一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构

本发明涉及一种机翼折叠展开机构，具体涉及一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，属于飞行器设计。

背景技术：

1、随着飞行器领域相关研究的不断深入，无人机技术不断迭代更新，无人机的军用市场和民用市场快速发展。与旋翼无人机相比，固定翼无人机具有更多的任务模态，具有更好的环境适应性，因此其在民用和军事领域均有可观的经济效益和广阔的发展前景。

2、随着民用无人机领域的快速发展和未来战争概念的不断扩展，对飞行器的环境适应性、用途多样性、经济性和快速部署性等提出了更高的要求。目前主要通过可折叠机翼的设计减小大展弦比飞机机翼的收纳空间，以达到方便储存、运输和快速投入战斗的效果。

3、可折叠机翼的主体是折叠展开机构，该类机构一般包括机翼折叠-展开功能的具体实现机构和驱动装置；该类机构主要实现的功能是：储存和运输时，使机翼能够进行尽可能大地折叠收纳，节约空间；执行任务时，将机翼展开到特定位置并进行固锁。

4、目前较多的具体实现机构主要可分为“同平面内折叠展开机构”和“不同平面内折叠展开机构”。“同平面内折叠展开机构”的机翼在折叠状态收纳于同一平面内，展开时直接在该平面内展开，这种机构需要保证折叠状态的机翼有宽度至少大于两个弦长的容纳空间，相对而言空间利用率较低，限制了机翼面积大小；“不同平面内折叠展开机构”的机翼不论是展开还是折叠状态都处于不同平面，在折叠/展开时每个机翼都在一个固定平面内旋转。这种机构虽然提高了空间利用率，但是由于机翼展开时处于不同平面，会对机身产生额外的滚转力矩，需要消耗一定的舵资源进行平衡，影响了飞行器的控制性能。

5、目前，部分“同平面内折叠展开机构”的机翼可以实现变后掠角的效果。后掠角是指机翼与机身轴线的垂线之间的夹角。具有后掠角的机翼相较于平直翼具有更好的高速飞行性能和更好的横向稳定性。具有可变后掠角机翼的飞行器具有更强的环境适应性，能够更好地满足多模态任务形式的需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，机翼可在不同平面内“层叠式”收纳、展开后机翼处于同平面内且可改变后掠角，以达到提高空间利用率，节省舵资源、提高环境与任务适应性的效果。

2、一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，包括：与机翼a对应的驱动组件a和传动组件a、与机翼b对应的驱动组件b和传动组件b；

3、所述驱动组件a和驱动组件b均包括折叠展开驱动单元和变掠角驱动单元；

4、所述驱动组件a中的折叠展开驱动单元用于带动所述传动组件a周向转动或轴向升降运动，当所述传动组件a轴向升降运动时，带动所述机翼a上升和下降，所述机翼a上升后，能够实现所述机翼a和机翼b的上下层叠设置；所述机翼a下降到位后，所述机翼a和机翼b位于同一水平面内；当所述传动组件a周向转动时，带动所述机翼a在水平面内转动以展开或折叠；

5、所述驱动组件b中的折叠展开驱动单元用于带动所述传动组件b周向转动，以带动所述机翼b在水平面内转动以展开或折叠；

6、所述变掠角驱动单元用于改变对应机翼的后掠角。

7、作为本发明的一种优选方式：所述折叠展开驱动单元包括：主电机和主电机直接驱动的蜗杆；

8、所述蜗杆一端与主电机的动力输出轴同轴相连，另一端通过蜗杆轴承支撑在轴承座上，所述轴承座安装在固定仓盖上；固定仓盖设置在飞行器机体上。作为本发明的一种优选方式：所述传动组件a包括：蜗轮a、外升降轴和内升降轴；

9、所述蜗轮a与所述驱动组件a中折叠展开驱动单元的蜗杆啮合传动；

10、所述内升降轴竖直设置，其下端通过轴承b支撑在固定盖仓内底面上，上端伸出蜗轮a中心孔部分具有外螺纹，所述蜗轮a转动时带动所述内升降轴同步转动；

11、所述外升降轴同轴套装在内升降轴外部，并通过内螺纹与内升降轴上的外螺纹螺纹配合；所述外升降轴上端通过轴承a支撑在固定盖仓上，所述轴承a通过端盖a安装在固定盖仓上；

