一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计方法与流程

本发明属于航空技术领域，为飞机操纵系统的辅助操纵设计技术，涉及一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计。

背景技术：

飞行操纵系统包括升降舵操纵系统、副翼操纵系统和方向舵操纵系统，用于操纵飞机实现俯仰、滚转和偏航。作为飞机的重要功能系统，飞行操纵系统的设计是至关重要的，它直接影响飞机的飞行安全。

一般飞机人工操纵系统操纵力是系统的重要指标，为了减轻驾驶员在脚蹬板上的操纵力，在飞机方向舵舵面上装有随动舵面，由一套机构实现与方向舵反向运动，当方向舵转动时，驱动机构操纵随动舵面往方向舵相反方向偏转，以减轻方向舵上的气动载荷，使得脚蹬力减小。

目前现有的这种机构设计比较复杂，零件生产多，调整复杂，本发明提供了一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计，机构很简单，零件设计简单，并且小型化，生产成本低，就能获得有效的随动面偏角的控制。最终解决了减轻方向舵上的气动载荷，减小了脚蹬力。

技术实现要素：

本发提供一种简单的驱动机构，获得有效的操纵面偏角控制。

技术方案

一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计方法，其包含方向舵悬挂支架支柱、连杆1双耳摇臂2、驱动拉杆3、驱动摇臂。驱动摇臂转轴设计在随动舵面的转轴上，双耳摇臂2的转轴设计在方向舵转轴上，方向舵悬挂支架、方向舵转轴和随动舵面的转轴相对位置固定不变来进行设计，其步骤如下：

第一步：根据飞机需要，随动舵面的偏转量和主舵面偏转量进行传动比计算(总传动比为n＝随动舵面的偏转角度/方向舵偏转角度)。

第二步：对随动舵面的驱动机构传动比进行分配和计算，确定：r1、r2、r3的臂长尺寸。双耳摇臂2臂长分别为左耳臂长r1，右耳臂长r2，驱动摇臂臂长为r3，需设计r1＝r3，总传动比为n＝r3/r2；

第三步：根据随动舵面的驱动摇臂位置确定随动舵面的驱动机构设计中心面(一般为驱动摇臂中心面，即：驱动舵面综合受力面)；

第四步：根据确定的中心面选取最近的方向舵悬挂支架来找取支柱的固定点，且方向舵悬挂支架支柱轴线在方向舵弦平面内(方向舵悬挂支架支柱安装在悬挂支架上，支柱尽量矮，这样受力好)；

第五步：根据确定的中心面找取方向舵大梁固定摇臂的位置，确保摇臂的中心在中心面上，并且安装后双耳摇臂2的转轴必须在方向舵转轴上；

第六步：双耳摇臂2的双耳夹角根据其分配的传动比确定臂长后，在初始位时驱动拉杆既要与双耳摇臂2的右耳近似垂直，又要与驱动摇臂近似垂直来去确定双耳摇臂2的右耳位置；连杆1与双耳摇臂2的左耳近似垂直，同时满足这样的条件后，双耳摇臂2的双耳夹角确定。

第七步：根据双耳摇臂2的位置和驱动摇臂位置确定驱动拉杆长度，并调整驱动摇臂尽量在中立位与驱动拉杆垂直；

第八步：根据双耳摇臂2位置、方向舵悬挂支架支柱位置确定连杆长度；

第九步：驱动机构各个摇臂在运动中存在非线性，对驱动机构进行仿真模拟运动，并验证传动比的分配和计算的正确性，可利用软件仿真适当修正驱动拉杆长度、双耳摇臂双耳角度使机构传动比近似总传动比值；

第十步：根据机构运动，双耳摇臂2、连杆1选择合适的点设计使用轴承；

第十一步：驱动拉杆3设计注意避让随动舵面的前缘。

连杆1与方向舵悬挂支架支柱连接一端为单孔设计，另一端为补偿运动中结构变形为调心轴承设计。

驱动拉杆3一端为可调螺纹接头，另外一端为防止随动补偿片前缘与驱动拉杆运动中发生干涉与随动舵面的连接头部设计为弯头。

摇臂2为传动比核心部件，设计为双耳，一端与连杆1铰接，一端与驱动拉杆3铰接。

当方向舵转动时，固定在方向舵悬挂支架支柱位置不动，支柱与连杆1连接点的位置相对方向舵安定面不动，

方向舵大梁上的摇臂2随方向舵运动，摇臂2与连杆1连接点跟着方向舵绕方向舵转轴转动，并绕方向舵转轴转动，

连杆1、摇臂2和驱动拉杆3组成的相对位置与方向舵中立时的位置发生了变化，驱动拉杆3驱动随动舵面与方向舵相反方向运动。

支架、方向舵悬挂支架支柱、摇臂2、驱动拉杆3的连接为的螺纹连接。

第一步中传动比计算具体为两舵面偏角的比例关系。

技术效果

本发明提供了一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计，机构很简单，零件设计简单，并且小型化，成本低，获得有效的随动面偏角的控制。最终解决了减轻方向舵上的气动载荷，减小了脚蹬力。

