下备用接头连接装置及水平安定面配平作动器的安装结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种飞控系统的水平安定面配平作动器的接头连接，更具体地涉及将平尾盒段的备用连接接头与水平安定面配平作动器的下备用接头连接的下备用接头连接装置以及使用该下备用接头连接装置的水平安定面配平作动器的安装结构。


背景技术：

2.在飞机设计中，不但要保证给定寿命期间内的高可靠性安全飞行，
3.同时还要避免因结构发生严重疲劳损伤。水平安定面作动器是飞行控制系统的重要组成部分，它不仅能驱动水平安定面绕其旋转轴转动，来实现飞机的纵向配平，而且能为水平安定面提供支撑，抵消气动载荷产生在安定面旋转轴上的铰链力矩。
4.以往，基于民用飞机安全性架构的评估，民用飞机的水平安定面配平作动器若采用单传力路径是无法使失效概率小于10-9
，因此，为了提高民用飞机的安全性，确保水平安定面配平作动器的传力路径的失效概率低于10-9
，需要对传力路径进行冗余设计。
5.更具体来说，需要在以往作为单传力路径的主传力路径的基础上增设备用传力路径，在所述主传力路径正常工作时，载荷通过主传力路径承受而备用传力路径不承受载荷，而在所述主传力路径失效时，水平安定面配平作动器不再进行驱动工作，此时将水平安定面固定在失效前的最后指令位，并切换为由所述备用传力路径代替主传力路径来承受载荷，由此，相比于单传力路径时的失效概率，主传力路径和备用传力路径这两条路径均发生失效的概率要低得多，从而能大幅提高飞行的安全性能。
6.目前，主流机型的水平安定面配平作动器的下备用接头主要分为以下两种形式。
7.一种形式是如图5所示的下备用接头132a与下备用接头连接装置 400a设为一体的结构。如图5所示，一种形式的下备用接头132a的整体形状呈敞开的长方体盒体，在下备用接头132a的与平尾盒段的备用连接接头320a连接的侧面，以规定深度形成有凹槽132a1，该凹槽 132a1作为下备用接头连接装置400a而被用于与平尾盒段的备用连接接头320a连接，即，在一种形式中，下备用接头连接装置400a为一个凹槽化的设计。
8.该一种形式具有拆装简便的优点，但另一方面需要对平尾盒段的备用连接接头320a进行适配设计，即，因下备用接头132a中的凹槽 132a1的存在，平尾盒段的备用连接接头320a必须设计成与之匹配的凸出套轴，而使得部件的通用性下降。此外，由于下备用接头132a与下备用接头连接装置400a一体化，因此，在对下备用接头连接装置 400a进行检测及更换时，必须同时更换整个下备用接头132a，导致成本增加。再者，因在下备用接头132a的侧面以规定深度形成有凹槽 132a1，会使该下备用接头132a的承载能力下降，为避免这种情况，则不得不使下备用接头132a的厚度增加，由此导致水平安定面配平作动器整体的重量增加，还必须考虑这个因素来对平尾盒段的备用连接接头320a进行适配设计。
9.另一种形式的下备用接头132b与下主接头131b设为一体，或者换种说法，另一种形式的下连接机构不包括下备用接头，而使下主接头131b兼具备用接头132b的功能。如图6所示，下连接机构具有四个耳片，通过该四个耳片将下连接机构与平尾盒段连接，即，在另
一种形式中，不存在下备用接头连接装置。
10.该另一种形式由于下主接头131b和下备用接头132b合二为一，并设计为具有四个耳片，与下连接机构连接的平尾盒段的主结构接头 310b和备用连接接头320b也必须相应地设计为主备一体(合二为一) 的结构，因此，存在拆装不方便的技术问题。此外，该另一种形式中由于加强了下主接头131b的余度设计，而不包括下备用接头，使主备接头合二为一，因此，在保证强度情况下，会增加水平安定面配平作动器的下接头的体积和重量，从而增加安装空间和经济成本。另外，若四个耳片中的一个或者多个耳片发生损坏时，则需要更换整个下连接机构，增加了更换的时间和成本。
