一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲速航空器控制領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]航空器根據(jù)自己的任務(wù)需要作機(jī)動響應(yīng)，常采用氣動控制面來實(shí)現(xiàn)姿態(tài)和狀態(tài)的改變，在航空器上，常用的氣動控制面有垂尾、平尾、副翼和鴨舵，氣動控制面通過改變姿態(tài)或者形狀來改變氣流產(chǎn)生氣動力和氣動力矩，其中垂尾、平尾和副翼均放置在航空器壓心后方，鴨舵置于航空器壓心前方。但對于鴨舵控制而言，當(dāng)航空器處于超聲速飛行時，在動態(tài)高壓環(huán)境下沿航空器頭部的膨脹區(qū)域中，鴨舵可能產(chǎn)生負(fù)面的空氣動力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)。這種以鴨舵作為控制面的航空器存在一定的不足之處。
[0003]文獻(xiàn)《彈頭偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計與仿真分析》(西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2013年9月)中，提及的液壓式彈頭偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用于一種導(dǎo)彈的頭部偏轉(zhuǎn)控制面?？紤]到超聲速航空器氣動控制面與其翼之間的距離較小，兩者周圍的氣流干擾較大，對航空器氣動特性影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置，其以頭部作為航空器的控制面，取代了傳統(tǒng)意義上的鴨舵，可避免以鴨舵作為控制面的航空器存在的問題:頭部與鴨舵的氣流干擾造成負(fù)面的空氣動力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)，由于頭部與鴨舵相互偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生前端壓力增量，在局部情況下沿鴨舵范圍產(chǎn)生非均勻變化。同時在鴨舵優(yōu)勢的基礎(chǔ)上有更好的效果:控制面位于航空器前端部，其操縱效率高、操縱性更好；航空器氣動布局簡單，氣動特性更好，航空器阻力較小。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、航空器頭部、智能蒙皮、智能骨架、航空器機(jī)體，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于航空器頭部與航空器機(jī)體之間，其中，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括前支撐座中間凸耳、后支撐座連桿、上伸縮桿、下伸縮桿、上活塞筒、下活塞筒、后支撐座、前支撐座，前支撐座與航空器頭部固連，后支撐座與航空器機(jī)體固連，后支撐座連桿與前支撐座中間凸耳通過鉸軸連接，上伸縮桿一端與前支撐座上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上活塞筒一端與后支撐座上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上伸縮桿另一端位于上活塞筒內(nèi)，且與上活塞筒滑動配合，下伸縮桿一端與前支撐座下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下活塞筒一端與后支撐座下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下伸縮桿另一端位于下活塞筒內(nèi)，且與下活塞筒滑動配合；所述前支撐座為山字形結(jié)構(gòu)，前支撐座中間凸耳與上側(cè)凸耳、下側(cè)凸耳位于同一垂直軸線上；所述后支撐座為山字形結(jié)構(gòu)，后支撐座連桿與后支撐座上側(cè)凸耳、后支撐座下側(cè)凸耳位于同一垂直軸線上；所述智能骨架為可自動改變形狀的波紋板結(jié)構(gòu)，智能骨架兩端分別與航空器頭部和航空器機(jī)體連接，所述智能蒙皮材料為可自動改變形狀的記憶合金，智能蒙皮固定在智能骨架上。
[0006]所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角范圍為-20°?+20°。
[0007]有益效果
[0008]本發(fā)明提出的基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在航空器機(jī)頭與航空器機(jī)體之間，智能骨架兩端分別與航空器機(jī)體和航空器機(jī)頭連接，智能蒙皮固定在智能骨架上。偏轉(zhuǎn)控制裝置以航空器頭部作為航空器控制面進(jìn)行控制，取代了傳統(tǒng)意義上的鴨舵，可避免以鴨舵作為控制面的航空器的問題:頭部與鴨舵的氣流干擾造成負(fù)面的空氣動力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)，由于頭部與鴨舵相互偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生前端壓力增量，在局部情況下沿鴨舵范圍產(chǎn)生非均勻變化。同時，在鴨舵優(yōu)勢的基礎(chǔ)上有更好的效果:控制面位于航空器前端部，其操縱效率更高；在超聲速情況下，航空器頭部直接“扳動激波”獲得氣動力更大，同時以頭部作為控制面相對以鴨舵作為控制面距離航空器質(zhì)心較遠(yuǎn)，可獲得更好的操縱性能，操縱效率更高。氣動布局結(jié)構(gòu)簡單、氣動特性較好；航空器阻力較小。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]圖1為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置用于航空器的軸測圖。
