一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置的制作方法

1.本技术属于航空机载悬挂装置技术领域，尤其涉及一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置。


背景技术：

2.导弹是一种携带战斗部，依靠自身动力装置推进，由制导系统导引控制飞行航迹，导向目标并摧毁目标的飞行器。挂钩弹是一种悬挂导弹的机械钩，可满足导弹的正常投放、应急投放、飞机的挂弹飞行、地面导弹的运输挂弹。
3.相关技术中，挂弹钩采用的是杠杆加连杆的机械结构，单独封闭在一个盒子内，整体称为挂弹钩，其以下局限性：1、挂弹钩的内部构件与外壳均为铸钢材质，整体重量较重；2、暗箱结构可视性较差，需要通过观察孔和钥匙来控制；3、悬挂吊耳的摆钩采用的是杠杆原理，占用空间较大，故造成挂弹钩外壳体积较大；4、因ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级吊耳的外形尺寸与承重不同，摆钩也不同，造成其通用性较差；5、操作接口不统一，手支释放工具与锁定工具不通用；6、止动器大大降低了装卸效率，装弹前先放松止动器螺栓，装弹后再调节止动器上的螺栓，一是四个螺栓受力均衡性不好控制费时，二是螺栓的防松动要求，部分止动器上增加紧固螺母来实现，增大了地勤工作量，整体效率也就降低了。


技术实现要素：

4.为了解决相关技术中的问题，本发明提供一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置，所述技术方案如下：
5.一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置，包括：外框1、盖板2、电连接器3、支架4、位置开关5、旋转轴6、扭簧7、拉杆旋转固定件8、悬挂模块9、扭簧支杆10、拉杆12、销杆13、电磁锁、手动控制件18和限位弹簧夹19，
6.盖板2位于外框1的上端，悬挂模块9位于外框1内且与外框1的下端侧面连接，悬挂模块9与吊耳可拆卸连接，销杆13插入悬挂模块9以锁定吊耳；
7.外框1分别与机翼、电连接器3、支架4、旋转轴6、扭簧支杆10、电磁锁、手动控制件18和限位弹簧夹19连接；
8.盖板2与支架4连接，电连接器3与位置开关5、电磁锁电连接，拉杆12分别与旋转固定件8、销杆13连接；
9.外框1通过销钉109约束限位弹簧夹19，盖板2和支架4用于约束固定旋转轴6，支架4还用于约束固定扭簧支杆10和约束位置开关5、手动控制件18，旋转轴6对拉杆旋转固定件8的旋转控制，旋转轴6穿过扭簧7，拉杆旋转固定件8由扭簧7夹住，扭簧7由扭簧支杆10进行限位约束，拉杆12与旋转固定件8连接，限位弹簧夹19用于对手动控制件18进行水平移动限定和旋转角度限定。
10.其中，盖板2设有旋转轴固定孔201和固定孔204，旋转轴固定孔201与旋转轴6的旋转端601共同约束固定旋转轴6，盖板2通过固定孔204与外框1和支架4连接。
11.盖板2表面还设有释放状态标识202和工作状态标识203。
12.其中，电磁锁包括：锁芯14、卡片15、弹簧16和电磁线圈17。
13.电连接器3包括：上接口301、下接口302、测试接口303和末端304，其中，上接口301与飞机连接，下接口302与悬挂物连接，测试接口303与位置开关5电连接，末端304与电磁铁17电路接通。
14.其中，支架4的侧面设有锁头孔407和挡片408，锁芯14的锁头1402穿过锁头孔407，挡片408与拉杆旋转固定件8的限位头803对齐。
15.其中，旋转轴6由固定端602、六棱柱603、本体和旋转端601叠加而成。
16.旋转端601的上端设有内六角孔604，旋转端601的顶面设有红色指示标线605，旋转端601和固定端602穿过支架4上对应的固定孔，六棱柱603穿过拉杆旋转固定件8的六棱孔801以实现对拉杆旋转固定件8的旋转控制。
