器主子机分离机构，两架子机2通过该分离机构安装在主机1两侧机
翼上形成组合飞行器，分离机构包括主悬臂梁3和副悬臂梁4，主悬臂梁3和副悬臂梁4均采用金属材质加工，尺寸根据子机2的尺寸确定，其截面形状根据子机2的重量和过载进行单独设计。主悬臂梁3和副悬臂梁4的一端连接于主机1机翼端肋，主机1机翼端肋固定连接有位移驱动舵机5和两条滑轨6，滑轨6上滑动连接有滑块7，两条滑轨6的滑块7分别与主悬臂梁3和副悬臂梁4固定连接，主悬臂梁3远离滑块7的一侧固定连接有齿条8，齿条8使用m4螺栓直接与主悬臂梁3的滑块7拧紧，位移驱动舵机5的输出轴上设置有与齿条8啮合的齿轮。齿条8通过位移驱动舵机5驱动，带动悬臂梁在滑轨6方向上移动，结构牢固可靠，能够实现子机2在空中进行位置实时调整，齿条8的移动范围与齿条8设计长度有关，同时位移驱动舵机5的旋转速度可以调整，从而调整子机2前后移动的速度。
26.主悬臂梁3靠近子机2的一端通过第一固定滑架9连接于子机2机身上的对称面一侧，第一固定滑架9的一端开设有转轴孔10，第一固定滑架9的另一端开有半圆腰型槽11，第一固定滑架9的中部一体连接有舵机摇臂安装孔12，主悬臂梁3靠近子机2的一端安装有截面为凹形的舵机固定座，舵机固定座的凹部靠近主悬臂梁3的一侧与主悬臂梁3固定连接，舵机固定座的凹部远离主悬臂梁3的一侧安装有角度驱动舵机13，第一固定架9通过穿设于转轴孔10的转轴与主悬臂梁3转动连接，角度驱动舵机13的摇臂与舵机摇臂安装孔12连接，主悬臂梁3的中部设有与半圆腰型槽11滑动连接的第一凸起，通过控制角度驱动舵机13转动来驱动第一固定架9绕着转轴转动且第一凸起沿半圆腰型槽11滑动，从而实现在空中对子机2的安装角度调节；副悬臂梁4靠近子机2的一端通过第二固定滑架连接于子机2机身上的对称面另一侧，副悬臂梁4靠近子机2的一端设有腰型槽14，第二固定滑架的顶部设有与腰型槽14滑动连接的第二凸起。
27.第一固定滑架的下侧两端各设有一安装座15，第二固定滑架的下侧也设有一安装座15，安装座15下方的子机2机身内部设置有固定座16，安装座15和固定座16通过螺栓连接，且该螺栓穿设有爆炸剪17，每个子机2的爆炸剪17能够被同一信号驱动，剪断螺栓。即每个子机2设计有三个爆炸剪17，通过同一信号进行驱动，可以实现3个爆炸剪17的同步性，响应时间在0.1s以内，能够确保子机2的安全分离。爆炸剪17剪断螺栓后，子机2在重力和气动力的作用下自然脱落，子机2脱落以后，子机2表面光滑无任何突起物，能够保证子机2的气动外形不被破坏。子机2分离后主机1外表面留有两个悬臂梁，由于悬臂梁的尺寸相对于主机1很小，同时主机1伸出悬臂梁位置都采用了整流盖保护，将分离机构对主机1的气动外形影响降到最低。
28.两个悬臂梁分别位于子机2机身对称面的两侧，但是两个悬臂梁距离子机2机身对称面的距离不相同，这主要是考虑到主机1外翼段副翼影响。为了防止子机2在主机1机翼不对称的下洗流中带来的滚转力矩的不利影响，同时减小机身对称位置连接对飞行器子机2进气道的影响，将两个悬臂梁布置在子机2机身两侧是必要的。
29.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种组合飞行器主子机分离机构，两架子机(2)通过该分离机构安装在主机(1)两侧机翼上形成组合飞行器，其特征在于：包括主悬臂梁(3)和副悬臂梁(4)，所述主悬臂梁(3)和副悬臂梁(4)的一端连接于主机(1)机翼端肋，所述主悬臂梁(3)的另一端通过第一固定滑架(9)连接于子机(2)机身上的对称面一侧，所述副悬臂梁(4)的另一端通过第二固定滑架连接于子机(2)机身上的对称面另一侧，所述第一固定滑架(9)和第二固定滑架均通过螺栓连接子机(2)机身，且螺栓穿有爆炸剪，每个子机(2)的爆炸剪能够被同一信号驱动，以剪断螺栓。2.根据权利要求1所述的一种组合飞行器主子机分离机构，其特征在于：所述主机(1)机翼端肋固定连接有位移驱动舵机(5)和两条滑轨(6)，所述滑轨(6)上滑动连接有滑块(7)，两条滑轨(6)的滑块(7)分别与主悬臂梁(3)和副悬臂梁(4)固定连接，所述主悬臂梁(3)远离滑块(7)的一侧固定连接有齿条(8)，所述位移驱动舵机(5)的输出轴上设置有与齿条(8)啮合的齿轮。3.根据权利要求1所述的一种组合飞行器主子机分离机构，其特征在于：所述第一固定滑架(9)的一端开设有转轴孔(10)，所述第一固定滑架(9)的另一端开有半圆腰型槽(11)，所述第一固定滑架(9)的中部一体连接有舵机摇臂安装孔(12)，所述主悬臂梁(3)靠近子机(2)的一端安装有角度驱动舵机(13)，所述角度驱动舵机(13)的摇臂与舵机摇臂安装孔(12)连接，所述主悬臂梁(3)靠近子机(2)的一端设有穿设于转轴孔(10)的转轴，所述主悬臂梁(3)的中部设有与半圆腰型槽(11)滑动连接的第一凸起，所述第一固定滑架(9)的下端；所述副悬臂梁(4)靠近子机(2)的一端设有腰型槽(14)，所述第二固定滑架的顶部设有与腰型槽(14)滑动连接的第二凸起。4.根据权利要求1所述的一种组合飞行器主子机分离机构，其特征在于：每个子机(2)的爆炸剪对应的信号响应时间小于0.1s。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种组合飞行器主子机分离机构，其特征在于：所述主机(1)内翼段的前掠角和外翼段的后掠角相同，所述子机(2)采用单前缘飞翼布局，所述子机(2)前缘后掠角与主机(1)外翼段后掠角相同。

技术总结
本实用新型公开了一种组合飞行器主子机分离机构，两架子机通过该分离机构安装在主机两侧机翼上形成组合飞行器，包括主悬臂梁和副悬臂梁，主悬臂梁和副悬臂梁的一端连接于主机机翼端肋，主悬臂梁的另一端通过第一固定滑架连接于子机机身上的对称面一侧，副悬臂梁的另一端通过第二固定滑架连接于子机机身上的对称面另一侧，第一固定滑架和第二固定滑架均通过螺栓连接子机机身，且螺栓穿有爆炸剪，每个子机的爆炸剪能够被同一信号驱动，剪断螺栓。本实用新型能够解决现有主机后缘与子机前缘挂载方式的组合飞行器无法实现高效分离的问题。题。题。


技术研发人员：黄江涛 陈立立 钟世东 唐骥罡 陈其盛 潘祈帆 文芃格 暴鑫 陈宪
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2023/3/28