多舵面尾翼锁紧释放机构、控制方法及筒射折叠翼无人机

本发明属于筒式发射折叠翼无人机结构设计，具体涉及一种多舵面尾翼锁紧释放机构、一种使用该机构的多舵面尾翼释放控制方法以及一种包含该机构的筒式发射折叠翼无人机。

背景技术：

1、筒式发射折叠翼无人机，可简称为筒射折叠翼无人机，由于与固定翼无人机相比具有尺寸小、便于携带、战术使用灵活等优势而受到关注。为保证无人机获得所需的稳定性和操纵性，许多筒式发射折叠翼无人机布置有尾翼结构，其中多舵面尾翼布局被广泛采用，以便于提高筒式发射折叠翼无人机的控制性能，减小尾翼的横向尺寸。

2、为了控制简便，目前筒射折叠翼无人机的机翼以及尾翼的释放方式大都是通过发射离筒时自动解除发射筒筒壁约束的方式来实现自动释放，即在折叠翼无人机处于在发射筒中的折叠状态时，其多舵面尾翼的多个舵面依靠发射筒筒壁的约束处于收起位置，在无人机离开发射筒后，尾翼多舵面的约束解除而自由展开。

3、这种释放方式存在以下问题：

4、1、由于筒式发射折叠翼无人机的机翼也从折叠状态展开，且为了具有较好的气动性能，机翼长度往往较长，其在折叠状态时会覆盖尾翼区域，因此自由释放方式就导致机翼和尾翼展开时很可能发生干涉，从而导致无人机发射失败；

5、2、出于发射后过渡段的不同控制策略需求，需要尾翼能够延时展开，而目前的自由释放方式无法满足该要求；

6、3、目前采用的筒壁约束方式，发射过程中，尾翼与筒壁之间处于滑动接触状态，为了保证可靠发射，避免发射时尾翼被筒壁干涉，对发射筒筒壁光洁度要求较高，筒壁在结构设计上不能有过多凸起障碍，而且在发射后，较大的火药残留颗粒等也会对尾翼释放产生影响，从而影响发射筒的使用寿命。

7、除了上述筒壁约束+自由释放的方式，目前对多舵面尾翼也有采用锁定销约束+绳系释放、锁定销约束+作动器释放的方式，但这些方式都是对每个尾翼舵面均设置单独的一套约束和释放结构，结构复杂，而且由于绳系和作动器的释放控制精度较低，导致对于类似x型尾翼等多舵面尾翼形式，当采用上述各舵面独立约束和释放方式时，存在整体可靠性低，舵面释放可控性差，影响对发射段变体过程中的飞行控制效果等问题。

8、此外，在某一特定性能要求下，飞机设计中会出现多舵面尾翼中的舵面长度不同等情况，例如x型尾翼的下侧v尾长度长于上侧v尾长度等，或者要求多舵面尾翼中的各个舵面的解锁释放时机不同，这些要求目前都只能通过对每个尾翼舵设置单独的约束和释放结构来实现。

9、因此，有必要设计一套针对筒式发射折叠翼无人机多舵面尾翼的约束和释放结构，能够根据控制需求实现多舵面尾翼的可控锁紧和释放，例如相同或不同长度尾翼舵面的同步或异步可控释放。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术所存在的筒式发射折叠翼无人机多舵面尾翼采用筒壁约束+自由释放的方式时导致机翼和舵面发生干涉、舵面无法延时展开、且对筒壁光洁度要求高，采用锁定销约束+绳系释放、锁定销约束+作动器释放的方式时导致舵面释放可靠性低且可控性差，以及需要根据尾翼控制需求实现尾翼多舵面的同步或异步可控释放时导致需要设置单独的约束和释放结构来实现的问题，而提供了一种多舵面尾翼锁紧释放机构、一种使用该机构的多舵面尾翼释放控制方法以及一种包含该机构的筒式发射折叠翼无人机，利用一套机构，能够实现无人机尾翼多舵面被同时锁紧，多个尾翼舵面可在需要展开时通过时序控制被释放而延时展开，从而避免与机翼发生干涉；多个尾翼舵面的释放由单个机构控制，舵面释放可靠性高、可控性强；针对相同或不同长度的尾翼舵面，可实现同步或异步可控释放。