17.其中，扭簧7包括上下相对的第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702，旋转轴6穿过第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702，第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702分别位于拉杆旋转固定件8上下两侧并将拉杆旋转固定件8夹住，第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702之间形成有u型连接端703，u型连接端703抵住拉杆旋转固定件8的侧壁，第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702的末端704由扭簧支杆10进行限位约束。
18.其中，拉杆旋转固定件8设有六棱孔801，六棱孔801使六棱柱603穿过；拉杆旋转固定件8设有销接孔802，拉杆12的拉杆孔1201通过销钉与旋转固定件8的销接孔802连接；拉杆旋转固定件8的上端设有限位头803，限位头803上设有旋转锁定孔804，限位头803用于对挡片408的阻挡进行限位，实现旋转锁定孔804与锁头孔407对齐，旋转锁定孔804插入锁芯14的锁头1402实现锁定。
19.其中，悬挂模块9的中部沿高度方向贯穿设有吊耳孔903，悬挂模块9中部沿宽度方向设有栓孔902，栓孔902与吊耳孔903连通，栓孔902用于容纳销杆13，悬挂模块9的侧面设有螺纹孔901，螺纹孔901与外框1的悬挂模块固定孔102对齐连接。
20.拉杆12设有拉杆孔1201和接头1202，拉杆孔1201通过销钉与旋转固定件8的销接孔802连接；接头1202通过销钉与销杆13连接。
21.其中，手动控制件18的端面设有弧形缺口1808、突起弧形端1806、弧形缺口1807和弧形缺口1809，
22.锁芯14中部设有大卡槽1404，卡片13卡在锁芯14的大卡槽1404内，弹簧16的弹力为锁芯14插入旋转固定件8的旋转锁定孔804提供动力，电磁线圈17的螺纹孔1701与外框1的电磁铁固定孔104连接固定，锁芯14的一端设有铁芯1401，铁芯1401插入电磁线圈17的电磁线圈孔1702，锁芯14的另一端设有锁头1402，锁头1402插入支架4的锁头孔407，锁芯14中部还设有小卡槽1403，手动控制件18的弧形缺口1808在小卡槽1403的限位锁定作用下卡入锁头1402，锁芯14中部还设有弧形凸边1405，手动控制件18的突起弧形端1806通过弧形凸边1405抵住拉回，实现锁头1402脱离拉杆旋转固定件8的旋转锁定孔804实现手动解锁；
23.在自动工作状态即不干涉电磁锁的工作状态下，弧形缺口1807与小卡槽1403形成同心，锁头1402在支架4的锁头孔407内移动；在锁定状态下，弧形缺口1808与小卡槽1403形成同心，锁头1402被抵住在锁头孔407内无法移动；在手动释放悬挂物状态下，再由工作状态到释放状态转换过程中，突起弧形端1806转动时抵住弧形凸边1405，实现锁头1402的回
缩解锁，手动控制件18的固定端1801插入支架4的约束孔406，手动控制件18的旋转端1802插入外框1的控制件固定孔105，再由限位弹簧夹19卡入手动控制件18凹限处的六棱柱1804，从外框1内壁约束手动控制件18的水平移动，手动控制件(18)只能在三个位置间选择转动，弧形缺口(1809)用于平衡配重，确保质心在旋转轴上。
24.本发明的机载悬挂装置的有益效果至少包括以下几个方面：
25.1)结构重量轻，悬挂模块的承重性能与应力分散作用，完成受力向外框的分散性传递；
26.2)通过旋转扭簧设计，结构小巧同时又提供了很高释放动力；
27.3)安装效率高，通过内六角板手转动旋转轴90度完成锁定，旋转轴顶部标线指向on状态；
28.4)便于检测，通过观测旋转轴顶部标线指向可以知道挂架的工作状态；