11.因此，如何设计一种下备用接头连接装置以及使用该下备用接头连接装置的水平安定面配平作动器的安装结构，具有拆装简便、更换成本低、可靠性高的优点，并且不会使下连接机构、进而使水平安定面配平作动器的重量增加，能减少甚至能避免对平尾盒段的备用连接接头进行不必要的适配设计便成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

12.本实用新型为了解决上述问题而作，其一个目的在于提供一种下备用接头连接装置，该下备用接头连接装置的结构设计简单，能有效利用安装空间，拆装简便，更换成本低，可靠性高。
13.本实用新型的另一个目的在于提供一种使用了前述下备用连接接头连接装置的水平安定面配平作动器的安装结构，能在水平安定面配平作动器的主传力路径失效后，可靠地利用备用传力路径承受载荷，并且能防止水平安定面配平作动器的重量不必要增加，同时能减少甚至能避免对平尾盒段的备用连接接头进行不必要的适配设计。
14.基于上述一个目的，本实用新型提供一种下备用接头连接装置，用于将水平安定面配平作动器与平尾盒段装配连接，包括：轴肩，所述轴肩具有供所述水平安定面配平作动器的下主接头连接装置穿过的孔；第一承力轴段，所述第一承力轴段以与供所述下主接头连接装置穿过的所述孔同轴设置的方式从所述轴肩的一个主面突出设置；以及第二承力轴段，所述第二承力轴段以与供所述下主接头连接装置穿过的所述孔同轴设置的方式从所述轴肩的另一个主面突出设置，在所述轴肩的周缘处通过紧固件将所述下备用接头连接装置安装于所述平尾盒段的备用连接接头并固定。
15.通过在下备用接头连接装置的轴肩的一个主面设置有第一承力轴段并在另一个主面设置有第二承力轴段，能通过各个承力轴段来增强下备用接头的承载能力，从而无需另外增加厚度便能确保相互装配时的装配强度，可靠性高。
16.优选的是，所述第一承力轴段用于穿过所述平尾盒段的备用连接接头的第一定位孔，所述第二承力轴段用于穿过所述水平安定面配平作动器的下备用接头的第二定位孔。
17.根据上述结构，在安装时可以将第一承力轴段插入备用连接接头的第一定位孔，并且将第二承力轴段插入下备用接头的第二定位孔，这样一来可以保证备用连接接头、下备用接头以及下备用接头连接装置的同轴度，更加便于安装且节省安装空间。
18.优选的是，在所述轴肩的周缘以规定间隔开设有多个贯穿主面的定位安装孔，所述定位安装孔供所述紧固件穿过。
19.根据上述结构，通过在轴肩设置多个定位安装孔以供紧固件穿过，可以使下备用
接头连接装置能拆卸地安装于水平安定面配平作动器的下备用接头，因此，在对下备用接头连接装置进行检测及更换时，只需要将下备用接头连接装置拆除即可，无需整体更换下备用接头，更换成本低，能根据实际设计与安装工况灵活装配，并且能能有效利用安装空间，拆装简便。
20.优选的是，所述第一承力轴段和/或所述第二承力轴段的内径与供所述下主接头连接装置穿过的所述孔的孔径相同。
21.根据上述结构，通过使第一承力轴段和/或第二承力轴段的内径与供下主接头连接装置穿过的孔的孔径相同，可以便于制造下备用接头连接装置。
22.基于上述另一个目的，本实用新型提供一种水平安定面配平作动器的安装结构，所述水平安定面配平作动器包括下连接机构，所述下连接机构具有下主接头和下备用接头，所述下连接机构的所述下主接头通过下主接头连接装置而与飞机的平尾盒段的主结构接头装配连接，以实现主传力路径，所述下连接机构的所述下备用接头通过如上所述的下备用接头连接装置而与飞机的所述平尾盒段的备用连接接头装配连接，以在所述主传力路径失效时实现备用传力路径。
23.根据上述结构，可以在主传力路径失效时通过备用传力路径来承载载荷，因此能降低水平安定面配平作动器的传力路径的失效概率。
24.优选的是，所述备用连接接头设置在所述下备用接头及所述下备用接头连接装置与所述平尾盒段之间，所述备用连接接头具有供所述下备用接头连接装置的所述第一承力轴段穿过的第一定位孔，所述下备用接头连接装置的所述第一承力轴段隔着备用连接接头侧垫圈而与所述备用连接接头的所述第一定位孔配合。
25.根据上述结构，在保证了下备用接头连接装置和备用接头连接装置的同轴度的状态下使下备用接头连接装置能拆卸地安装于备用连接接头，因此，在对下备用接头连接装置进行检测及更换时，只需要将下备用接头连接装置拆除即可，无需整体更换下备用接头，更换成本低，能根据实际设计与安装工况灵活装配。
