[發明專利]一種適用于無人機的舵面差分驅動機構

有效

• 申請號: 201510536637.7
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105151278B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 宋春雨;彭波;王悅;張濤;賈磊;穆星科;徐方舟;孔文秦;張慶利;王濤;石小亮
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B64C13/28
• 分類號: B64C13/28;B64C13/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種舵面差分驅動機構。

背景技術

無人機左、右副翼對稱布置于左、右機翼后緣，用于調節無人機飛行姿態，當左、右副翼中立時，無人機平飛；當左、右副翼反向偏轉(差動)時，無人機滾轉。驅動機構作為副翼的機械傳動裝置，一方面連接動力源電動舵機，另一方面連接執行構件副翼舵面，將電動舵機的旋轉運動轉換為副翼繞舵軸的偏轉運動。根據無人機飛行姿態控制需求，左、右副翼僅用于控制飛行器滾轉，驅動機構需對左、右副翼進行差分驅動，即左、右副翼反向等速偏轉，且左、右副翼驅動機構共用同一動力源，并要求左、右副翼運動過程中具有良好的同步性；同時受制于電動舵機輸出轉角與副翼偏轉角的限制，要求驅動機構具有傳動比為1的線性等速傳動特性。

目前無人機副翼驅動機構多采用兩套平面連桿機構分別單獨驅動左、右副翼運動，兩套機構采用相同構型與原理，相互獨立互不干擾，通過控制左、右驅動電機反向運動實現左、右副翼的差分運動。這個驅動方式機構形式較為簡單，但是存在左、右副翼運動不同步的問題，左、右副翼可能出現運動相對滯后或是同一時刻偏轉角度不一致的問題，同時兩套機構的控制系統也更為復雜，成本也更高。

在差分驅動方面應用較多的是齒輪傳動，采用齒輪傳遞可保證左右機構運動的同步性，同時效率也較高，但是要求較高的制造和安裝精度，應用成本較高，且不適宜遠距離兩軸間的傳動。

在空間機構的應用方面，葛明在文獻《RSSR空間連桿四軸聯動電動舵機研究》中提出了一種基于滾珠絲杠與空間連桿相結合的四軸聯動副翼驅動方案，傳動裝置一級減速為滾珠絲杠，二級為四RSSR(R表示旋轉副，S表示球副)空間連桿組合機構，由于采用兩級傳遞，效率較低，且實現的是四個導彈控制舵的同向偏轉，沒有達到差分驅動的目的。

邵立明、宋筆峰、楊淑利等在文獻《一種微型撲翼飛機機翼的驅動機構》中發明了一種采用渦輪蝸桿機構減速，兩套對稱布置于渦輪蝸桿機構的空間四連桿機構的驅動裝置，實現撲翼飛機機翼的上下撲動。同樣由于采用兩級傳遞，傳遞效率不高，且實現的是機翼的上下撲動，與無人機副翼繞軸旋轉的目的相差較遠。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適用于無人機的舵面差分驅動機構，采用雙RSSR空間四連桿組合機構實現了對左副翼、右副翼舵面的差分驅動，解決了左副翼、右副翼運動的同步問題，實現了左副翼、右副翼的等速傳動，同時降低了對加工精度及工裝的要求，節約制造成本。

本發明所采用的技術方案是：一種適用于無人機的舵面差分驅動機構，包括：共用模塊、左副翼驅動機構模塊和右副翼驅動機構模塊；共用模塊包括機翼主梁、電動舵機、舵機座、雙輸出舵機連桿；電動舵機通過舵機座固定于機翼主梁上；雙輸出舵機連桿為桿狀，中心有通孔，兩側分別有安裝孔，雙輸出舵機連桿在中心位置與電動舵機的輸出軸相連且固定安裝在舵機座和機翼主梁的上方；左副翼驅動機構模塊包括左側連桿、左側舵軸連桿、左側軸承座、左副翼舵軸及活動連接裝置；右副翼驅動機構模塊包括右側連桿、右側舵軸連桿、右側軸承座、右副翼舵軸及活動連接裝置；雙輸出舵機連桿一端通過活動連接裝置與左側連桿連接，另一端通過活動連接裝置與右側連桿連接；左側連桿未與雙輸出舵機連桿連接的一端通過活動連接裝置與左側舵軸連桿連接，左側連桿位于機翼主梁的上方，左副翼舵軸垂直于左側舵軸連桿；左副翼舵軸穿過左側軸承座與左側舵軸連桿相連，左側軸承座固定于機翼主梁上，支撐左副翼舵軸及左側舵軸連桿，左副翼舵軸與左副翼連接；右側連桿未與雙輸出舵機連桿連接的一端通過活動連接裝置與右側舵軸連桿連接，右側連桿位于機翼主梁的上方，右副翼舵軸垂直于右側舵軸連桿；右副翼舵軸穿過右側軸承座與右側舵軸連桿相連，右側軸承座固定于機翼主梁上，支撐右副翼舵軸及右側舵軸連桿，右副翼舵軸與右副翼連接；電動舵機驅動雙輸出舵機連桿擺動，雙輸出舵機連桿通過左側連桿、左側舵軸連桿帶動左副翼舵軸旋轉，使左副翼發生偏轉，同時雙輸出舵機連桿通過右側連桿、右側舵軸連桿帶動右副翼舵軸反方向旋轉，使右副翼相對于左副翼反向偏轉。

所述雙輸出舵機連桿的長度L₄、左側舵軸連桿或右側舵軸連桿的長度L₆滿足關系式：L₄＝2L₆。

所述活動連接裝置為球頭桿端關節軸承。

所述左側連桿或右側連桿兩端的球頭桿端關節軸承的螺紋方向相反。