29.5)管状通透设计，迎风面积小，飞行风阻小；
30.6)关于位置开关设计，如果是释放状态，位置开关打开，电路断开，便于计算机检测挂架的投放状态；
31.7)悬挂模块固定接口标准化，便于ⅰ级更换ⅱ级或ⅱ级更换ⅲ级吊耳，提高挂架的适应性；
32.8)采用局部封闭设计，不存在通向内部机构的孔洞。整体具有更好抗雨淋、、霉菌和沙尘等性能；
33.9)兼有止动器的功能，实现了安装即约束的快速化，提高反应速度。
附图说明
34.图1为本技术实施例提供的板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置的结构示意图；
35.图2为本技术实施例提供的板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置局部的结构示意图；
36.图3为本技术实施例提供的外框的示意图；
37.图4为本技术实施例提供的盖板的示意图；
38.图5为本技术实施例提供的电连接器的示意图；
39.图6为本技术实施例提供的支架的示意图；
40.图7为本技术实施例提供的旋转轴的示意图；
41.图8为本技术实施例提供的扭簧的示意图；
42.图9为本技术实施例提供的拉杆旋转固定件的示意图；
43.图10为本技术实施例提供的悬挂模块的示意图；
44.图11为本技术实施例提供的悬挂模块与吊耳的示意图；
45.图12为本技术实施例提供的悬挂模块与吊耳的安装示意图；
46.图13为本技术实施例提供的拉杆的示意图；
47.图14为本技术实施例提供的电磁锁的示意图；
48.图15为本技术实施例提供的手动控制件的示意图；
49.图16为本技术实施例提供的限位弹簧夹的示意图。
具体实施方式
50.下面通过具体的实施方式和附图对本技术作进一步详细说明。
51.目前挂架分挂钩式和导轨式两种，分别用于冷发射和热发射，本发明属挂架式冷发射方式，通过结构设计创新改变了目前用钩弹钩的方式，本发明可以与目前弹射型挂架的弹射筒结组合成为弹射型挂架，此发明更主要的是单独用在小型非弹射型弹药的投放携带装置。
52.典型的弹射挂架，除弹射结构相差比较大外，挂钩系统结构基本相同，挂钩是悬臂结构，系统承力较大，设有挂弹钩外壳，整体机械结构笨重。
53.相关技术中，为提高挂架标识性，安全销等上增设红丝带来标记。
54.目前的重力投放挂架是一种典型的止动器结构，还有一种叉耳式止动器，通过螺栓调节叉耳与悬挂物的距离来止动，虽有两调节螺栓但操作不方便，其止动效果不如典型的止动器结构，典型的止动器结构的锁定“lock”与释放“release”的开孔形态不同，所用工具不能通用，提高了操作复杂度，降低了效率。
55.传统挂架的悬挂物安装过程是：先放松四个止动器上的螺钉，悬挂物接通电连接器，然后悬挂物上吊耳对准挂架上挂钩推上去，到位后自动锁定，在悬挂物上推的同时也顶住探针上移，便于主机识别挂架状态。外露细长探针会发生碰撞弯曲损坏。锁定后悬挂物下放挂钩受力，此时再拧紧四个止动器的螺钉，四个螺钉的受力平衡度不好控制，调节好后，再拧紧螺钉上的放松动螺母，防止飞行过程中振动失效。止动器调节最为费时，这是降低效率的关键所在。
56.挂架的内部是挂弹钩，挂架上设有前后观察孔即“front watch”和“back watch”，用来观察挂弹钩的悬挂质量，其安装检查的可视性较差。为解决这个问题，常用安全销加红色丝带来标识。
57.挂架是箱体结构空间几何尺寸导致风阻大。侧面的观察孔、锁孔、释放孔均影响了挂架的密闭性，降低挂架的盐雾、淋雨、霉菌和砂尘等试验性能。
58.针对目前重力投放挂架存在的问题，本发明提供了一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置，整个系统分三部分组成，作为主体的板框式旋转重力投放机构、模块系统和解锁方案。通过标准接口与模块系统相连接，以实现对ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级吊耳模块的对接，当然只能是相邻两级别的更换，各个量级不同的挂架本身的荷载也不同，如果采用兼容三种吊耳和几种吊耳间距的方案经济性就大大降低。