[0011]圖2為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置用于航空器的主視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置安裝示意圖。
[0013]圖4a為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置上仰偏轉(zhuǎn)效果圖。
[0014]圖4b為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置下俯偏轉(zhuǎn)效果圖。
[0015]圖5為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置上仰剖視圖。
[0016]圖6為本發(fā)明偏轉(zhuǎn)控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1.航空器頭部2.智能骨架3.智能蒙皮4.航空器機(jī)體5.前支撐座中間凸耳6.上伸縮桿7.后支撐座連桿8.下伸縮桿9.上活塞筒10.下活塞筒11.后支撐座12.前支撐座
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)施例是一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置。
[0020]參閱圖1?圖6，航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置由偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、航空器頭部1、智能蒙皮3、智能骨架2、航空器機(jī)體4組成；偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過螺栓安裝在航空器機(jī)頭部I與航空器機(jī)體4之間，智能骨架2 —端與航空器機(jī)體4通過螺栓固定安裝，智能骨架2的另一端與航空器機(jī)頭I通過螺栓固定安裝，智能蒙皮3固定在智能骨架2上。
[0021]偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由前支撐座中間凸耳5、后支撐座連桿7、上伸縮桿6、下伸縮桿8、上活塞筒9、下活塞筒10、后支撐座11、前支撐座12組成，前支撐座12和后支撐座11均為山字形結(jié)構(gòu)，前支撐座中間凸耳5與前支撐座上側(cè)凸耳、前支撐座下側(cè)凸耳置于前支撐座上同一垂直軸線上。后支撐座連桿7與后支撐座上側(cè)凸耳、后支撐座下側(cè)凸耳置于后支撐座上同一垂直軸線上。前支撐座12與航空器頭部I通過螺栓固定連接，后支撐座11與航空器機(jī)體4通過螺栓固定連接。后支撐座連桿7與前支撐座中間凸耳5通過鉸軸連接，上伸縮桿6 一端與前支撐座12上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上活塞筒9 一端與后支撐座11上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上伸縮桿6另一端置于上活塞筒9內(nèi)，且與上活塞筒9滑動配合；下伸縮桿8一端與前支撐座12下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下活塞筒10 —端與后支撐座11下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下伸縮桿8另一端置于下活塞筒10內(nèi)，且與下活塞筒10滑動配合；偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角范圍為-20°?+20°。
[0022]本實(shí)施例中各組成部分的作用如下:航空器頭部I在航空器機(jī)體中屬于被偏轉(zhuǎn)對象，用于控制航空器的機(jī)動；偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是通過伸縮桿的伸縮帶動前支撐座12偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動航空器頭部I的上仰下俯偏轉(zhuǎn)。智能蒙皮3是一種適應(yīng)外部環(huán)境可自動改變形狀的蒙皮，其材料為一種形狀記憶合金，是為了保持航空器頭部I和航空器機(jī)體4之間的表面連續(xù)性，保證氣動特性；智能骨架2是一種適應(yīng)外部環(huán)境可自動改變自己形狀的波紋板形結(jié)構(gòu)，智能骨架2材料也為形狀記憶合金，外部固定有智能蒙皮3 ;智能骨架2可增強(qiáng)智能蒙皮3在飛行環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，智能骨架2兩端分別與航空器頭部I和航空器機(jī)體4連接。航空器機(jī)體4即航空器的主要部分。
