一种无人机舵面差分转动机构及固定翼无人机的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种无人机舵面差分转动机构及固定翼无人机。


背景技术：

2.无人机左、右副翼对称布置于左、右机翼后缘，用于调节无人机飞行姿态，当左、右副翼中立时，无人机平飞；当左、右副翼反向偏转(差动)时，无人机滚转。驱动机构作为副翼的机械传动装置，一方面连接动力源电动舵机，另一方面连接执行构件副翼舵面，将电动舵机的旋转运动转换为副翼绕舵轴的偏转运动。根据无人机飞行姿态控制需求，左、右副翼仅用于控制飞行器滚转，驱动机构需对左、右副翼进行差分驱动，即左、右副翼反向等速偏转，且左、右副翼驱动机构共用同一动力源，并要求左、右副翼运动过程中具有良好的同步性；同时受制于电动舵机输出转角与副翼偏转角的限制，要求驱动机构具有传动比为1的线性等速传动特性。
3.目前无人机副翼驱动机构多采用两套平面连杆机构分别单独驱动左、右副翼运动，两套机构采用相同构型与原理，相互独立互不干扰，通过控制左、右驱动电机反向运动实现左、右副翼的差分运动，这个驱动方式机构形式较为简单，但是存在左、右副翼运动不同步的问题，左、右副翼可能出现运动相对滞后或是同一时刻偏转角度不一致的问题，同时两套机构的控制系统也更为复杂，成本也更高，存在一定缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种无人机舵面差分转动机构，包括：主翼板、联动驱动组件、副翼控制组件和曲柄盘杆，所述主翼板固定安装于无人机机身的两侧，所述主翼板的表面活动安装有副翼板，所述曲柄盘杆的一端与副翼板的端部固定连接，所述联动驱动组件和副翼控制组件固定安装于无人机机身表面，且副翼控制组件的端部与曲柄盘杆的表面活动连接，所述联动驱动组件包括驱动箱体以及固定安装于驱动箱体内部的偏转舵机、第一驱动液缸和第二驱动液缸，所述第一驱动液缸和第二驱动液缸之间活动安装有联动齿杆，所述偏转舵机的输出端固定套接有与联动齿杆传动啮合的驱动弧齿。
6.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主翼板、副翼板、副翼控制组件和曲柄盘杆的数量为两组且呈对称分布于无人机机身的两侧，两侧主翼板和副翼板位于同一直线上。
7.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：两侧所述副翼控制组件分别与第一驱动液缸和第二驱动液缸的内部相连通，且副翼控制组件、第一驱动液缸和第二驱动液缸的内部填充有油液，所述油液为低热膨率防冻型液压油液，所述驱动箱体和副翼控制组件的外侧套接有隔热层，所述隔热层为石棉或岩棉中的一种。
8.通过采用上述技术方案，通过液压传动有效保证了左、右副翼偏转的同步性，使用
电动舵机的输出力来平衡作用于副翼上的力和力矩，利用隔热层作为防护结构，保证油液在高空低温环境下的稳定性，避免温度引起油液热胀冷缩。
9.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述联动齿杆的两端固定安装有位于第一驱动液缸和第二驱动液缸内部的活塞盘，所述活塞盘的外周与第一驱动液缸和第二驱动液缸的内侧过盈配合。
10.通过采用上述技术方案，通过单一的联动齿杆实现第一驱动液缸和第二驱动液缸内部的活塞盘的固定，从而联动两侧机翼同步运动。
11.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偏转舵机和偏转舵机的圆心位于第一驱动液缸和第二驱动液缸连线的垂直中分线上，所述联动齿杆的表面设有与驱动弧齿相适配的传动齿条。
12.通过采用上述技术方案，利用单一偏转舵机的驱动在液压油液的推动中同步调控两侧副翼实现同步联动，使用电动舵机的输出力来平衡作用于副翼上的力和力矩，并使副翼产生相应的舵偏角，从而调节无人机飞行的姿态。
13.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述副翼控制组件包括副控制缸、活塞运动块和静推杆，所述活塞运动块滑动安装于副控制缸的内部，所述静推杆的一端与活塞运动块的表面固定连接，所述静推杆的另一端固定连接有换向联动节，所述换向联动节的另一端固定连接有球套连杆。
14.进一步的，所述球套连杆活动套接于球头销杆的外侧，无人机机身两侧的静推杆、球套连杆和曲柄盘杆相互平行布置，两侧曲柄盘杆表面的球头销杆位于同一直线上，且所述直线与主翼板的布置方向平行。
15.通过采用上述技术方案，利用副翼控制组件内部液压压强的增值变化，压强增值瞬时间传至静止流体各点，使得偏转舵机的驱动可瞬间传递至副翼控制组件中并作用于曲柄盘杆和副翼板的联动，从而实现副翼板的瞬时调控，反应灵敏迅速。
16.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述曲柄盘杆的表面设有球头销杆，所述球头销杆偏离曲柄盘杆的圆心并固定安装于曲柄盘杆表面的边缘。
17.通过采用上述技术方案，通过曲柄盘杆将副翼控制组件的推力转换为曲柄盘杆和副翼板的偏转运动力，结构简单稳定。
18.还提供一种固定翼无人机，其包括上述无人机舵面差分转动机构。
19.本实用新型所取得的有益效果为：
20.1.本实用新型中，通过设置同步式差分驱动结构，联动驱动组件和副翼控制组件分别进行无人机两侧副翼的差位调控，利用单一偏转舵机的驱动在液压油液的推动中同步调控两侧副翼实现同步联动，通过液压传动有效保证了左、右副翼偏转的同步性，使用电动舵机的输出力来平衡作用于副翼上的力和力矩，并使副翼产生相应的舵偏角，从而调节无人机飞行的姿态，有效降低了无人机控制难度，实现左副翼和右副翼的差向转动。
