[发明专利]一种飞行器用俯仰和偏航完全解耦的尾翼调节机构

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种仿生飞行机器人尾翼调节机构。

背景技术

由于技术相对成熟，固定翼飞行器及多旋翼飞行器在灾害救援、环境探测及空中巡航等领域已经得到了初步和较广泛的应用。

其中，固定翼飞行器一般采用水平起降的方式，依靠固定翼的产生的升力进行起降和巡航，其优点是飞行速度快，航程和续航时间较长，但是固定翼飞行器的起降距离较长，对起降跑道的要求也较高，限制了其广泛应用。

多旋翼飞行器是依靠旋翼产生升力，可以进行垂直起降，对起降环境要求低。多旋翼飞行器除了垂直起降外，还可以对各旋翼升力的不同分配来实现飞行姿态控制，灵活性高。然而，多旋翼飞行器的载荷自重比低，能量利用率不高，续航时间短，对于非稳定气流的适应能力较差，这都大大限制了其在复杂服役环境下的使用。

仿生飞行机器人是以飞鸟的作为仿生对象，在外形、结构以及飞行方式上通过模拟飞鸟，使得整个飞行系统可以适应于复杂的气流环境。相对于传统的多旋翼与固定翼飞行器，可以大大提高载荷自重比和飞行效率。目前，仿生飞行机器人还是一个新兴的领域，相关基础研究并不完善，正处于探索研究中，其中尾翼机构部分是仿生飞行机器人重要的组成部分，尾翼调整设计的好坏直接关系到仿生飞行机器人的性能，甚至是研究的成败与否。

现有的仿生飞行机器人的尾翼调节机构多为俯仰和偏航耦合的，通过控制系统解算来实现解耦，这样就会带来解耦效率低、精度低、响应速度慢等缺点；而且现有部分的俯仰和偏航运动解耦的尾翼调节机构均为串联式布局，均是把舵机放置在飞行器尾部的运动机构上，增加了飞行器尾部重量，使得飞行器尾部更加臃肿庞大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、控制精确、调节灵活的飞行器用俯仰和偏航完全解耦的尾翼调节机构。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种飞行器用俯仰和偏航完全解耦的尾翼调节机构，包括前后依次设置在飞行器尾部上的尾翼固定件、尾翼俯仰件及尾翼偏航件，所述尾翼固定件与尾翼俯仰件之间通过一俯仰转轴相铰接，所述尾翼俯仰件与尾翼偏航件之间通过一偏航转轴相铰接，所述俯仰转轴的轴线与偏航转轴的轴线相垂直，还包括设置在飞行器主体上的俯仰舵机和偏航舵机，所述俯仰舵机与尾翼俯仰件之间通过一连杆刚性传动连接在一起，所述俯仰舵机转动带动连杆移动以驱动尾翼俯仰件绕俯仰转轴的轴线摆动，所述偏航舵机与尾翼偏航件之间通过两牵引线绳柔性传动连接在一起，所述偏航舵机转动牵引拉动两牵引线绳移动以驱动尾翼偏航件绕偏航转轴的轴线摆动。

进一步地，所述俯仰舵机的输出轴联接有俯仰摆臂，所述连杆两端分别连接至俯仰摆臂的一端与尾翼俯仰件的底端。

进一步地，所述偏航舵机的输出轴联接有偏航摆臂，两所述牵引线绳分别对应连接在偏航摆臂的左、右两端与尾翼偏航件的左、右两侧端之间，在所述尾翼固定件的左、右两侧端对应分别形成有供牵引线绳穿过的限位孔。

进一步地，两所述牵引线绳与偏航摆臂的两连接点距离等于两牵引线绳与尾翼偏航件的两连接点距离。

进一步地，两所述牵引线绳与尾翼偏航件的两连接点与偏航转轴的轴线处于同一个平面。

进一步地，两所述限位孔处于俯仰转轴的轴线上。

进一步地，所述连杆的一端通过关节轴承活动连接至俯仰摆臂的一端，所述连杆的另一端通过关节轴承活动连接至尾翼俯仰件的底端。

进一步地，所述限位孔由设置尾翼固定件左、右两侧端的关节轴承的内圈构成。

进一步地，两所述关节轴承为杆端关节轴承，两所述杆端关节轴承之间通过一丝杆相连接以构成俯仰转轴。

有益效果：此尾翼调节机构中，俯仰舵机和偏航舵机布置在飞行器主体机身内，尾翼俯仰件和尾翼偏航件则布置在飞行器尾部，摒弃传统将驱动舵机布置在飞行器尾部的结构形式，有效减轻了飞行器尾部重量；而且，相对于传统运动耦合的尾翼调节机构，本发明提供的尾翼调节机构可实现了尾翼机构的机械解耦，而不用通过软件解算实现解耦，大大提高了系统的可靠性、稳定性和调节精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式