一种截面可变式可调尾翼装置的制作方法

本发明涉及空气动力学领域，具体为一种截面可变式可调尾翼装置，可用作航空航天飞行尾翼或方程式赛车尾翼等领域。

背景技术：

尾翼在fsac（formulasae,大学生方程式汽车大赛）赛事开发及航天航空领域发挥着至关重要的作用，对于方程式赛车，安装空气动力学套件，能够较大程度提升赛车性能，缩短比赛时间提高比赛成绩。可调尾翼控制系统能根据不同工况实时选择不同的尾翼攻角，能够有效的提升赛车的空气动力学性能。对于飞机可以实现尾翼在不同条件下的气动改变，有利于改善飞行性能，同时也为未来飞行器的发展提供了新思路。

同时，发明公布号为“cn108297948a”公开了一种赛车可变尾翼，通过液压机构改变尾翼的攻角，不能够对翼型进行改变。并且结构较为复杂，整体质量较大，不能够达到尾翼轻量化的目的。

发明公布号为“cn108116515a”公布了一种大学生方程式赛车可调尾翼，其采用电机外置式，通过四连杆机构实现尾翼可调，缺点在于伺服舵机外置增加了空气阻力，同时四连杆机构的驱动可能存在死点，控制不够精确；而本发明采用伺服舵机内置式，通过内置传动机构带动尾翼本体的攻角变化，实现尾翼的可调。

技术实现要素：

本发明提出一种截面可变式可调尾翼装置，其结构简单，工作可靠，通过伺服舵机舵机驱动，两个伺服舵机协调工作可以形成不同的攻角组合，从而起到改变尾翼的翼型的作用，能够较大的提升尾翼的空气动力学性能，对于尾翼的发展提供了新思路，具有较好的应用价值。

本发明的技术方案是：一种截面可变式可调尾翼装置，包括尾翼本体、第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、两个伺服舵机，两个伺服舵机分别为第二滑块伺服舵机和第四滑块伺服舵机；尾翼本体由前缘、襟翼、后缘连接构成，尾翼本体内为空腔结构，前缘、襟翼、后缘的外表面贴有碳纤维蒙皮，前缘、后缘采用铝合金材质制成，襟翼由上翼面、下翼面组成，上翼面、下翼面采用柔性材料制成；

第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块在下翼面上导向连接，能够前后移动，第二滑块的两侧分别固定连接有2个第二滑块连杆，第二滑块连杆下端与第二滑块固定连接，第二滑块连杆上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，形成“v”形结构；第一滑块的两侧分别固定连接有2个第一滑块连杆，前面的第一滑块连杆上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，第三滑块的两侧分别固定连接有2个第三滑块连杆，第四滑块的两侧分别固定连接有2个第四滑块连杆，后面的第一滑块连杆与前面的第三滑块连杆通过第一铰接座铰接，第一铰接座固定在襟翼的上翼面内表面，后面的第三滑块连杆与前面的第四滑块连杆通过第二铰接座铰接，第二铰接座固定在襟翼的上翼面内表面，后面的第四滑块连杆上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，形成“vvv”形结构；

第二滑块伺服舵机、第四滑块伺服舵机通过舵机支架安装在前缘的空腔内部，第二滑块伺服舵机的输出轴两端连接有第二舵机摇臂，第四滑块伺服舵机的输出轴两端连接有第四舵机摇臂，第二滑块拉杆的前端与第二舵机摇臂铰接，第二滑块拉杆的后端与固定在第二滑块上的铰接座铰接，第四滑块拉杆的前端与第四舵机摇臂铰接，第四滑块拉杆的后端与固定在第四滑块上的铰接座铰接；

第二滑块伺服舵机带动第二滑块移动，第四滑块伺服舵机带动第四滑块移动，襟翼的上翼面、下翼面发生变形，使襟翼的翼型发生改变，实现襟翼攻角变化；第二滑块伺服舵机和第四滑块伺服舵机协调工作，可以产生不同的翼型，形成不同的襟翼攻角。

对上述技术方案的进一步说明：第二滑块伺服舵机和第四滑块伺服舵机分别由控制器进行逻辑计算与判断，计算出攻角，第二滑块伺服舵机带动第二滑块移动，第四滑块伺服舵机带动第四滑块移动，实现襟翼的翼型变化。

本发明的有益效果是：用两个伺服舵机进行驱动，传动机构简单，运动响应快，减少延迟；装置紧凑，有利于实现尾翼装置的小型化、轻量化；能够实现尾翼在不同条件下翼型的改变，降低了尾翼开发成本和改善了尾翼的空气动力学性能，为未来飞行器的发展提供了新思路，同时也具有较好的应用价值。

附图说明

图1是本发明可变截面式尾翼装置的结构示意图。

图2是本发明可变截面式尾翼装置的主视图。

图3是本发明中滑块连杆的结构示意图。

图4是本发明中第二滑块拉杆与第二滑块的连接关系示意图。

图5是本发明中滑块与襟翼的连接关系图。

图6是第四滑块舵机顺时针转动时襟翼的主视图。

图7是第四滑块舵机逆时针转动时襟翼的主视图。

图8是本发明一种截面可变式可调尾翼装置的安装形式图。

图中所示：1—前缘、2—襟翼、3—后缘、4—第一滑块、5—第二滑块、6—第三滑块、7—第四滑块、8—第二滑块舵机、9—第四滑块舵机、10—第二舵机摇臂、11—第四舵机摇臂、12—第二滑块拉杆、13—第四滑块拉杆、14—舵机支架、15—第一滑块连杆、16—第二滑块连杆、17—第三滑块连杆、18—第四滑块连杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明专利的技术方案进行清楚、完整的描述。

