一种微型三轴承矢量喷管的传动结构及其控制方法技术

技术编号:20651238 阅读:27 留言:0更新日期:2019-03-23 05:16
本发明专利技术公开了一种微型三轴承矢量喷管的传动结构及其控制方法,传动结构包括轴对称矢量喷管和矢量喷管牵引控制机构;轴对称矢量喷管包括喷管前段、喷管中段、喷管后段和喷管末段;矢量喷管牵引控制机构包括喷管前后段牵引连接机构、喷管中段牵引机构和喷管末段牵引机构。本发明专利技术采用线牵引方式,而线牵引部件可以固定安装在固定翼无人机的机体上,因此一方面大大降低了轴对称矢量喷管的制造复杂程度,另一方面可以实现轻量化和降低功耗,再一方面可以实现轴对称矢量喷管旋转变形复杂动作的极大简化,使微型矢量喷口的实用化成为了可能,实现解决在电池容量一定的情况下固定翼无人机飞行距离较短的问题和固定翼无人机起飞要求较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微型三轴承矢量喷管的传动结构及其控制方法
本专利技术涉及一种传动结构及其控制方法,具体是一种针对固定翼无人机的微型三轴承矢量喷管的传动结构及其控制方法,属于固定翼无人机

技术介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按用途可分为军用和民用,无人机在民用方面目前在航拍、农业、微型自拍、快递运输、灾难救援、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域广泛应用,大大的拓展了无人机本身的用途。无人机按飞行平台构型可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。民用小型无人机多以固定翼无人机和旋翼无人机为主。旋翼无人机是含直升机和类似直升机功能的无人机,主要靠顶部螺旋桨式产生升力,机翼结构复杂、但机动能力强,可满足特殊需要,由于螺旋桨式飞机具有稳定性极强、易于操控的优点,因此现在以大疆为首的无人机机制造企业均以旋翼无人机为主。而固定翼无人机是将产生升力的机翼固定平伸在机体两侧,固定翼无人机的巨大优点是搜索范围大、节省能源,据测算相同的电机驱动并配以相同的2000mAh的电池,旋翼无人机能只能飞行30分钟、而固定翼无人机能飞行90分钟,但由于固定翼无人机由于需要跑道与空旷场所的严格使用条件而受到使用限制。固定翼无人机的垂直起降方式可以极大放宽固定翼无人机的使用限制。目前固定翼无人机垂直起降通常是利用旋转电机的方式进行垂直起降,但是这种外露式的螺旋桨使无人机的安全性大大降低;还有类似美国F35战斗机的轴对称矢量喷管的结构,即在轴对称矢量喷管的各个关节处加设主动齿轮和从动齿圈结构、通过控制主动齿轮的旋转带动从动齿圈旋转实现矢量喷管的喷射方向变化,但由于驱动电机、主动齿轮和从动齿圈的设置大大增加了轴对称矢量喷管的重量、无法解决矢量喷管的轻量化问题,因此造成现有的采用轴对称矢量喷管结构的固定翼无人机通常续航能力大打折扣。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本专利技术提供一种微型三轴承矢量喷管的传动结构及其控制方法,能够在实现固定翼无人机垂直起降的前提下解决矢量喷管的轻量化问题,进而实现增加固定翼无人机的续航能力。为实现上述目的,本微型三轴承矢量喷管的传动结构包括轴对称矢量喷管和矢量喷管牵引控制机构;所述的轴对称矢量喷管包括喷管前段、喷管中段、喷管后段和喷管末段,喷管前段、喷管中段和喷管后段均是纵截面为椭圆形的管型结构、且椭圆形满足{长轴×cos22.5°=短轴}此条件,喷管末段是纵截面为圆形的管型结构,喷管前段的前端具有纵截面为圆形的缩口喷口结构,喷管前段的后端面是与喷管前段的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管中段的前端面和后端面均是与喷管中段的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构、且