[发明专利]3D打印空气舵及加工方法

说明书

本发明提供了一种3D打印空气舵及加工方法，包括：空气舵外壳、空气舵骨架以及空气舵舵轴；所述空气舵外壳一侧连接所述空气舵舵轴，所述空气舵外壳内部安装所述空气舵骨架。本装置采用波浪型结构空气舵骨架，相比于传统骨架结构，降低了舵面质量，同时，波浪型空气舵骨架与空气舵外壳形成三角形承力结构，与传统骨架结构相比，降低了结构质量的同时提升了空气舵的承载效率。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体地，涉及3D打印空气舵及加工方法。

背景技术

空气舵是导弹、火箭等飞行器的重要组成部分，空气舵主要产生附加空气动力及对于导弹质心的控制力矩，从而改变和保持飞行器的飞行方向。随着飞行器飞行速度快速提升，空气舵所承受的气动载荷极具增大。传统空气舵采用纯金属实心结构，存在结构重量大、承载能力低的弊端。为了能够更大的气动载荷，在保证空气舵刚性的前提下尽可能较少空气舵质量，刘献伟等在文献(刘献伟，张鹏等.空空导弹舵翼面的技术发展[J].航空兵器.2010(01))中指出目前，空气舵多采用整体夹芯式结构、蒙皮骨架式结构和夹层式结构。然而，这些结构形式都存在着一系列问题。整体夹芯式结构只适用于厚度较大的空气舵，空气舵厚度增大的同时会导致空气阻力的增大，不利于飞行器的高速飞行；蒙皮骨架式结构和夹层式结构，对空气舵各部件尺寸要求精细，加工要求高，且最后需要使用焊接的方式把空气舵各部分连接在一起，占用了大量工期。因此，亟需一种轻质、工艺简单的新型空气舵。

专利文献CN112361894A提供了一种用于火箭的空气舵，包括：上舵板，所述上舵板的下侧的内部具有上舵板筋条；下舵板，所述下舵板的上侧的内部具有下舵板筋条；所述上舵板的下侧和所述下舵板的上侧对合固定为一体；其中，所述上舵板筋条是在刚性上侧板的下侧的内部切削形成的，所述下舵板筋条是在刚性下侧板的上侧的内部切削形成的，所述上舵板的上侧和所述下舵板的下侧是空气舵的蒙皮。

专利文献CN108995792A提供了一种复合材料结构的空气舵，包括舵面、舵轴，所述舵面与舵轴通过紧固件连接；其中，所述舵面包括前缘、舵芯、防热套，所述舵芯包括过渡结构、主体结构，所述过渡结构包括过渡条、中间体；前缘、过渡条、中间体、主体结构依次连接，舵面通过主体结构连接舵轴，其中，中间体、主体结构外部包覆防热套，前缘、过渡条、防热套共同组成空气舵的气动外形。

上述现有专利采用蒙皮骨架式结构和夹层式结构，工艺复杂无法解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种3D打印空气舵及加工方法。

根据本发明提供的一种3D打印空气舵，包括：空气舵外壳、空气舵骨架以及空气舵舵轴；

所述空气舵外壳一侧连接所述空气舵舵轴，所述空气舵外壳内部安装所述空气舵骨架；

所述空气舵外壳、所述空气舵骨架以及所述空气舵舵轴通过3D打印设备打印成形。

优选地，所述空气舵外壳设置为后掠梯形立方体；

所述后掠梯形立方体包括：第一侧面和第二侧面；

所述第一侧面和所述第二侧面设置为形状相同的梯形；

所述第一侧面和所述第二侧面对应一侧腰连接形成前缘，所述第一侧面和所述第二侧面通过所述前缘形成夹角放置；

所述第一侧面和所述第二侧面对应另一侧腰之间通过第一平面连接并形成后缘，所述第一平面垂直于所述第一侧面和所述第二侧面；

所述第一侧面和所述第二侧面对应上底之间通过第二平面连接并形成尖弦；

所述第一侧面和所述第二侧面对应下底之间通过第三平面连接并形成根弦；

所述第二平面和所述第三平面设置为三角形并与所述第一侧面和所述第二侧面垂直。