为了便于描述，把四个移动滑块分别定义为：第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块；两个伺服舵机定义为：第二滑块伺服舵机、第四滑块伺服舵机。

如图1-图5所示，一种截面可变式可调尾翼装置，包括有前缘1、襟翼2、后缘3、第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6、第四滑块7、第二滑块伺服舵机8、第四滑块伺服舵机9、第二舵机摇臂10、第四舵机摇臂11、第二滑块拉杆12、第四滑块拉杆13、舵机支架14、第一滑块连杆15、第二滑块连杆16、第三滑块连杆17、第四滑块连杆18，前缘1、襟翼2、后缘3连接构成尾翼本体，尾翼本体内为空腔结构，前缘、襟翼、后缘的外表面贴有碳纤维蒙皮（图中没有表达），前缘1、后缘3采用铝合金材质制成，襟翼2由上翼面、下翼面组成，上翼面、下翼面采用柔性材料制成；第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6、第四滑块7在下翼面上导向连接，能够前后移动，第二滑块5的两侧分别固定连接有2个第二滑块连杆16，第二滑块连杆16下端与第二滑块5固定连接，第二滑块连杆16上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，形成“v”形结构；第一滑块4的两侧分别固定连接有2个第一滑块连杆15，前面的第一滑块连杆上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，第三滑块6的两侧分别固定连接有2个第三滑块连杆17，第四滑块7的两侧分别固定连接有2个第四滑块连杆18，后面的第一滑块连杆15与前面的第三滑块连杆17通过第一铰接座铰接，第一铰接座固定在襟翼的上翼面内表面，后面的第三滑块连杆17与前面的第四滑块连杆18通过第二铰接座铰接，第二铰接座固定在襟翼的上翼面内表面，后面的第四滑块连杆18上端与襟翼的上翼面内表面固定连接，形成“vvv”形结构；第二滑块伺服舵机8、第四滑块伺服舵机9通过舵机支架14安装在前缘1的空腔内部，第二滑块伺服舵机的输出轴两端连接有第二舵机摇臂10，第四滑块伺服舵机的输出轴两端连接有第四舵机摇臂11，第二滑块拉杆12的前端与第二舵机摇臂10铰接，第二滑块拉杆12的后端与固定在第二滑块上的铰接座5-1铰接，第四滑块拉杆13的前端与第四舵机摇臂11铰接，第四滑块拉杆13的后端与固定在第四滑块上的铰接座7-1铰接；

第二滑块伺服舵机8带动第二滑块5移动，第四滑块舵机9带动第四滑块7移动，襟翼的2上翼面、下翼面发生变形，使襟翼2的翼型发生改变，实现襟翼攻角变化；第二滑块伺服舵机和第四伺服滑块舵机协调工作，可以产生不同的翼型，形成不同的襟翼攻角。

进一步地，如图1-图3所示，第二滑块伺服舵机和第四滑块伺服舵机分别由控制器进行逻辑计算与判断，确定出攻角；第二滑块伺服舵机带动第二滑块移动，第四滑块伺服舵机带动第四滑块移动，实现襟翼的翼型变化，从而起到改变襟翼攻角的作用，两个伺服舵机运动状态不同时，可以形成不同的攻角，例如：第二滑块伺服舵机和第四滑块伺服舵机同时逆时针转动，第二滑块舵机和第四滑块舵机同时顺时针转动，当转动的角度不同时，所形成的攻角也会不同的，在一定范围内可以实现局部攻角的无级可调，大大提升尾翼的空气动力学性能。

如图2所示，是本发明中襟翼处于正常位置（未发生翼型的改变）的状态；当赛车速度相对较小时，为了减小赛车阻力，两个伺服舵机均不响应，翼型不发生改变，因此襟翼的攻角为0。

如图6所示，是第四滑块伺服舵机顺时针转动时的状态：当赛车速度急剧减小，位移传感器检测到赛车在制动时，经过控制器计算和逻辑判断，控制第四滑块伺服舵机顺时针转动，使第四滑块连杆13的位置发生改变，从而使翼型发生改变。

如图7所示，是第四滑块伺服舵机逆时针转动时的状态：当赛车作加速运动时，位移传感器检测到赛车在加速，经过控制器计算和逻辑判断，控制第四滑块伺服舵机逆时针转动，使第四连杆13的位置发生改变，从而使翼型发生改变。

本发明的其它组合方式：第二滑块伺服舵机的单独运动对襟翼翼型的改变较小，其主要作用是对第四滑块伺服舵机运动起到辅助作用，增加翼型攻角的范围；其中共有8种组合方式，包括：第二滑块伺服舵机顺时针转动而第四滑块伺服舵机不动，第二滑块伺服舵机逆时针转动第四滑块伺服舵机不动，第二滑块伺服舵机不动而第四滑块伺服舵机顺时针转动，第二滑块伺服舵机不动而第四滑块伺服舵机逆时针转动，第二滑块伺服舵机顺时针转动而第四滑块伺服舵机顺时针转动，第二滑块伺服舵机逆时针转动而第四滑块伺服舵机逆时针转动，第二滑块伺服舵机顺时针转动而第四滑块伺服舵机逆时针转动，第二滑块伺服舵机逆时针转动而第四滑块伺服舵机顺时针转动；不同的组合方式可以实现不同的攻角，以达到提升空气动力学性能的目的。

如图8所示，是本发明的一种安装状态：本发明一种截面可变式可调尾翼装置wy安装在2个主翼之间。