26.优选的是，所述水平安定面配平作动器的所述下备用接头具有供所述下备用接头连接装置的所述第二承力轴段穿过的第二定位孔，所述下备用接头连接装置的所述第二承力轴段隔着下备用接头侧垫圈而与所述下备用接头的第二定位孔配合。
27.根据上述结构，在保证了下备用接头连接装置和水平安定面配平作动器的下备用接头的同轴度的状态下使下备用接头连接装置能拆卸地在下备用接头的外侧安装于下备用接头，因此，可以避免下备用接头内侧安装空间不足、拆装难度大的问题，能灵活地进行装配。
28.优选的是，所述下备用接头连接装置通过所述第二承力轴段与所述第二定位孔的配合而抵靠于所述下备用接头。
29.进一步优选的是，所述平尾盒段的所述备用连接接头通过所述第一承力轴段与所述第一定位孔的配合而抵靠于所述下备用接头连接装置，并且通过所述紧固件与所述下备用接头连接装置紧固连接。
30.根据上述结构，通过使第一承力轴段、第二承力轴段插入备用连接接头的第一定位孔和下备用接头的第二定位孔，并在确保同轴度后，使用紧固件便能将平尾盒段的备用连接接头与下备用接头连接装置及水平安定面配平作动器的下备用接头固定并装配，因
此，能有效利用安装空间，拆装简便。此时，紧固件仅起到连接功能，并不用于传递载荷，因此，对紧固件的选择无特殊要求。
31.优选的是，所述平尾盒段的所述备用连接接头所在的区域与所述平尾盒段的所述主结构接头所在的区域不重叠，在一个位置处，所述下主接头连接装置穿过所述主结构接头的定位孔而使所述水平安定面配平作动器的所述下主接头和所述下备用接头与所述平尾盒段的所述主结构接头装配连接，在不同于所述一个位置的另一个位置处，所述下备用接头连接装置穿过所述平尾盒段的所述备用连接接头的第一定位孔而使所述水平安定面配平作动器的仅所述下备用接头与所述平尾盒段的所述备用连接接头装配连接。
32.根据上述结构，能实现上连接机构和下连接机构均为主备模式的水平安定面配平作动器，从而在主传力路径失效时，使上连接机构和下连接机构分别通过备用传力路径与飞机的后机身、平尾盒段连接。
附图说明
33.图1是表示本实用新型的、具有双传力路径的水平安定面配平作动器的整体结构的示意图。
34.图2是表示本实用新型的下备用接头连接装置的结构的示意图。
35.图3是表示通过本实用新型的下备用接头连接装置使水平安定面配平作动器的下备用接头与平尾盒段的备用连接接头安装的示意分解立体图。
36.图4是表示通过本实用新型的下备用接头连接装置完成了水平安定面配平作动器的下备用接头与平尾盒段的备用连接接头的安装的示意结构图。
37.图5是现有技术中的与下备用接头连接装置设为一体的一种形式的下备用接头的示意图。
38.图6是现有技术中的与下主接头设为一体的另一种形式的下备用接头的示意图。
39.(符号说明)
40.100 水平安定面配平作动器
41.110 滚珠螺杆
42.120 上连接机构
43.121 上主接头
44.122 上备用接头
45.130 下连接机构
46.131 下主接头
47.132 下备用接头
48.1321 定位孔
49.133 销轴
50.140 传动机构
51.200 后机身连接结构
52.210 主耳片
53.220 备用耳片
54.230 底面
55.300 平尾盒段
56.310 主结构接头
57.320 备用连接接头
58.321 定位孔
59.322 定位安装孔
60.323 连接孔
61.324 连接件
62.400 下备用接头连接装置
63.410 轴肩
64.411 孔
65.412 定位安装孔
66.420 第一承力轴段
67.430 第二承力轴段
68.w1 下备用接头侧垫圈
69.w2 备用连接接头侧垫圈
70.b 紧固件
具体实施方式
71.以下，参考图1，对本实用新型的水平安定面配平作动器100的安装结构进行说明。图1是表示本实用新型的、具有双传力路径的水平安定面配平作动器100的安装结构的示意图。
