一种飞行器头部偏转控制结构及控制方法

本申请属于飞机，具体涉及一种飞行器头部偏转控制结构及控制方法。

背景技术：

1、飞行器头部偏转控制结构能够将飞行器头部相对飞行器的机身向任意方向偏转一定角度，进而在飞行器头部产生相应的气动力，即飞行器的控制力，从而产生相对飞行器质心的控制力矩，使飞行器产生相应的姿态角，最终实现飞行器在偏航和俯仰通道上的运动目的。目前有多种飞行器头部偏转控制结构，但均存在结构复杂的问题，例如需要采用液压机构驱动或者需要多个电机驱动伸缩机构动作来实现飞行器的偏转，对于小型飞行器来说这样不但增加了飞行器的重量，而且存在控制方式繁琐的问题，进而难以当前满足飞行器头部偏转控制需求。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种飞行器头部偏转控制结构及控制方法，解决了现有技术中的飞行器头部偏转控制结构存在结构复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种飞行器头部偏转控制结构，包括机身、机头、双轴电机、伸缩机构、第一单向传动机构、第二单向传动机构以及滑动座；

3、所述机身的前端设置有设备腔，所述机头的后部为球形结构，所述机头的后部设置于所述设备腔的腔口处；所述机头的后部周向设置有环形滑槽；

4、所述双轴电机固定于所述设备腔内，所述伸缩机构的固定端铰接于所述设备腔的内壁；

5、所述双轴电机上部的输出轴连接于所述第一单向传动机构的输入轴，所述第一单向传动机构的输出轴连接于所述机头后部的中心；

6、所述双轴电机下部的输出轴连接于所述第二单向传动机构的输入轴，所述第二单向传动机构的输出轴连接于所述伸缩机构的动力输入端，所述伸缩机构的伸缩端铰接于所述滑动座，所述滑动座的滑动部滑动安装于所述环形滑槽内。

7、在一种可能的实现方式中，所述第一单向传动机构包括第一棘轮机构和万向节；

8、所述双轴电机上部的输出轴连接于所述第一棘轮机构的输入轴，所述第一棘轮机构的输出轴连接于所述万向节的输入端，所述万向节的输出端连接于所述机头后部的中心；

9、所述第二单向传动机构包括第二棘轮机构和齿轮传动组件；

10、所述双轴电机下部的输出轴连接于所述第二棘轮机构的输入轴，所述第二棘轮机构的输出轴连接于所述齿轮传动组件的输入轴，所述齿轮传动组件的输出轴连接于所述伸缩机构的动力输入端。

11、在一种可能的实现方式中，所述齿轮传动组件包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、输入锥齿轮以及输出锥齿轮；

12、所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮啮合，所述第二传动齿轮和所述输入锥齿轮同轴固定，所述输出锥齿轮和所述输入锥齿轮啮合，所述第二棘轮机构的输出轴连接于所述第一传动齿轮的转轴，所述输出锥齿轮的转轴连接于所述伸缩机构的动力输入端。

13、在一种可能的实现方式中，所述伸缩机构包括滑动杆、滑轨以及铰接连接的第一连杆和第二连杆；

14、所述滑动杆滑动安装于所述滑轨内，所述第一连杆的端部铰接于所述滑动杆的下端，所述第二连杆的端部固定于所述输出锥齿轮的转轴上；

15、所述滑轨的下端铰接于所述设备腔的内壁；所述滑动杆的上端铰接于所述滑动座。

16、在一种可能的实现方式中，所述环形滑槽的截面为t型结构，所述滑动座的滑动部与所述环形滑槽的结构适配。

17、在一种可能的实现方式中，所述机身的前端内侧设置有弧形对接面，所述弧形对接面与所述机头的后部结构适配，所述弧形对接面和所述机头的后部之间设置有密封环。

18、本发明实施例还提供了一种飞行器头部偏转控制方法，使用上述的飞行器头部偏转控制结构，包括以下步骤：

19、根据飞行器机头的预设偏转角度，获取机头轴线和机身轴线之间的目标偏转角以及机头轴线相对于机身轴线的垂直面上设定标准线的目标方位角；

20、控制双轴电机正向转动，双轴电机通过第二单向传动机构带动伸缩机构动作，使伸缩机构的伸缩端通过滑动座带动机头以目标偏转角进行偏转；

21、然后控制双轴电机反向转动，双轴电机通过第一单向传动机构带动机头以目标方位角进行旋转，机头旋转时，滑动座的滑动部在环形滑槽内滑动。

22、在一种可能的实现方式中，双轴电机正向转动时，双轴电机带动第二棘轮机构的输出轴转动，第二棘轮机构带动齿轮传动组件的输出锥齿轮转动，输出锥齿轮带动第二连杆转动，第二连杆通过第一连杆带动滑动杆在滑轨内滑动，使滑动杆滑动至滑轨上设定的位置处，进而带动滑动座移动，使机头以目标偏转角偏转。