喷管中段的前端面的中心线和后端面的中心线空间相交设置,喷管后段的前端面是与喷管后段的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管前段的后端面与喷管中段的前端面之间通过滚动轴承结构连接,喷管中段的后端面与喷管后段的前端面之间通过滚动轴承结构连接,喷管末段包括同轴设置的前旋转段和后固定段,喷管后段的后端与喷管末段前旋转段的前端圆滑过渡固定连接,喷管末段后固定段固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段前旋转段的后端面通过沿其周向方向设置的滚动轴承结构与喷管末段后固定段的前端面安装连接;所述的矢量喷管牵引控制机构包括喷管前后段牵引连接机构、喷管中段牵引机构和喷管末段牵引机构;喷管前后段牵引连接机构包括至少两根喷管前后段固定线,一根喷管前后段固定线的一端固定安装在喷管前段的后端面顶端、另一端固定安装在喷管后段的前端面底端,另一根喷管前后段固定线的一端固定安装在喷管前段的后端面底端、另一端固定安装在喷管后段的前端面顶端;喷管中段牵引机构包括两根喷管中段牵拉线和两件喷管中段线牵引部件,两根喷管中段牵拉线和两件喷管中段线牵引部件均相对于喷管末段的中轴线左右对称设置,两件喷管中段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管中段线牵引部件包括喷管中段牵引电机和与喷管中段牵引电机安装连接的喷管中段牵引绞盘,两根喷管中段牵拉线的一端均固定安装在喷管中段的顶端或顶端,两根喷管中段牵拉线的另一端分别固定缠绕在两件喷管中段线牵引部件的喷管中段牵引绞盘上;喷管末段牵引机构包括两根喷管末段牵拉线和两件喷管末段线牵引部件,两根喷管末段牵拉线和两件喷管末段线牵引部件均相对于喷管末段的中轴线左右对称设置,两件喷管末段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段线牵引部件包括喷管末段牵引电机和与喷管末段牵引电机安装连接的喷管末段牵引绞盘,两根喷管末段牵拉线的一端均固定安装在喷管末段前旋转段的顶端或底端,两根喷管末段牵拉线的另一端分别固定缠绕在两件喷管末段线牵引部件的喷管末段牵引绞盘上。作为本专利技术的进一步改进方案,喷管末段的后固定段上还设有沿其径向方向左右对称伸出设置的引流管,引流管的端部具有向下弯折的喷口结构,引流管的根部与喷管末段的后固定段贯通连接、且贯通连接位置设有包括启闭控制部件的引流盖板。作为本专利技术的一种实施方式,引流盖板的启闭控制部件是同矢量喷管牵引控制机构的牵引控制结构。作为本专利技术的进一步改进方案,滚动轴承结构包括前连接凸环、后连接凸环和连接定位环;前连接凸环是与喷管前段的后端面、或喷管中段的后端面、或喷管末段前旋转段的后端面为一体结构的凸环结构,后连接凸环是与喷管中段的前端面、或喷管后段的前端面、或喷管末段后固定段的前端面为一体结构的凸环结构,连接定位环是配合套接在前连接凸环和后连接凸环上的环形结构,连接定位环的前端和/或后端设有沿其径向方向向内弯折的贴合部,贴合部的后端面和/或前端面与前连接凸环的前端面和/或后连接凸环的后端面贴合连接,前连接凸环和后连接凸环通过连接定位环扣合贴合连接,连接定位环通过定位部件定位在管壁上,前连接凸环的后端面和后连接凸环的前端面上均设有对应配合设置的内凹半圆凹槽,连接定位环贴合部与前连接凸环的贴合面、和/或连接定位环贴合部与后连接凸环的贴合面上设有对应配合设置的内凹半圆凹槽,内凹半圆凹槽内均设有配合的滚珠。作为本专利技术的进一步改进方案,喷管中段牵拉线、喷管末段牵拉线的外部均设有钢丝套管,且钢丝套管沿牵拉走向通过定位部件定位在管壁上。作为本专利技术的一种实施方式,喷管中段牵拉线、喷管末段牵拉线是碳素线。一种微型三轴承矢量喷管传动结构的控制方法,采用喷管前后段牵引连接机构、喷管中段牵引机构和喷管末段牵引机构的线牵引方式控制喷管中段和喷管末段的前旋转段的旋转方向实现改变喷管前段的喷射方向。