21.2.本实用新型中，利用油液压力作为驱动结构，根据帕斯卡定律，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点，使得偏转舵机的驱动可瞬间传递至副翼控制组件中并作用于曲柄盘杆和副翼板的联动，从而实现副翼板的瞬时调控，反应灵敏迅速，避免左、右副翼可能出现运动相对滞后或是同一时刻偏转角度不一致的问题，实用性高。
附图说明
22.图1为本实用新型无人机舵面差分转动机构的整体结构示意图；
23.图2为本实用新型联动驱动组件结构示意图；
24.图3为本实用新型副翼控制组件结构示意图；
25.图4为本实用新型曲柄盘杆结构示意图。
26.附图标记：
27.200、主翼板；210、副翼板；
28.300、联动驱动组件；310、驱动箱体；320、偏转舵机；330、联动齿杆；340、第一驱动液缸；350、第二驱动液缸；321、驱动弧齿；
29.400、副翼控制组件；410、副控制缸；420、活塞运动块；430、静推杆；431、换向联动节；432、球套连杆；
30.500、曲柄盘杆；510、球头销杆。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。
33.下面结合附图描述本实用新型的一些实施例提供的一种无人机舵面差分转动机构。
34.实施例1：
35.结合图1-4所示，本实用新型提供了一种无人机舵面差分转动机构，其包括：主翼板200、联动驱动组件300、副翼控制组件400和曲柄盘杆500，主翼板200固定安装于无人机机身的两侧，主翼板200的表面活动安装有副翼板210，曲柄盘杆500的一端与副翼板210的端部固定连接，联动驱动组件300和副翼控制组件400固定安装于无人机机身表面，且副翼控制组件 400的端部与曲柄盘杆500的表面活动连接，联动驱动组件300包括驱动箱体310以及固定安装于驱动箱体310内部的偏转舵机320、第一驱动液缸340和第二驱动液缸350，第一驱动液缸340和第二驱动液缸350之间活动安装有联动齿杆330，偏转舵机320的输出端固定套接有与联动齿杆330传动啮合的驱动弧齿321。
36.在该实施例中，主翼板200、副翼板210、副翼控制组件400和曲柄盘杆500的数量为两组且呈对称分布于无人机机身的两侧，两侧主翼板200和副翼板210位于同一直线上。
37.进一步的，两侧副翼控制组件400分别与第一驱动液缸340和第二驱动液缸350的内部相连通，且副翼控制组件400、第一驱动液缸340和第二驱动液缸350的内部填充有油液，油液为低热膨率防冻型液压油液，驱动箱体310和副翼控制组件400的外侧套接有隔热层，隔热层为石棉或岩棉中的一种；由此，可通过液压传动有效保证左、右副翼偏转的同步性，使用电动舵机的输出力来平衡作用于副翼上的力和力矩，利用隔热层作为防护结构，保证油液在高空低温环境下的稳定性，避免温度引起油液热胀冷缩。
38.所述动齿杆330的两端固定安装有位于第一驱动液缸340和第二驱动液缸350内部的活塞盘，活塞盘的外周与第一驱动液缸340和第二驱动液缸350的内侧过盈配合，通过单
一的联动齿杆330实现第一驱动液缸340和第二驱动液缸350内部的活塞盘的固定，从而联动两侧机翼同步运动。
39.且所述偏转舵机320和偏转舵机320的圆心位于第一驱动液缸340和第二驱动液缸350 连线的垂直中分线上，联动齿杆330的表面设有与驱动弧齿321相适配的传动齿条；由此利用单一偏转舵机320的驱动在液压油液的推动中同步调控两侧副翼实现同步联动，使用电动舵机的输出力来平衡作用于副翼上的力和力矩，并使副翼产生相应的舵偏角，从而调节无人机飞行的姿态。
40.实施例2：
41.本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所述副翼控制组件400包括副控制缸410、活塞运动块420和静推杆430，活塞运动块420滑动安装于副控制缸410的内部，静推杆430 的一端与活塞运动块420的表面固定连接，静推杆430的另一端固定连接有换向联动节431，换向联动节431的另一端固定连接有球套连杆432。
42.进一步的，球套连杆432活动套接于球头销杆510的外侧，无人机机身两侧的静推杆430、球套连杆432和曲柄盘杆500相互平行布置，两侧曲柄盘杆500表面的球头销杆510位于同一直线上，且直线与主翼板200的布置方向平行。
43.根据帕斯卡定律，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点，使得偏转舵机320的驱动可瞬间传递至副翼控制组件400中，并作用于曲柄盘杆500和副翼板210的联动，从而实现副翼板210的瞬时调控，反应灵敏迅速，有效降低了无人机控制难度。
44.进一步的，所述曲柄盘杆500的表面设有球头销杆510，球头销杆510偏离曲柄盘杆500 的圆心并固定安装于曲柄盘杆500表面的边缘，以通过曲柄盘杆500将副翼控制组件400的推力转换为曲柄盘杆500和副翼板210的偏转运动力，整体结构简单稳定。
45.实施例3：
46.本实施例提供了一种固定翼无人机，其包括实施例1或2中的无人机舵面差分转动机构。
47.在本实用新型中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
49.在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例
中以合适的方式结合。
50.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。