72.如图1所示，本实用新型的水平安定面配平作动器100包括滚珠螺杆110、上连接机构120、下连接机构130、传动机构140，上连接机构120和下连接机构130均设计为主备模式，即上连接机构120具有上主接头121和上备用接头122，下连接机构130具有下主接头131 和下备用接头132，通过上主接头121和下主接头131实现主传力路径，并且通过上备用接头122和下备用接头132实现备用传力路径。
73.另外，如图1所示，上连接机构120的上主接头121与飞机的后机身的主耳片210连接，上连接机构120的上备用接头122与飞机的后机身的备用耳片220连接。下连接机构130的下主接头131通过作为下主接头连接装置的销轴133而与飞机的平尾盒段300(参见图3、图 4)的主结构接头310装配连接，下连接机构130的下备用接头132通过下备用接头连接装置400而与飞机的平尾盒段300的备用连接接头 320装配连接，由此能够在上主接头121或下主接头131(即，主传力路径)失效时，利用上备用接头122和下备用接头132(即，备用传力路径)来与飞机的后机身及飞机的平尾盒段300连接。
74.另外，在上连接机构120中，如图1所示，上主接头121和上备用接头122均同轴地设置于沿着上下方向延伸的滚珠螺杆110，而上备用接头122在竖直方向上(图1中为上下方向)上相比于上主接头121 设置得更靠近后机身连接机构200一侧，并且上备用接头122相邻地设置于上主接头121上。另外，考虑到与后述的后机身连接结构200 (例如，主耳片210、备用耳片220)的安装，将上备用接头122设计为与上主接头121相比，图1中的左右方向上的尺寸更小。
75.飞机的后机身包括与前述的上连接机构120连接的后机身连接结构 200，在图1中，后机身连接结构200仅示意性地示出了主耳片210和备用耳片220。如图1所示，后机身连接结构200是从前方观察呈大致u字形的结构，并且具有：底面230；从底面230的两端侧立起的的一对主耳片210；以及从底面230的中间立起的一对备用耳片220。主耳片210和备用耳片220均关于中心轴线o对称地设置。
76.上主接头121在由后机身连接结构200的主耳片210围起的空间内与主耳片210连接，而上备用接头122在由后机身连接结构200的一对备用耳片220围起的空间内与备用耳片220连接。应当注意的是，虽然在图1的视图中一对备用耳片220围起的空间看上去位于一对主耳片210围起的空间内，但实际上一对备用耳片220围起的空间与一对主耳片210围起的空间不重叠，在一个位置处，上主接头121(和上备用接头122)进入到一对主耳片210围起的空间内，而在另一个位置处，仅上备用接头122进入到一对备用耳片220围起的空间内。同时，虽然上主接头121和上备用接头122看上去一体地连接到滚珠螺杆110，但是实际上上主接头121和上备用接头122是独立分开的结构，分别单独连接到滚珠螺杆110。
77.此外，一对备用耳片220间的间距比上备用接头122的宽度大，但比上主接头121的宽度小，由此，在传力连接时能通过仅插入上备用接头122来实现备用传力路径，从而可靠地区分是主传力路径和备用传力路径。
78.另外，一对主耳片210的立起高度比一对备用耳片220的立起高度高，由此，能确保上主接头121可靠地插入到一对主耳片210围起的空间内，提高主传力路径的传力连接时的插入可靠性。
79.另外，在下连接机构130中，如图1所示，下主接头131和下备用接头132均同轴地安装于沿着上下方向延伸的滚珠螺杆110，并且接头方向垂直于上下方向。上述下主接头131在中心贯穿有与其连接的作为下主接头连接装置的销轴133，而上述下备用接头132在左右方向的两端侧设置有能供销轴133贯穿的下备用接头连接装置400。
80.平尾盒段300包括与下连接机构连接的平尾连接结构，图1中仅示出了平尾连接结构的主结构接头310和备用连接接头320，其中，备用连接接头320位于比主结构接头310更靠近下连接机构130的一侧，并且在主结构接头310的与作为下主接头连接装置的销轴133相对应的位置处设置有供销轴133穿过的定位孔(未图示)，而在备用连接接头320的与下备用接头连接装置400相对应的位置处也设置供下备用接头连接装置400穿过的第一定位孔321。
