高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构和方向舵的制作方法

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构和方向舵。

背景技术：

为提高航程、降低能耗，高速飞行器越来越广泛使用复合材料。方向舵作为高速飞行器姿态控制的重要零件，其安装在飞行器的尾部，并和水平面垂直，用来调节飞机向左或向右飞行。由于方向舵承受较大的载荷、较高的热流并具备较小的转动惯量，复合材料方向舵一般选择力学性能好、密度低、耐高温、耐烧蚀的碳/碳化硅、碳碳、石英陶瓷等复合材料。

现有的复合材料的方向舵安装在飞机的尾部的方式是：通过在方向舵的舵轴上加工螺纹，再将舵轴与飞行器的垂直安定部后部的安装槽螺纹连接。但是复合材料制作的方向舵由于机械加工性能的局限，使得舵轴表面的螺纹加工精度不高，螺纹完整性较差，导致复合材料方向舵与飞行器的垂直安定部后部的安装槽的连接存在较大的难度，且连接可靠性差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构和方向舵，通过在舵轴上套接金属转接筒，对金属转接筒进行机械加工，实现与飞行器的垂直安定部后部的安装槽的可靠连接。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构，其包括：

金属转接筒，其顶端开设有用于收容方向舵的舵轴的容置腔体，底端与飞行器垂直安定部后部的安装槽相适配，并用于装配于所述安装槽内；

插接件，其插设于所述金属转接筒内，并用于将所述舵轴固定于所述容置腔体内；

防护套，其套设于所述金属转接筒的顶端，并用于防护所述舵轴与所述金属转接筒的结合部位。

在上述技术方案的基础上，所述防护套的内腔竖直截面呈凸字形，所述内腔包括上下布置且连通的第一套腔和第二套腔，所述第一套腔和第二套腔形成一台阶，所述第一套腔的内径与所述容置腔体的内径相等，所述第二套腔的内径与所述金属转接筒的外径相等，且所述金属转接筒的顶端与所述台阶相抵持。

在上述技术方案的基础上，所述金属转接筒的外表面沿周向朝外凸设形成承接台，所述第二套腔的底端压持于所述承接台上。

在上述技术方案的基础上，所述金属转接筒上开设有贯穿该金属转接筒的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述承接台的上方；所述防护套的底端的两侧开设有与所述螺纹孔相对应的操作口；所述插接件包括至少一个膨胀螺栓，所述膨胀螺栓螺接于所述螺纹孔内。

在上述技术方案的基础上，所述插接件包括两个膨胀螺栓，两个所述膨胀螺栓分别螺接于所述螺纹孔的两端。

本发明还提供一种高速飞行器的复合材料方向舵，其包括：

上述所述的转接结构；

舵本体，其一侧设有舵轴，所述舵轴的一端收容于所述容置腔体内，所述插接件插接于所述金属转接筒与所述舵轴内；且所述防护套套设于所述金属转接筒与所述舵轴的结合部位。

在上述技术方案的基础上，所述防护套的内腔竖直截面呈凸字形，所述内腔包括上下布置且连通的第一套腔和第二套腔，所述第一套腔和第二套腔形成一台阶，所述第一套腔的内径与所述容置腔体的内径相等，所述第二套腔的内径与所述金属转接筒的外径相等，且所述金属转接筒的外表面沿周向朝外凸设形成承接台，所述第二套腔的底端压持于所述承接台上。

在上述技术方案的基础上，所述金属转接筒上开设有贯穿该金属转接筒的螺纹孔，所述舵轴上开设有与所述螺纹孔相适配的安装孔，所述螺纹孔位于所述承接台的上方；所述防护套的底端的两侧开设有与所述螺纹孔相对应的操作口；所述插接件包括至少一个膨胀螺栓，所述膨胀螺栓螺接于所述螺纹孔和所述安装孔内。

在上述技术方案的基础上，所述安装孔的内壁上设有胀紧套；所述插接件包括两个膨胀螺栓，两个所述膨胀螺栓的一端均伸入所述胀紧套内，并与所述胀紧套抵接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构的金属转接筒采用耐热钢，可对金属转接筒的表面进行机械加工，加工的螺纹精度高，实现与飞行器的垂直安定部后部的安装槽的可靠连接。插接件将舵轴固定在金属转接筒的容置腔体内，实现舵轴与金属转接筒的连接，防护套用于防止舵轴在受到高压气流的冲击力的时候，舵轴与金属转接筒的结合部位的松动和破坏。实现方向舵的舵轴与飞行器的垂直安定部后部的稳定可靠连接。

附图说明

图1为本发明实施例中金属转接筒的结构示意图；

图2为图1的a-a方向视图；

图3为本发明实施例中防护套的结构示意图；

图4为图3的a-a方向视图；

图5为插接件的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本发明实施例中高速飞行器的复合材料方向舵的结构示意图；

图8为图7的a-a方向视图；

图9为图7的b-b方向视图；

图10为本发明实施例中胀紧套的结构示意图；

图11为图10的a-a方向视图。

图中：1-金属转接筒，10-容置腔体，11-承接台，12-螺纹孔，2-方向舵，20-舵轴，21-安装孔，3-插接件，4-防护套，40-第一套腔，41-第二套腔，42-操作口，5-胀紧套。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种高速飞行器的复合材料方向舵的转接结构，其包括金属转接筒1、插接件3和防护套4，金属转接筒1顶端开设有用于收容方向舵2的舵轴20的容置腔体10，底端与飞行器垂直安定部后部的安装槽相适配，并用于装配于安装槽内；插接件3插设于金属转接筒1内，并用于将舵轴20固定于容置腔体10内；防护套4套设于金属转接筒1的顶端，并用于防护舵轴20与金属转接筒1的结合部位，结合部位为舵轴20插入容置腔体10的全部结构。