[0023]本實(shí)施例中，航空器頭部I作為航空器控制面進(jìn)行控制，當(dāng)航空器需要抬頭時，即對其進(jìn)行上仰控制，航空器頭部I需進(jìn)行向上偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角范圍為0°?+20°偏轉(zhuǎn)；當(dāng)航空器需要低頭時，即對其進(jìn)行下俯控制，航空器頭部I需要進(jìn)行向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角范圍為0°?-20°偏轉(zhuǎn)。航空器所載計算機(jī)給偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳輸指令改變上伸縮桿6和上活塞筒9、下伸縮桿8和下活塞筒10之間相對位置，即可控制偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中前支撐座12繞后支撐座11前端鉸軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使航空器頭部I沿著航空器Y軸方向偏轉(zhuǎn)，使航空器頭部I偏轉(zhuǎn)到需要的角度，改變外界氣流，獲得操縱力和操縱力矩，實(shí)現(xiàn)航空器控制；此時，連接在航空器頭部I和航空器機(jī)體4之間的智能蒙皮3變形，并且保證與航空器頭部I和航空器機(jī)體4連接的密封性和表面光滑完整性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置，包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、航空器頭部、智能蒙皮、智能骨架、航空器機(jī)體，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于航空器頭部與航空器機(jī)體之間，其特征在于:所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括前支撐座中間凸耳、后支撐座連桿、上伸縮桿、下伸縮桿、上活塞筒、下活塞筒、后支撐座、前支撐座，前支撐座與航空器頭部固連，后支撐座與航空器機(jī)體固連，后支撐座連桿與前支撐座中間凸耳通過鉸軸連接，上伸縮桿一端與前支撐座上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上活塞筒一端與后支撐座上側(cè)凸耳通過鉸軸連接，上伸縮桿另一端位于上活塞筒內(nèi)，且與上活塞筒滑動配合，下伸縮桿一端與前支撐座下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下活塞筒一端與后支撐座下側(cè)凸耳通過鉸軸連接，下伸縮桿另一端位于下活塞筒內(nèi)，且與下活塞筒滑動配合；所述前支撐座為山字形結(jié)構(gòu)，前支撐座中間凸耳與上側(cè)凸耳、下側(cè)凸耳位于同一垂直軸線上；所述后支撐座為山字形結(jié)構(gòu)，后支撐座連桿與后支撐座上側(cè)凸耳、后支撐座下側(cè)凸耳位于同一垂直軸線上；所述智能骨架為可自動改變形狀的波紋板結(jié)構(gòu)，智能骨架兩端分別與航空器頭部和航空器機(jī)體連接，所述智能蒙皮材料為可自動改變形狀的記憶合金，智能蒙皮固定在智能骨架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在于:所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角范圍為-20°?+20°。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于航空器頭部的偏轉(zhuǎn)控制裝置,由偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、航空器頭部、智能蒙皮、智能骨架、航空器機(jī)體組成；偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在航空器頭部與航空器機(jī)體之間,智能骨架兩端分別與航空器機(jī)體和航空器頭部連接，智能蒙皮固定在智能骨架上。偏轉(zhuǎn)控制裝置以航空器頭部作為航空器控制面進(jìn)行控制，取代了傳統(tǒng)意義上的鴨舵，可避免頭部與鴨舵的氣流干擾造成負(fù)面的空氣動力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)，由于頭部與鴨舵相互偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生前端壓力增量，在局部情況下沿鴨舵范圍產(chǎn)生非均勻變化。同時控制面位于航空器前部，其操縱效率更高；在超聲速情況下，航空器頭部直接“扳動激波”獲得氣動力更大；氣動布局結(jié)構(gòu)簡單、氣動特性較好；航空器阻力較小。
【IPC分類】B64C30-00, B64C13-00
【公開號】CN104627355
【申請?zhí)枴緾N201410730010
【發(fā)明人】朱政光, 戴存喜, 李可, 鄭強(qiáng), 胡寒棟, 時圣波, 章少然, 趙成澤, 李奧, 宋一凡, 康博翼
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月1日