81.下主接头131通过销轴133连接到平尾盒段300的主结构接头310，
82.而下备用接头132通过下备用接头连接装置400连接到平尾盒段300 的备用连接接头320。应当注意的是，虽然在图1的视图中备用连接接头320与主结构接头310同轴设置，且备用连接接头320所在的区域位于主结构接头310所在的区域内，但实际上备用连接接头320所在的区域与主结构接头310所在的区域不重叠，在一个位置处，轴销 133穿过主结构接头310的定位孔而使下主接头131与主结构接头310 装配连接，而在另一个位置处，下备用接头连接装置400穿过备用连接接头320的第一定位孔321而使仅下备用接头132与备用连接接头 320装配连接。同时，虽然下主接头131和下备用接头132看上去一体地连接到滚珠螺杆110，但是实际上下主接头131和下备用接头 132是独立分开的结构，分别单独连接到滚珠螺杆110。
83.本实用新型的水平安定面配平作动器100的下连接机构130与平尾盒段300的动作方式如下：由未图示的马达驱动传动机构140动作，使与该传动机构140螺纹连接的滚珠螺杆110转动，从而使固定于滚珠螺杆110的下主接头131(若下主接头131失效，则为下备用接头132)沿着上下方向移动；伴随于此，使相对于下主接头131(若下主接头131失效，则为下备用接头132)能围绕中心轴线o旋转地连接的平尾盒段300的主结构接头310(若下主接头131失效，则使用备用连接接头320)一边上下移动一边旋转，从而对未图示的与平尾盒段300连接(例如通过铰链连接)的水平安定面的倾斜角度进行调节，以实现飞机的平稳飞行。
84.以下，参照图2对本实用新型的下备用接头连接装置400进行说明，并且同时参照图3和图4，对通过下备用接头连接装置400使水平安定面配平作动器100的下连接机构130的下备用接头132与平尾盒段 300的备用连接接头320的安装方式进行说明。图2是表示本实用新型的下备用接头连接装置400的结构的示意图。
85.如图2所示，本实用新型的下备用接头连接装置400具有：轴肩 410，该轴肩410具有供作为下主接头连接装置的销轴133穿过的孔 411；第一承力轴段420，该第一承力轴段420以与供销轴133穿过的孔411同轴设置的方式从轴肩410的一个主面突出设置；以及第二承力轴段430，该第二承力轴430以与供销轴133穿过的孔411同轴设置的方式从轴肩410的另一个主面突出设置。
86.在图2中，第一承力轴段420和第二承力轴段430的内径与供销轴 133穿过的孔411的孔径相同。第一承力轴段420用于穿过位于下备用接头连接装置400的一个主面一侧的平尾盒段300的备用连接接头 320的第一定位孔321，第二承力轴段430用于穿过位于下备用接头连接装置400的另一个主面一侧的水平安定面配平作动器100的下备用接头132的第二定位孔1321。
87.图3是表示通过本实用新型的下备用接头连接装置400使水平安定面配平作动器100的下备用接头132与平尾盒段300的备用连接接头 320安装的示意分解立体图，图4是表示通过本实用新型的下备用接头连接装置400完成了水平安定面配平作动器100的下备用接头132 与平尾盒段300的备用连接接头320的安装的示意结构图。
88.在图3和图4中示出了下备用接头132、下备用接头连接装置400 (参见图3)、平尾盒段300以及平尾盒段300所具有的左右一对备用连接接头320。
89.更具体来说，每一个备用连接接头320设置在下备用接头132(及下备用接头连接装置400)与平尾盒段300之间，并具有朝平尾盒段 300一侧以呈大致v字形张开的一对腿部，该一对腿部分别通过将连接件324(例如销轴)插入连接孔323而连接到平尾盒段300的上下两端。每一个备用连接接头320在下备用接头132一侧呈圆环形，并具有供下备用接头连接装置400的第一承力轴段420穿过的前述第一定位孔321。
90.如图2所示，在下备用接头连接装置400的轴肩410的周缘以规定间隔开设有多个贯穿主面的定位安装孔412(在图2中示出为四个)。另外，如图3和图4所示，在平尾盒段300的备用连接接头320的对应位置处也同样以规定间隔开设有多个定位安装孔322(在图3、图4 中示出为四个)。
