一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构

本发明涉及飞行器结构设计领域，特别涉及一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构。

背景技术：

1、垂直起降飞行器对于城市交通、经济发展、环境保护和应急救援具有重要意义。传统的直升机在垂直起降和短距飞行表现优异，但其复杂的机械结构和高维护成本限制了其在大规模商业应用中发展。相比之下，电动垂直起降飞行器结合传统直升机垂直起降性能以及固定翼飞机的高速巡航性能，在交通方面，垂直起降飞行器可以避开地面拥堵，实现快速、高效的交通服务，缓解交通压力，提高出行效率；在环境保护方面，垂直起降飞行器采用电动驱动技术，具有零排放、低噪音的优势；在应急救援方面，具有灵活快速的特点，能够在自然灾害、交通事故等紧急情况下提供快速的救援和运输服务。

2、目前，电动垂直起降飞行器的倾转方式主要分为两种，倾转推力与倾转机翼。倾转推力机构一般位于翼梢，仅能实现单个动力的倾转，可以在不同工况下提供所需的动力输出。倾转机翼可实现机翼与螺旋桨的整体倾转，一般位于翼根，通过调整整个机翼的倾转角度实现垂直起降和巡航状态的转换，在巡航状态下具有较高效率和速度。

3、倾转推力机构由巡航平飞状态转动到垂直起降状态时，短舱转动到指定角度后，由于短舱内空间有限，限制了倾转机构的结构设计，仅依靠舵机持续提供扭矩，舵机负载较大，可靠性低，维持推力倾转角度所需电源较大。本发明提供一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，可靠性高，通过减速齿轮组降低舵机负载。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，包括传动组件、铝管、舵机、外框架，传动组件通过舵机驱动，增大扭矩带动铝管旋转。

3、进一步，所述传动组件包括支撑板a、支撑板b、动力轴a、动力轴b、齿轮d，动力轴a、动力轴b通过轴承连接固定到支撑板a、支撑板b，所述动力轴a、动力轴b上安装有齿轮a、齿轮b、齿轮c，舵机驱动动力轴a带动齿轮a，齿轮a啮合齿轮c带动动力轴b，动力轴b带动齿轮b，齿轮b啮合齿轮d。所述传动组件还包括下齿轮座与上齿轮座，齿轮d固定于下齿轮座，下齿轮座连接上齿轮座，上齿轮座通过螺钉与铝管紧密连接，进而使得铝管旋转，实现机翼的90度倾转。

4、进一步，所述铝管为阶梯轴设计，通过限位阶梯限制轴承沿铝管的轴向运动，以及铝管上设置有螺纹孔，通过螺纹孔锁定传动组件与铝管的旋转运动，传动组件通过四个轴承连接到铝管上，起支撑作用并限制铝管的轴向运动。

5、进一步，所述舵机通过四颗螺丝固定到支撑板b，为整个倾转机构提供扭转力矩，舵机通过联轴器将动力输出到传动组件，传动组件放大扭矩，进而驱动机翼倾转。

6、进一步，所述外框架包括底座、侧板a、侧板b、连接件a、连接件b、上夹具、下夹具、轴套；侧板a通过与连接件a固定到底座上，对称的，侧板b、连接件b同样具备相同结构；底板上设置有四个通孔用来固定支撑板a与支撑板b；下夹具通过螺丝固定到侧板a，上夹具固定到下夹具，轴套位于铝管与上下夹具之间，对铝管起支撑作用，通过上下夹具之间的夹紧力固定，对称的，另一侧同样具备相同结构。

7、进一步，所述铝管两侧分别设置耳片连接机翼，铝管与耳片通过四颗螺丝固定同时将铝管的旋转运动传递到机翼，实现机翼的倾转运动。

8、进一步，铝管内部允许电线穿过，将机身内部的电力传输到电机。

9、进一步，所述传动组件还包括连杆、舵臂，连杆固定在下齿轮座，舵臂一端连接在支撑板a另一端连接连杆，下齿轮座旋转带动连杆与舵臂运动，通过连杆运动的计算，使得铝管旋转的角度传递到舵臂，进而回传到飞控系统。