附图说明

图1为一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构图解图；

图2为一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构中心面

图3为一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构安装图

图4为一种飞机方向舵随动舵面双耳摇臂图

图5为一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计流程图

其中1—连杆2—摇臂3—驱动拉杆

具体实施方式

结合附图对一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计作详细说明：一种飞机方向舵随动舵面的驱动机构设计，其中包括固定在方向舵悬挂支架支柱，连杆1，固定在方向舵大梁上的摇臂2，驱动拉杆3，以及随动舵面固接的驱动摇臂。如图1。当方向舵转动时，固定在方向舵悬挂支架支柱位置不动(支柱与连杆1连接点的位置相对方向舵安定面不动)，方向舵大梁上的摇臂2随方向舵运动(摇臂2与连杆1连接点跟着方向舵绕方向舵转轴转动)，并绕方向舵转轴转动，此时连杆1、摇臂2和驱动拉杆3组成的相对位置与方向舵中立时的位置发生了变化，由于这样的变化，驱动拉杆3驱动随动舵面与方向舵相反方向运动。

所述运动零件和固定底座为系统的重要部件。

第一步：根据飞机需要，随动舵面的偏转量和主舵面偏转量进行传动比计算(总传动比为n＝随动舵面的偏转角度/方向舵偏转角度)。

第二步：对随动舵面的驱动机构传动比进行分配和计算，确定：r1、r2、r3的臂长尺寸。双耳摇臂2臂长分别为左耳臂长r1，右耳臂长r2，驱动摇臂臂长为r3，需设计r1＝r3，总传动比为n＝r3/r2；

第三步：根据随动舵面的驱动摇臂位置确定随动舵面的驱动机构设计中心面(一般为驱动摇臂中心面，即：驱动舵面综合受力面)；

第四步：根据确定的中心面选取最近的方向舵悬挂支架来找取支柱的固定点，且方向舵悬挂支架支柱轴线在方向舵弦平面内(方向舵悬挂支架支柱安装在悬挂支架上，支柱尽量矮，这样受力好)；

第五步：根据确定的中心面找取方向舵大梁固定摇臂的位置，确保摇臂的中心在中心面上，并且安装后双耳摇臂2的转轴必须在方向舵转轴上；

第六步：双耳摇臂2的双耳夹角根据其分配的传动比确定臂长后，在初始位时驱动拉杆既要与双耳摇臂2的右耳近似垂直，又要与驱动摇臂近似垂直来去确定双耳摇臂2的右耳位置；连杆1与双耳摇臂2的左耳近似垂直，同时满足这样的条件后，双耳摇臂2的双耳夹角确定。

第七步：根据双耳摇臂2的位置和驱动摇臂位置确定驱动拉杆长度，并调整驱动摇臂尽量在中立位与驱动拉杆垂直；

第八步：根据双耳摇臂2位置、方向舵悬挂支架支柱位置确定连杆长度；

第九步：驱动机构各个摇臂在运动中存在非线性，对驱动机构进行仿真模拟运动，并验证传动比的分配和计算的正确性，可利用软件仿真适当修正驱动拉杆长度、双耳摇臂双耳角度使机构传动比近似总传动比值；

第十步：根据机构运动，双耳摇臂2、连杆1选择合适的点设计使用轴承；

第十一步：驱动拉杆3设计注意避让随动舵面的前缘。

连杆1与方向舵悬挂支架支柱连接一端为单孔设计，另一端为补偿运动中结构变形为调心轴承设计。

驱动拉杆3一端为可调螺纹接头，另外一端为防止随动补偿片前缘与驱动拉杆运动中发生干涉与随动舵面的连接头部设计为弯头。

摇臂2为传动比核心部件，设计为双耳，一端与连杆1铰接，一端与驱动拉杆3铰接。

当方向舵转动时，固定在方向舵悬挂支架支柱位置不动，支柱与连杆1连接点的位置相对方向舵安定面不动，连杆可绕方向舵悬挂支架支柱转动。

方向舵大梁上的双耳摇臂2随方向舵运动，双耳摇臂2与连杆1连接点跟着方向舵绕方向舵转轴转动，并绕方向舵转轴转动，

连杆1、双耳摇臂2和驱动拉杆3组成的相对位置与方向舵中立时的位置发生了变化，驱动拉杆3驱动随动舵面与方向舵相反方向运动。

支架、方向舵悬挂支架支柱、双耳摇臂2、驱动拉杆3的连接为的铰接。

连杆1、双耳摇臂2、驱动拉杆3、驱动摇臂对称面均在中心面上。第一步中传动比计算具体为两舵面偏角的比例关系。