12、所述端盖a具有向上延伸的圆筒部，所述外升降轴位于端盖a圆筒部内部分的外圆周面设置有凸起，对应端盖a圆筒部内圆周面设置有与凸起滑动配合的滑槽。作为本发明的一种优选方式：所述外升降轴下端外部设置有轴肩d，当所述外升降轴上升至所述凸起脱离端盖a的滑槽时，所述轴肩d抵住所述轴承a。

13、作为本发明的一种优选方式：所述端盖a圆筒部上端面设置有挡块a和挡块b，用于所述外升降轴的转动限位。

14、作为本发明的一种优选方式：所述传动组件b包括：蜗轮b和旋转轴；

15、所述蜗轮b与所述驱动组件b中折叠展开驱动单元的蜗杆啮合传动；

16、所述旋转轴竖直设置，下端通过轴承c支撑在固定盖仓上，上端通过轴承d支撑在固定盖仓上；所述蜗轮b转动时带动所述旋转轴同步转动。

17、作为本发明的一种优选方式：所述变掠角驱动单元包括：电机和电机直接驱动的连接件；

18、所述电机包括：电机转子和电机定子；所述电机转子通过连接件与对应的机翼固连，电机定子与对应机翼的传动组件相连。

19、有益效果：

20、(1)本发明的机翼折叠展开机构能够实现折叠状态时两个机翼在不同平面内“层叠式”收纳，提高了空间利用率，降低了运输成本，相比于目前的“同平面内折叠展开机构”可以容纳的翼面积提升一倍，使飞行器的使用更加高效。

21、(2)本发明的机翼折叠展开机构能够实现机翼展开后处于同一平面内的效果，相较于目前的“不同平面内折叠展开机构”，能够节省用于平衡额外扭转力矩的舵资源，进而提升了飞行器整体的操纵性能。

22、(3)本发明的机翼折叠展开机构能够实现机翼在电机驱动下的空中自动展开，当机翼处于折叠状态的飞行器在空中被释放时，在电机驱动下完成机翼的空中自动展开，具有较强的快速启动性。

23、(4)本发明的机翼折叠展开机构通过合理布置驱动电机实现了电机驱动下的机翼后掠角自动变化，通过调整机翼的后掠角使飞行器在不同任务模态下有更好的适应性，能够发挥更好的飞行性能。

24、(5)本发明的机翼折叠展开机构通过电机的布置、蜗轮蜗杆、螺纹等物理结构的设计使折叠展开机构具有较好的自锁性能和较高的稳定性，能够满足机翼快速展开、多次展开的需求，节约了制作成本，提升了飞行器的经济性能。

技术特征：

1.一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，包括：与机翼a对应的驱动组件a和传动组件a、与机翼b对应的驱动组件b和传动组件b；

2.如权利要求1所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述折叠展开驱动单元包括：主电机和主电机直接驱动的蜗杆；

3.如权利要求2所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述传动组件a包括：蜗轮a、外升降轴和内升降轴；

4.如权利要求3所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述外升降轴下端外部设置有轴肩d，当所述外升降轴上升至所述凸起脱离端盖a的滑槽时，所述轴肩d抵住所述轴承a。

5.如权利要求3或4所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述端盖a圆筒部上端面设置有挡块a和挡块b，用于所述外升降轴的转动限位。

6.如权利要求2所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述传动组件b包括：蜗轮b和旋转轴；

7.如权利要求1-4任一项所述的可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，其特征在于，所述变掠角驱动单元包括：电机和电机直接驱动的连接件；

技术总结本发明提供一种可变掠角的多平面机翼折叠展开机构，机翼可在不同平面内“层叠式”收纳、展开后机翼处于同平面内且可改变后掠角，以达到提高空间利用率，节省舵资源、提高环境与任务适应性的效果。该机翼折叠展开机构包括：与机翼A对应的驱动组件A和传动组件A、与机翼B对应的驱动组件B和传动组件B；驱动组件A和驱动组件B均包括折叠展开驱动单元和变掠角驱动单元；驱动组件A中的折叠展开驱动单元用于带动传动组件A转动或轴向升降运动，当传动组件A转动时带动机翼A在水平面内转动以展开或折叠；驱动组件B中的折叠展开驱动单元用于带动传动组件B转动，以带动机翼B在水平面内转动以展开或折叠；变掠角驱动单元用于改变机翼的后掠角。技术研发人员：阮志远,卢德琨,杨芃芊,陈禹彤,熊卓,刘俊辉,单家元受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16