59.本发明提供一种板框式轻量化低风阻快约束机载悬挂装置，请参见图1和图2，包括：外框1、盖板2、电连接器3、支架4、位置开关5、旋转轴6、扭簧7、拉杆旋转固定件8、悬挂模块9、扭簧支杆10、销钉11、拉杆12、销杆13、锁芯14、卡片15、弹簧16、电磁铁17、手动控制件18和限位弹簧夹19，
60.外框1是机载悬挂装置的整体骨架，起到承重与包裹作用，
61.如图3所示，外框1的顶部设有机翼连接固定孔101，外框1通过机翼连接固定孔101与机翼连接固定，
62.外框1的侧面下端设有悬挂模块固定孔102，悬挂模块固定孔102与悬挂模块9的螺纹孔901对齐，外框1通过悬挂模块固定孔102与悬挂模块9连接，
63.外框1的侧面下端设有支架固定孔103，用于固定支架4，
64.外框1的侧面下端设有电磁铁固定孔104，电磁铁固定孔104与电磁铁17的螺纹孔1701对齐，用于固定电磁铁17，
65.外框1的侧面下端设有控制件固定孔105，控制件固定孔105使手动控制件18的旋转端1802穿过，用于固定手动控制件18，
66.外框1的底面设有悬挂模块位置孔106，用于固定悬挂模块9，
67.外框1的底面设有扭簧支杆固定孔107，用于固定扭簧支杆10，
68.外框1的底面设有旋转轴固定孔108，旋转轴固定孔108使旋转轴6的旋转轴固定端602穿过，用于固定旋转轴6，
69.外框1还设有销钉109，销钉109插入限位弹簧夹19的固定孔1901用于约束限位弹簧夹19。
70.盖板2用于覆盖动力机构、悬挂模块和手动控制装置，起到保护作用。
71.如图4所示，盖板2设有旋转轴固定孔201，旋转轴固定孔201与旋转轴6的旋转端601共同约束固定旋转轴6，
72.盖板2还设有释放状态标识“open”202、工作状态标识“on”203，
73.盖板2还设有固定孔204，用于与外框1连接固定。
74.电连接器3起到挂架装置及悬挂物与飞机控制机构通讯与动力连接作用。
75.如图5所示，电连接器3包括上接口301、下接口302、测试接口303和末端304，其中，上接口301与飞机连接，下接口302与悬挂物连接，测试接口303与位置开关5电连接，末端304与电磁铁17电路接通。
76.如图6所示，支架4与外框1固定，起到对动力机构、盖板2、位置开关5和扭簧支杆10的固定约束作用。
77.支架4的侧面设有螺纹孔401，用于与外框1连接固定，
78.支架4的顶部设有旋转轴固定孔402，旋转轴固定孔402用于使旋转轴6的旋转端601穿过，约束固定旋转轴6，
79.支架4的顶部设有扭簧支杆固定孔403，用于约束固定扭簧支杆10，
80.支架4的顶部设有螺纹孔404，用于与盖板2的固定孔204连接固定，
81.支架4的顶部设有约束孔405，用于固定约束位置开关5，
82.支架4的侧面设有约束孔406，约束孔406使手动控制件18的固定端1801穿过，用于约束手动控制件18，
83.支架4的侧面设有锁头孔407，锁头孔407使锁芯14的锁头1402穿过，进而使锁头1402插入拉杆旋转固定件8的旋转锁定孔804来完成对拉杆旋转固定件8的定位控制，
84.支架4的侧面设有挡片408，挡片408与拉杆旋转固定件8的限位头803对齐，来限制拉杆旋转固定件8的位置，确保锁头孔407与锁头1402对齐，两拉杆12呈一条直线。
85.如图7所示，旋转轴6由外框1和支架4来约束固定，起到扭转动力传递和状态指示的作用。
86.旋转轴6由固定端602、六棱柱603、本体和旋转端601叠加而成，旋转端601的上端设有内六角孔604，旋转端601的顶面设有红色指示标线605，
87.旋转端601穿过支架4的旋转轴固定孔402；
88.固定端602穿过外框1的旋转轴固定孔108；