91.如图3所示，在通过下备用接头连接装置400进行水平安定面配平作动器100的下备用接头132与平尾盒段300的备用连接接头320的安装时，首先使下备用接头连接装置400的第二承力轴段430隔着下备用接头侧垫圈w1而与下备用接头132的第二定位孔1321配合，
并且使下备用接头连接装置400的第一承力轴段420隔着备用连接接头侧垫圈w2而与备用连接接头320的第一定位孔321配合。接着，调整下备用接头连接装置400的位置，以使供销轴133穿过的孔411与备用连接接头320的第一定位孔321和下备用接头132的第二定位孔 1321对准，并且使下备用接头连接装置400的定位安装孔412与备用连接接头320的定位安装孔322对准。在确保了同轴度之后，通过将紧固件b(例如螺栓等)穿过形成于备用连接接头320的多个定位安装孔322以及形成于轴肩410周缘的多个定位安装孔412，从而将平尾盒段300的备用连接接头320与下备用接头连接装置400固定并进一步将两者压靠至水平安定面配平作动器100，由此如图4所示实现了平尾盒段300的备用连接接头320与下备用接头132装配连接。
92.根据下备用接头连接装置400的上述结构，由于在下备用接头连接装置400的轴肩410的两个主面侧均设置有承力轴段(第一承力轴段420、第二承力轴段430)，因此，无需另外增加厚度便能确保相互装配时的装配强度，可靠性高。
93.同时，由于下备用接头连接装置400能拆卸地安装于水平安定面配平作动器100的下备用接头132，因此，在对下备用接头连接装置400进行检测及更换时，只需要将下备用接头连接装置400 拆除即可，无需整体更换下备用接头132，更换成本低，能根据实际设计与安装工况灵活装配。
94.另外，通过使承力轴段(第一承力轴段420、第二承力轴段 430)隔着垫圈插入定位孔(备用连接接头320的第一定位孔321和下备用接头132的第二定位孔1321)，并在确保同轴度后，使用紧固件b便能将平尾盒段300的备用连接接头320与下备用接头连接装置400及水平安定面配平作动器100的下备用接头132固定并装配，因此，能有效利用安装空间，拆装简便。此时，紧固件b仅起到连接功能，并不用于传递载荷，因此，对紧固件b的选择无特殊要求。
95.再者，由于利用了本实施方式的下备用接头连接装置400，使得用于与水平安定面配平作动器100相装配连接的平尾盒段300的备用连接接头320只要具有第一定位孔321和定位安装孔322即可，因此，能减少甚至能避免对平尾盒段300的备用连接接头320进行不必要的适配设计，适用范围广。
96.虽然以上结合了较佳实施例对本实用新型的结构和工作原理进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本实用新型进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本实用新型的权利要求书所要求的范围之内。
97.在本实施方式中，虽然如图2所示，第一承力轴段420和第二承力轴段430的内径与供销轴133穿过的孔411的孔径相同，但是不限定于此，也可以是第一承力轴段420的内径和孔411的孔径相同或者第二承力轴段430的内径和孔411的孔径相同，或者也可以是第一承力轴段420和第二承力轴段430的内径与孔411的孔径均不相同。
98.在本实施方式中，虽然每一个备用连接接头320在下备用接头132 一侧呈圆环形，但是不限定于此，也可以呈三角形、四边形等其他形状。
99.在本实施方式中，使下备用接头连接装置400的第二承力轴段430 隔着下备用接头侧垫圈w1而与下备用接头132的第二定位孔1321配合，并且使下备用接头连接装置400的第一承力轴段420隔着备用连接接头侧垫圈w2而与备用连接接头320的第一定位孔321配
合，但是不限定于此，也可以是第二承力轴段430直接与下备用接头132的第二定位孔1321配合，或者第一承力轴段420直接与备用连接接头 320的第一定位孔321配合。