23、在一种可能的实现方式中，双轴电机反向转动时，双轴电机带动第一棘轮机构的输出轴转动，第一棘轮机构通过万向节带动机头以目标方位角进行旋转。

24、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

25、本发明实施例提供了一种飞行器头部偏转控制结构及控制方法，本发明的结构通过电驱动，电能在小型飞行器上较容易获得。双轴电机正向转动时，双轴电机通过第二单向传动机构带动伸缩机构动作，此时机头在第一单向传动机构的作用下保持静止。双轴电机反向转动时，双轴电机通过第一单向传动机构带动机头以目标方位角进行旋转，此时伸缩机构保持当前长度。第一单向传动机构和第二单向传动机构起到单方向传动的目的，进而使本发明的结构在一个电机的驱动下便可实现飞行器头部偏转的目的，本发明的偏转控制结构具有重量轻、结构简单的特点。采用本发明的方法控制机头旋转时，滑动座在环形滑槽内滑动，滑动座和环形滑槽还能起到一定的限位作用，使机头保持当前的偏转角进行旋转。经试验，本发明的方法适用于低速的小型飞行器，结合本发明的方法能够简化小型飞行器控制方式，并具有结构简单，占用空间小的特点。

技术特征：

1.一种飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：包括机身（1）、机头（2）、双轴电机（3）、伸缩机构（4）、第一单向传动机构（5）、第二单向传动机构（6）以及滑动座（7）；

2.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：所述第一单向传动机构（5）包括第一棘轮机构（51）和万向节（52）；

3.根据权利要求2所述的飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：所述齿轮传动组件（62）包括第一传动齿轮（621）、第二传动齿轮（622）、输入锥齿轮（623）以及输出锥齿轮（624）；

4.根据权利要求3所述的飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：所述伸缩机构（4）包括滑动杆（41）、滑轨（42）以及铰接连接的第一连杆（43）和第二连杆（44）；

5.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：所述环形滑槽（21）的截面为t型结构，所述滑动座（7）的滑动部与所述环形滑槽（21）的结构适配。

6.根据权利要求1所述的飞行器头部偏转控制结构，其特征在于：所述机身（1）的前端内侧设置有弧形对接面，所述弧形对接面与所述机头（2）的后部结构适配，所述弧形对接面和所述机头（2）的后部之间设置有密封环（8）。

7.一种飞行器头部偏转控制方法，其特征在于，使用如权利要求1至6任一项所述的飞行器头部偏转控制结构，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的飞行器头部偏转控制方法，其特征在于：双轴电机（3）正向转动时，双轴电机（3）带动第二棘轮机构（61）的输出轴转动，第二棘轮机构（61）带动齿轮传动组件（62）的输出锥齿轮（624）转动，输出锥齿轮（624）带动第二连杆（44）转动，第二连杆（44）通过第一连杆（43）带动滑动杆（41）在滑轨（42）内滑动，使滑动杆（41）滑动至滑轨（42）上设定的位置处，进而带动滑动座（7）移动，使机头（2）以目标偏转角偏转。

9.根据权利要求7所述的飞行器头部偏转控制方法，其特征在于：双轴电机（3）反向转动时，双轴电机（3）带动第一棘轮机构（51）的输出轴转动，第一棘轮机构（51）通过万向节（52）带动机头（2）以目标方位角进行旋转。

技术总结
本申请公开了一种飞行器头部偏转控制结构及控制方法，本申请属于飞机技术领域，该偏转控制结构包括机身，机身的前端设置有设备腔，机头的后部为球形结构，机头的后部设置于设备腔的腔口处；机头的后部周向设置有环形滑槽；双轴电机固定于设备腔内，伸缩机构的固定端铰接于设备腔的内壁；双轴电机上部的输出轴连接于第一单向传动机构的输入轴，第一单向传动机构的输出轴连接于机头后部的中心；双轴电机下部的输出轴连接于第二单向传动机构的输入轴，第二单向传动机构的输出轴连接于伸缩机构的动力输入端，伸缩机构的伸缩端铰接于滑动座，滑动座滑动安装于环形滑槽内。本申请解决了现有技术中的飞行器头部偏转控制结构存在结构复杂的问题。

技术研发人员：王文中,王玉鑫,王明聪
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6