89.六棱柱603穿过拉杆旋转固定件8的六棱孔801来实现对拉杆旋转固定件8的旋转控制；
90.内六角孔604用于接六角扳手；
91.通过红色指示标线605指向释放状态标识202还是工作状态标识203来判断挂架的工作状态。
92.扭簧7主要提供模块释放动力作用。
93.如图8所示，扭簧7包括上下相对的第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702，旋转轴6穿过第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702，
94.第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702分别位于拉杆旋转固定件8上下两侧并将其夹住；
95.第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702之间形成有u型连接端703，u型连接端703抵住拉杆旋转固定件8侧壁；
96.第一扭簧中心孔701和第二扭簧中心孔702的末端704由扭簧支杆10进行限位约束，提供扭力支点。
97.拉杆旋转固定件8起到对拉杆12的约束与动力传递作用。
98.如图9所示，拉杆旋转固定件8设有六棱孔801，六棱孔801使六棱柱603穿过，
99.拉杆旋转固定件8设有销接孔802，拉杆12的拉杆孔1201通过销钉与旋转固定件8的销接孔802连接，销接孔802与拉杆孔1201销接传递动力；
100.拉杆旋转固定件8的上端设有限位头803，限位头803上设有旋转锁定孔804，限位头803用于对挡片408的阻挡进行限位，实现旋转锁定孔804与锁头孔407对齐；
101.旋转锁定孔804插入锁芯14的锁头1402实现锁定。
102.悬挂模块9承担悬挂物锁定与释放，将悬挂物重力传递到挂架的作用。
103.如图10和图11所示，悬挂模块9的中部沿高度方向贯穿设有吊耳孔903，悬挂模块9中部沿宽度方向设有栓孔902，栓孔902与吊耳孔903连通，栓孔902用于容纳销杆13，当吊耳20插入吊耳孔903后，销杆13插入吊耳孔以对吊耳形成锁定。
104.悬挂模块9的侧面设有螺纹孔901，螺纹孔901与外框1的悬挂模块固定孔102对齐，并连接固定。
105.为减小释放所需动力，销杆13的承重底面与栓孔902的底面均设计有一定的坡度。
106.图12是悬挂模块安装悬挂物后，悬挂模块与吊耳配合状态下的x、y轴剖面图，吊耳孔的设计能容纳国军标要求的横向
±
0.8mm，轴向和径向偏差
±
0.5
°
内。由剖面图可以看出结构间隙等同于导轨式挂架，模块结构使挂架具有很好的止动作用。
107.从x轴剖面图可见，模块结构的销杆13是类简支结构，其不同于传统的悬臂结构，本结构的力学性能更好，同样的荷载，销杆13受力更小，几何尺寸小。
108.拉杆12起到拉杆旋转固定件8与悬挂模块9间力传递的作用。
109.如图13所示，拉杆12设有拉杆孔1201和接头1202，
110.拉杆孔1201通过销钉与旋转固定件8的销接孔802连接；接头1202通过销钉与销杆13的销钉孔相连。
111.如图14所示，构件锁芯14、卡片15、弹簧16和电磁线圈17共同构成电磁锁，通电收回锁芯14完成挂架投放功能，
112.卡片13卡在锁芯14的大卡槽1404内，
113.弹簧16的弹力为锁芯14插入旋转固定件8的旋转锁定孔804提供动力；
114.电磁线圈17的螺纹孔1701与外框1的电磁铁固定孔104连接固定；
115.锁芯14的铁芯1401插入电磁线圈17的电磁线圈孔1702，锁头1402插入支架4的锁头孔407，小卡槽1403起到限位锁定作用，以便手动控制件18的弧形缺口1808卡入锁定锁头的回缩，
116.弧形凸边1405是便于手动控制件18的突起弧形端1806抵住拉回，实现锁头1402脱离拉杆旋转固定件8的旋转锁定孔804实现手动解锁。
117.如图15所示，手动控制件18是实现手动控制挂架工作状态的关键机构。