2、为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

3、一种多舵面尾翼锁紧释放机构，用于对筒式发射折叠翼无人机的多个尾翼舵面进行锁紧及释放，其特殊之处在于：包括基座、燃气发生器、锁紧释放组件和限位组件；

4、基座用于支撑燃气发生器、锁紧释放组件和限位组件，并且固连至无人机的机身尾段；

5、燃气发生器安装至基座，其内布置至少两个发射药，用于提供释放尾翼舵面的力；

6、锁紧释放组件包括驱动轴、托架以及与多个尾翼舵面一一对应设置的多个销，

7、驱动轴水平设置，驱动轴的第一端部容置在基座中且开设有空腔，燃气发生器的燃气能够通向空腔中并推动驱动轴沿远离尾翼舵面的方向移动，

8、托架套设在驱动轴上且能够与驱动轴一起运动，

9、销分别水平穿过基座安装在托架上、且能够插入尾翼舵面中以将多个尾翼舵面同时锁紧，销的长度取决于各舵面的长度以及释放时序，销能够同时被托架带动而沿远离尾翼舵面的方向移动，以实现舵面的同步或异步可控释放；

10、限位组件用于对锁紧释放组件进行限位，包括支撑件、止挡件和两个支杆，支撑件通过支杆固定至基座，驱动轴的第二端部穿过支撑件且能够相对于支撑件移动，

11、止挡件设置在驱动轴上，用于在随驱动轴移动至与支撑件接触时限制驱动轴的运动。

12、进一步地，止挡件为从驱动轴径向向外突出的套筒部，托架套设在套筒部上。

13、进一步地，基座包括用于接纳支杆的两个筒部。

14、进一步地，支杆的形状为中空筒状。

15、进一步地，基座呈背对舵面敞开的矩形盒形状，燃气发生器竖向安装在基座的上壁上，基座在其两个侧壁处连接至无人机。

16、进一步地，基座包括分别从其上壁和下壁竖向向内突出的两个凸起，凸起分别用于接纳销。

17、进一步地，基座上开设有减重孔。

18、一种多舵面尾翼释放控制方法，其特殊之处在于，其使用上述多舵面尾翼锁紧释放机构对多个尾翼舵面的释放时序进行控制，包括：

19、在多个尾翼舵面的长度相等的情况下：

20、当需要尾翼舵面同步释放时，将多个销的长度选择成相等；

21、当需要尾翼舵面异步释放时，将多个销的长度选择成：与需要先释放的舵面对应的销的长度短于与需要后释放的舵面对应的销的长度；

22、在多个尾翼舵面的长度不相等的情况下：

23、当需要尾翼舵面同步释放时，将多个销的长度选择成：与较短舵面对应的销的长度长于与较长舵面对应的销的长度，使得销插入舵面中的部分的长度相等；

24、当需要尾翼舵面异步释放时，将多个销的长度选择成：与需要先释放的舵面对应的销插入舵面的部分的长度短于与需要后释放的舵面对应的销插入舵面的部分的长度。

25、一种筒式发射折叠翼无人机，其特殊之处在于：包括机身、机翼、多舵面尾翼以及连接在机身尾段内的上述多舵面尾翼锁紧释放机构。

26、本发明的优点是：

27、1、本发明的多舵面尾翼锁紧释放机构以及释放控制方法，其中机构包括安装在基座上的燃气发生器，套在水平驱动轴上的托架连接有与尾翼舵面对应的销，销分别穿过基座将尾翼舵面同时锁紧，当需要尾翼舵面展开时，燃气发生器被启用而推动驱动轴和托架，托架带动多个销同时移离尾翼舵面而将舵面释放。因此，本发明中，尾翼舵面展开与筒壁光洁度无关，且尾翼可延时展开，避免了尾翼与机翼发生干涉；多个尾翼舵面的锁紧及释放由同一机构控制，释放可靠性高，可控性强；此外，可针对不同长度的尾翼舵面和舵面释放时序需求，选择不同长度的销来进行尾翼多舵面的同步或异步释放，实现尾翼舵面的释放时序控制，对原来只起到锁定作用的销赋予了控制功能，通过设计销的长度，能够精确实现尾翼舵面释放时序可控。

28、2、本发明的筒式发射折叠翼无人机相对于现有无人机，由于增设了多舵面尾翼锁紧释放机构，使得能够实现尾翼多舵面的同时锁紧以及同步或异步可控释放，避免了舵面展开时与机翼发生干涉，提高了无人机的发射可靠性，尾翼舵面的释放时序控制使得无人机能适用于各种尾翼展开需求，满足不同发射工况。另外，本发明的筒式发射折叠翼无人机在使用时无需改变现有无人机的结构，仅需对无人机尾翼舵面开孔以及增设本发明的多舵面尾翼锁紧释放机构，易于实现且改进成本低，适用性强。