一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构的制作方法

本发明属于模型试验，尤其涉及一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，主要应用于风洞或水池模型试验。

背景技术：

1、风洞试验和水池试验作为一种高效低成本研究实际飞行器或航行器的空气或水动力特性的手段，遵循相似性准则，具有高精度环境模拟、受气候条件影响较小、安全易操作、结果精度高，高效低成本等优点，故其在空气动力学研究、水动力学研究、各种飞行器及航行器研制验证方面都具有广泛应用，是不可或缺的研究手段或研制环节。

2、风洞试验和水池试验中，测试飞行器、无人潜航器等时常会遇到偏转舵板或副翼等工况；由于风洞尺寸的限制、经费预算的限制，通常模型尤其是风洞模型的尺寸较小，受限于模型尺寸，模型本质是用来测试气动力特性或水动力特性的，其表面越光滑越好，尽可能无额外突出支撑或悬挂部分，故要实现自动化电驱动换舵偏较为不易；传统的换舵偏方式为根据实际工况需求，制作多个不同偏角的铰片，用他们连接固定舵和偏转舵板，实现不同的舵偏，但传统的方式在换舵偏时需要反复拆装铰片及偏转舵板，且在换完铰片后，需要对舵表面的螺钉孔位置进行修形整平，多种铰片不利于保管的同时，大大拖延了试验进程，降低了试验效率，延长了试验周期，降低了试验产值上限。

3、因此，设计一种不需要电驱动，辅以简单人工操作，不用反复拆装偏转舵，在气动或水动试验中可以抵抗气流或水流造成的偏转扭矩，且对气动或水动外形影响极低的换舵偏机构就十分有必要。

技术实现思路

1、本申请的目的是为了解决风洞试验或水池试验中，对体积较小无法完成自动换舵偏的模型换舵偏时，由于传统的换舵偏方法需要反复拆装铰片及偏转舵板、对舵表面修型而带来的试验周期增加、效率降低问题，提出了一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构。

2、本申请采用的技术方案：

3、一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，包括固定舵、偏转舵、偏转舵轴、支撑轴承一、支撑轴承二和双向换舵偏自锁系统；

4、所述固定舵内部设置有板状支撑结构，板状支撑结构上开设有安置槽，双向换舵偏自锁系统置于安置槽内，所述双向换舵偏自锁系统包含了一个棘轮和两套换向自锁机构，所述棘轮安装在板状支撑结构上，换向自锁机构分列在棘轮的两侧；

5、所述偏转舵安装在偏转舵轴上，偏转舵轴通过支撑轴承一和支撑轴承二与固定舵连接，偏转舵轴的右端与棘轮连接；

6、每套换向自锁机构均包括卡条组件、摆动换向块、弹簧一、弹簧二和拨键连杆，卡条组件包括卡条一和卡条二，所述拨键连杆的内端与摆动换向块固定连接，拨键连杆的外端穿过板状支撑结构并探出固定舵右端面，摆动换向块的上下两侧抵靠设置有卡条一和卡条二，卡条一通过弹簧一与安置槽固定连接，卡条二通过弹簧二与安置槽固定连接，卡条一、卡条二的内端与棘轮配合锁紧或者解锁；

7、拨动拨键连杆带动摆动换向块转动，当两套换向自锁机构中的拨键连杆拨键方向一致呈轴对称时，两套换向自锁机构中的卡条组件呈轴对称分布，两组卡条组件的卡条一或者两组卡条组件的卡条二与棘轮啮合，棘轮处于锁紧状态，偏转舵轴无法转动；当两套换向自锁机构中的拨键连杆拨键方向相反呈中心对称时，两套换向自锁机构中的卡条组件呈中心对称分布，一组卡条组件的卡条一和另一组卡条组件的卡条二与棘轮啮合，或者一组卡条组件的卡条二和另一组卡条组件的卡条一与棘轮啮合，棘轮处于解锁状态，偏转舵轴旋转方向即为偏转舵偏转方向。

8、进一步地，所述摆动换向块上加工有螺纹孔，拨键连杆的内端与摆动换向块螺纹连接并通过防松螺帽固定。

9、进一步地，棘轮的齿数根据试验工况进行调整，每5°换舵偏时，棘轮齿数为72，每10°换舵偏时，棘轮齿数为36，每15°换舵偏时，棘轮齿数为24，每20°换舵偏时，棘轮齿数为18。

10、进一步地，固定舵为机翼，偏转舵为副翼。

11、本申请具有的有益效果是：

12、1.本申请不需要电驱动，辅以简单人工操作，不用反复拆装偏转舵，在气动或水动试验中可以自锁，抵抗气流或水流施加给偏转舵偏转扭矩的精准换舵偏机构。

13、2.本申请无额外突出支撑或悬挂部分，较好地满足了表面光滑使用要求。

14、3.本申请可根据实际工况要求更改棘轮齿数，具有较高的灵活性。

15、4.本申请适用且不限于水平舵、垂直舵、x舵等对航行器或飞行器姿态具有操纵性的舵机构，同时适用于机翼和副翼，可应用范围较广。

技术特征：

1.一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，其特征在于：包括固定舵（1）、偏转舵（2）、偏转舵轴（3）、支撑轴承一（4）、支撑轴承二（5）和双向换舵偏自锁系统（6）；

2.根据权利要求1所述的无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，其特征在于：所述摆动换向块（10）上加工有螺纹孔，拨键连杆（14）的内端与摆动换向块（10）螺纹连接并通过防松螺帽（13）固定。

3.根据权利要求1所述的无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，其特征在于：棘轮（7）的齿数根据试验工况进行调整，每5°换舵偏时，棘轮（7）齿数为72，每10°换舵偏时，棘轮（7）齿数为36，每15°换舵偏时，棘轮（7）齿数为24，每20°换舵偏时，棘轮（7）齿数为18。

4.根据权利要求1所述的一种无驱动换舵偏自锁装置，其特征在于：固定舵（1）为机翼，偏转舵（2）为副翼。

技术总结
本发明属于模型试验技术领域，公开了一种无驱动且具有自锁功能的换舵偏机构，包括固定舵、偏转舵、偏转舵轴、支撑轴承一、支撑轴承二和双向换舵偏自锁系统；所述固定舵内部设置有板状支撑结构，板状支撑结构上开设有安置槽，双向换舵偏自锁系统置于安置槽内，所述双向换舵偏自锁系统包含了一个棘轮和两套换向自锁机构，所述棘轮安装在板状支撑结构上，换向自锁机构分列在棘轮的两侧；所述偏转舵安装在偏转舵轴上，偏转舵轴通过支撑轴承一和支撑轴承二与固定舵连接，偏转舵轴的右端与棘轮连接；本申请不需要电驱动，不用反复拆装偏转舵，在气动或水动试验中可以自锁，抵抗气流或水流施加给偏转舵偏转扭矩的精准换舵偏机构。

技术研发人员：赵怡,刘景飞,杨光,田恩农,曲明,鞠安然,赵宏欣,徐傲,刘家瑞,侯思宇
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23