118.在自动工作状态即不干涉电磁锁的工作状态下，弧形缺口1807与小卡槽1403形成同心，因弧形缺口1807半径大于锁头1402，不插入小卡槽1403形不成锁定，锁头1402可以在支架4的锁头孔407内移动，红色标线1805指向外框1的工作状态标识“on”；
119.在锁定状态下，电磁锁被限定在锁定状态，防止意外释放脱落。此时，弧形缺口1808与小卡槽1403形成同心，因弧形缺口1808半径小于锁头1402，而插入小卡槽1403形成限位锁定，锁头1402被抵住在锁头孔407内无法移动，红色标线1805指向外框1的“lock”标识；
120.在手动释放悬挂物状态下，也就是地面更换悬挂物时将原悬挂物卸下来，再由状态“on”向“open”即由工作状态到释放状态转换转动过程中，因弧形缺口1806连线加厚，在转动时抵住弧形凸边1405，实现锁头1402的回缩解锁，此时，红色标线1805指向外框1的释放状态标识“open”。
121.手动控制件18的固定端1801插入支架4的约束孔406，手动控制件18的旋转端1802插入外框1的控制件固定孔105，再由限位弹簧夹19卡入凹限处六棱柱1804从外框1内壁约束住手动控制件18的水平移动，只能转动。内六棱孔1803与内六角孔604型号相同，以实现操作工具统一的问题。弧形缺口1809起平衡配重作用，确保手动控制件18的质心在其旋转轴上，以避免振动环境出现旋转动能。
122.限位弹簧夹19起到对手动控制件18的水平移动限定和旋转角度限定作用。
123.如图16所示，限位弹簧夹19的固定孔1901插入销钉109起到旋转时转动固定端；旋转限位孔1902卡在六棱柱1804处，其直线端与六棱柱1804的某一面相切，起到转动约束与位置固定作用。
124.本发明中，外框1由一个底面和两个平行的侧面构成，侧面为v型结构。本发明针对整体结构与释放机构，整体采用板框式结构，因各机型的机动性不同，整体结构设计有所不同，现针对无人机挂架，不作机动要求的设计。采用uv型结构，即外框由前面看是u型，从侧面看则成v型。在提高挂架整体性同时降低了结构重量和迎风面积。
125.本发明的旋转动力来自扭簧，通向悬挂模块的拉杆与扭转结构用销钉连接，便于更换不同模块的拉杆。当悬挂模块悬挂重物时，两侧的拉杆、拉杆旋转固定件呈直线状，此时，扭簧处于最大扭力状态。通过力学平行四边形法则，扭簧对拉杆和扭转件形成的直线，可知扭力沿几乎水平的分解力是相当大的，这样通过平行四边形法则放大了拉杆的拉力(扭簧很大的扭力，而拉杆与旋转轴初始状态是一条直线，故能产生相当大的拉力)，给处于稳定状态的悬挂模块提供了足够的释放动力。扭簧的扭力可根据悬挂物级别进行更换，拉
杆承受拉力与支承力，重点是支承力时的失稳分析。
126.本发明中承重模块具有固定吊耳作用，同时分散悬挂应力，将受力分散传导给外框，省去了目前的挂弹钩，减重效果明显。
127.本发明的机载悬挂装置的优点如下：
128.1、结构重量轻，悬挂模块的承重性能与应力分散作用，完成受力向外框的分散性传递；
129.2、通过旋转扭簧设计，结构小巧同时又提供了很高释放动力；
130.3、安装效率高，通过内六角板手转动旋转轴90度完成锁定，旋转轴顶部标线指向on状态；
131.4、便于检测，通过观测旋转轴顶部标线指向可以知道挂架的工作状态；
132.5、管状通透设计，迎风面积小，飞行风阻小；
133.6、关于位置开关设计，如果是释放状态，位置开关打开，电路断开，便于计算机检测挂架的投放状态；
134.7、悬挂模块固定接口标准化，便于ⅰ级更换ⅱ级或ⅱ级更换ⅲ级吊耳，提高挂架的适应性；
135.8、采用局部封闭设计，不存在通向内部机构的孔洞。整体具有更好抗雨淋、、霉菌和沙尘等性能；
136.9、兼有止动器的功能，实现了安装即约束的快速化，提高反应速度。
137.以上仅表达了本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。