具体的控制方法:同时控制左右对称设置的喷管中段牵引电机一个正转一个反转、带动左右对称设置的喷管中段牵引绞盘一个正转一个反转,同时控制左右对称设置的喷管末段牵引电机一个正转一个反转、带动左右对称设置的喷管末段牵引绞盘一个正转一个反转,喷管中段牵引绞盘一个正转一个反转过程中带动左右对称设置的喷管中段牵拉线牵拉喷管中段进行正方向旋转、喷管末段牵引绞盘一个正转一个反转过程中带动左右对称设置的喷管末段牵拉线牵拉喷管末段的前旋转段连同喷管后段一起进行反方向旋转,喷管后段反方向进行旋转的过程中通过喷管前后段固定线带动喷管前段同步反本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种微型三轴承矢量喷管的传动结构,包括轴对称矢量喷管,轴对称矢量喷管包括喷管前段(1)、喷管中段(2)、喷管后段(3)和喷管末段(4),喷管前段(1)、喷管中段(2)和喷管后段(3)均是纵截面为椭圆形的管型结构、且椭圆形满足{长轴×cos22.5°=短轴}此条件,喷管末段(4)是纵截面为圆形的管型结构,喷管前段(1)的前端具有纵截面为圆形的缩口喷口结构,喷管前段(1)的后端面是与喷管前段(1)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管中段(2)的前端面和后端面均是与喷管中段(2)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构、且喷管中段(2)的前端面的中心线和后端面的中心线空间相交设置,喷管后段(3)的前端面是与喷管后段(3)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管前段(1)的后端面与喷管中段(2)的前端面之间通过滚动轴承结构(9)连接,喷管中段(2)的后端面与喷管后段(3)的前端面之间通过滚动轴承结构(9)连接,喷管末段(4)包括同轴设置的前旋转段和后固定段,喷管后段(3)的后端与喷管末段(4)前旋转段的前端圆滑过渡固定连接,喷管末段(4)后固定段固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段(4)前旋转段的后端面通过沿其周向方向设置的滚动轴承结构(9)与喷管末段(4)后固定段的前端面安装连接;其特征在于,微型三轴承矢量喷管的传动结构还包括矢量喷管牵引控制机构,矢量喷管牵引控制机构包括喷管前后段牵引连接机构、喷管中段牵引机构和喷管末段牵引机构;喷管前后段牵引连接机构包括至少两根喷管前后段固定线(5),一根喷管前后段固定线(5)的一端固定安装在喷管前段(1)的后端面顶端、另一端固定安装在喷管后段(3)的前端面底端,另一根喷管前后段固定线(5)的一端固定安装在喷管前段(1)的后端面底端、另一端固定安装在喷管后段(3)的前端面顶端;喷管中段牵引机构包括两根喷管中段牵拉线(6)和两件喷管中段线牵引部件,两根喷管中段牵拉线(6)和两件喷管中段线牵引部件均相对于喷管末段(4)的中轴线左右对称设置,两件喷管中段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管中段线牵引部件包括喷管中段牵引电机和与喷管中段牵引电机安装连接的喷管中段牵引绞盘,两根喷管中段牵拉线(6)的一端均固定安装在喷管中段(2)的顶端或顶端,两根喷管中段牵拉线(6)的另一端分别固定缠绕在两件喷管中段线牵引部件的喷管中段牵引绞盘上;喷管末段牵引机构包括两根喷管末段牵拉线(7)和两件喷管末段线牵引部件,两根喷管末段牵拉线(7)和两件喷管末段线牵引部件均相对于喷管末段(4)的中轴线左右对称设置,两件喷管末段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段线牵引部件包括喷管末段牵引电机和与喷管末段牵引电机安装连接的喷管末段牵引绞盘,两根喷管末段牵拉线(7)的一端均固定安装在喷管末段(4)前旋转段的顶端或底端,两根喷管末段牵拉线(7)的另一端分别固定缠绕在两件喷管末段线牵引部件的喷管末段牵引绞盘上。...