10、与现有技术相比，本发明提供了一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，具备以下有益效果：

11、本发明通过耳片连接机翼与铝管，铝管与传动组件相固定，铝管两端各有一个耳片，通过定位螺丝孔使两个耳片的角度一致，铝管设置为阶梯型管材，为电机供电的线缆通过铝管管身从电机端连接到机身电池组，传动组件约束铝管的轴向运动，并将舵机的旋转运动传递到铝管，进而传递到机翼，结构设计紧凑，重量轻，舵机通过传动组件放大铝管扭矩；舵机与角度的快速反馈，使得倾转机翼更加方便、灵活，整机翼的倾转机构使得飞机的巡航效率更高；垂直起降期间，由于机翼是整体倾转，所有动力均可提供起飞降落动力，且在巡航时，所有动力均可作为推力输出，避免了飞机在起降阶段因仅有几个动力提供推力需要输出大量能量而过多耗散电池的情况，便于减轻飞机重量。

技术特征：

1.一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，其特征在于，包括传动组件(1)与铝管(2)，所述铝管(2)为阶梯轴，传动组件(1)输出旋转运动到铝管(2)，铝管(2)两端用相同的耳片(12)连接机翼；

2.根据权利要求1所述的一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，其特征在于，所述传动组件(1)包括联轴器(111)、动力轴a(113)、齿轮a(116)、轴承a(117)，联轴器(111)、齿轮a(116)、轴承a(117)固定在动力轴a(113)上，舵机(9)通过与联轴器(111)传输动力到动力轴a(113)，动力轴a(113)带动齿轮a(116)运动；

3.根据权利要求1或2所述的一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，其特征在于，所述传动组件(1)还包括支撑板a(124)、支撑板b(120)、轴承盖a(110)、轴承盖b(109)；轴承a(117)与轴承c(119)通过轴承盖a(110)安装在支撑板a(124)上，同时支撑动力轴b(118)的旋转运动；轴承b(112)通过轴承盖b(109)安装在支撑板b(120)上，同时支撑动力轴a(113)的旋转运动。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，其特征在于，所述传动组件(1)还包括轴承盖c(123)、轴承盖d(108)、轴承d(106)、轴承e(107)、支撑板a顶盖(104)、支撑板b顶盖(105)；轴承d(106)安装在铝管(2)上，上下分别固定支撑板a顶盖(104)、支撑板a(124)，外侧由轴承盖c(123)固定，限制轴承的轴向移动；轴承e(107)安装在铝管(2)上，上下分别固定支撑板b顶盖(105)、支撑板b(120)，外侧由轴承盖d(108)固定，限制轴承的轴向移动。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，其特征在于，所述传动组件(1)还包括连杆(121)、舵臂(122)；连杆(121)固定在下齿轮座(101)，但不锁定旋转运动；舵臂(122)一端固定在支撑板a(124)另一端固定在连杆(121)，但不锁定旋转运动；通过连杆(121)与舵臂(122)之间的角度及长度计算，实现铝管(2)倾转角度的传递。

技术总结
本发明涉及一种用于机翼整体倾转的电动垂直起降飞行器倾转机构，机翼倾转通过舵机连接联轴器输出扭矩到动力轴A，动力轴A带动齿轮A、齿轮B，齿轮B带动动力轴B，动力轴B带动齿轮C，齿轮C带动齿轮D，齿轮D作用到铝管，铝管带动耳片，进而带动整机翼进行倾转。本发明可实现飞机垂直起降，具有广阔应用前景；本发明可靠性高，通过减速齿轮组降低舵机负载。

技术研发人员：段屹蔚,杨佑绪,叶博,张智伟,王斌,吴逸飞,刘贝
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9