金属转接筒1采用耐热钢，可对金属转接筒1的表面进行机械加工，加工的螺纹精度高，实现与飞行器的垂直安定部后部的安装槽的可靠连接。插接件3将舵轴20固定在金属转接筒1的容置腔体10内，实现舵轴20与金属转接筒1的连接，防护套4用于防止舵轴20在受到高压气流的冲击力的时候，舵轴20与金属转接筒1的结合部位的松动和破坏。实现方向舵2的舵轴20与飞行器的垂直安定部后部的稳定可靠连接。

参见图3和图4所示，防护套4的内腔竖直截面呈凸字形，内腔包括上下布置且连通的第一套腔40和第二套腔41，第一套腔40和第二套腔41形成一台阶，且第一套腔40在水平面的投影位于第二套腔41在水平面上的投影范围内，第一套腔40的内径与容置腔体10的内径相等，第二套腔41的内径与金属转接筒1的外径相等，且金属转接筒1的顶端与台阶相抵持，实现防护套4与金属转接筒1紧固连接，防止防护套4的左右移动。

优选的，参见图2所示，金属转接筒1的外表面沿周向朝外凸设形成承接台11，第二套腔41的底端压持于承接台11上。防止防护套4的上下移动，以保证防护套4稳定套设在金属转接筒1外。

参见图2、图4、图10所示，金属转接筒1上开设有贯穿该金属转接筒1的螺纹孔12，螺纹孔12位于承接台11的上方，舵轴20的底端抵接在容置腔体10的底端，防止舵轴20在容置腔体10内的松动，因此连接舵轴20和金属转接筒1的插接件3连接于舵轴20与金属转接筒1结合部位上，那么插接件3一定位于承接台11的上方。而防护套4将舵轴20与金属转接筒1的结合部位(即舵轴20插入容置腔体10的全部结构)完全进行防护，因此防护套4的底端与容置腔体10的底端平齐，所以需要在防护套4的底端的两侧开设有与螺纹孔12相对应的操作口42，通过该操作口42实现插接件3的插入；参见图5和图6所示，插接件3包括至少一个膨胀螺栓，膨胀螺栓螺接于螺纹孔12内。这样既保证了防护套4完全防护舵轴20与金属转接筒1的结合部位，也保证了舵轴20的底端抵接在容置腔体10的底端，防止舵轴20在容置腔体10内的松动。

优选的，插接件3包括两个膨胀螺栓，两个膨胀螺栓分别螺接于螺纹孔12的两端。由于一个膨胀螺栓的长度不够，无法贯穿整个螺纹孔12，因此设置两个膨胀螺栓，实现舵轴20与金属转接筒1的稳定连接。

参见图7-图9所示，本发明实施例还提供一种高速飞行器的复合材料方向舵，其包括上述的转接结构和舵本体2；舵本体2的一侧设有舵轴20，舵轴20的一端收容于容置腔体10内，插接件3插接于金属转接筒1与舵轴20内；且防护套4套设于金属转接筒1与舵轴20的结合部位。舵轴20收容于容置腔体10内，并用插接件3将舵轴20与金属转接筒1连接，再将金属转接筒1的底端与飞行器垂直安定部后部的安装槽连接，从而实现舵轴20与飞行器垂直安定部后部的稳定可靠的连接。

参见图8和图9所示，防护套4的内腔竖直截面呈凸字形，内腔包括上下布置且连通的第一套腔40和第二套腔41，第一套腔40和第二套腔41形成一台阶，且第一套腔40在水平面的投影位于第二套腔41在水平面上的投影范围内，第一套腔40的内径与容置腔体10的内径相等，第二套腔41的内径与金属转接筒1的外径相等，且金属转接筒1的顶端与台阶相抵持，实现防护套4与金属转接筒1紧固连接，防止防护套4的左右移动。

参见图9所示，金属转接筒1的外表面沿周向朝外凸设形成承接台11，第二套腔41的底端压持于承接台11上。防止防护套4的上下移动，以保证防护套4稳定套设在金属转接筒1外。

参见图8和图9所示，金属转接筒1上开设有贯穿该金属转接筒1的螺纹孔12，舵轴20上开设有与螺纹孔12相适配的安装孔21，螺纹孔12位于承接台11的上方。由于舵轴20的底端抵接在容置腔体10的底端，防止舵轴20在容置腔体10内的松动，因此螺纹孔12位于承接台11的上方；防护套4的底端的两侧开设有与螺纹孔12相对应的操作口42，由于防护套4将舵轴20与金属转接筒1的结合部位(即舵轴20插入容置腔体10的全部结构)完全进行防护，因此防护套4的底端与容置腔体10的底端平齐，所以需要在防护套4的底端的两侧开设有与螺纹孔12相对应的操作口42，通过该操作口42实现插接件3的插入；插接件3包括至少一个膨胀螺栓，膨胀螺栓螺接于螺纹孔12和安装孔21内，实现舵轴20与金属转接筒1的连接。

优选的，参见图10和图11所示，安装孔21的内壁上设有胀紧套5，插接件3包括两个膨胀螺栓，两个膨胀螺栓的一端均伸入胀紧套5内，并与胀紧套5抵接。通过胀紧套5实现两个膨胀螺栓的稳定连接，防止两个膨胀螺栓的松动。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。