【技术特征摘要】
1.一种微型三轴承矢量喷管的传动结构,包括轴对称矢量喷管,轴对称矢量喷管包括喷管前段(1)、喷管中段(2)、喷管后段(3)和喷管末段(4),喷管前段(1)、喷管中段(2)和喷管后段(3)均是纵截面为椭圆形的管型结构、且椭圆形满足{长轴×cos22.5°=短轴}此条件,喷管末段(4)是纵截面为圆形的管型结构,喷管前段(1)的前端具有纵截面为圆形的缩口喷口结构,喷管前段(1)的后端面是与喷管前段(1)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管中段(2)的前端面和后端面均是与喷管中段(2)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构、且喷管中段(2)的前端面的中心线和后端面的中心线空间相交设置,喷管后段(3)的前端面是与喷管后段(3)的中轴线呈22.5°夹角的斜面结构,喷管前段(1)的后端面与喷管中段(2)的前端面之间通过滚动轴承结构(9)连接,喷管中段(2)的后端面与喷管后段(3)的前端面之间通过滚动轴承结构(9)连接,喷管末段(4)包括同轴设置的前旋转段和后固定段,喷管后段(3)的后端与喷管末段(4)前旋转段的前端圆滑过渡固定连接,喷管末段(4)后固定段固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段(4)前旋转段的后端面通过沿其周向方向设置的滚动轴承结构(9)与喷管末段(4)后固定段的前端面安装连接;其特征在于,微型三轴承矢量喷管的传动结构还包括矢量喷管牵引控制机构,矢量喷管牵引控制机构包括喷管前后段牵引连接机构、喷管中段牵引机构和喷管末段牵引机构;喷管前后段牵引连接机构包括至少两根喷管前后段固定线(5),一根喷管前后段固定线(5)的一端固定安装在喷管前段(1)的后端面顶端、另一端固定安装在喷管后段(3)的前端面底端,另一根喷管前后段固定线(5)的一端固定安装在喷管前段(1)的后端面底端、另一端固定安装在喷管后段(3)的前端面顶端;喷管中段牵引机构包括两根喷管中段牵拉线(6)和两件喷管中段线牵引部件,两根喷管中段牵拉线(6)和两件喷管中段线牵引部件均相对于喷管末段(4)的中轴线左右对称设置,两件喷管中段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管中段线牵引部件包括喷管中段牵引电机和与喷管中段牵引电机安装连接的喷管中段牵引绞盘,两根喷管中段牵拉线(6)的一端均固定安装在喷管中段(2)的顶端或顶端,两根喷管中段牵拉线(6)的另一端分别固定缠绕在两件喷管中段线牵引部件的喷管中段牵引绞盘上;喷管末段牵引机构包括两根喷管末段牵拉线(7)和两件喷管末段线牵引部件,两根喷管末段牵拉线(7)和两件喷管末段线牵引部件均相对于喷管末段(4)的中轴线左右对称设置,两件喷管末段线牵引部件均固定安装在固定翼无人机的机体上,喷管末段线牵引部件包括喷管末段牵引电机和与喷管末段牵引电机安装连接的喷管末段牵引绞盘,两根喷管末段牵拉线(7)的一端均固定安装在喷管末段(4)前旋转段的顶端或底端,两根喷管末段牵拉线(7)的另一端分别固定缠绕在两件喷管末段线牵引部件的喷管末段牵引绞盘上。2.根据权利要求1所述的微型三轴承矢量喷管的传动结构,其特征在于,喷管末段(4)的后固定段上还设有沿其径向方向左右对称伸出设置的引...

【专利技术属性】
技术研发人员:李庆华蔡承政高峰杨玉贵张志镇
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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