| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202311019111.2 | 申请日 | 2023-08-14 |
| 公开(公告)号 | CN117125249A | 公开(公告)日 | 2023-11-28 |
| 申请人 | 湖北航天技术研究院总体设计所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 刘庆; 陈兴峰; 陈伟; 洪珅; 雷琪; 吴敏; | 第一发明人 | 刘庆 |
| 权利人 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省武汉市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市东西湖区金山大道9号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：430040 |
| 主IPC国际分类 | B64C9/00 | 所有IPC国际分类 | B64C9/00 ; B64C9/02 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 武汉智权专利代理事务所 | 专利代理人 | 陈桂扬; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种空气 舵 及 飞行器 ，涉及飞行器空气舵技术领域，空气舵包括舵轴和舵面；其中，舵轴上设有槽座；舵面包括舵身和支板，所述支板组设于所述舵身上，所述支板固定于所述槽座中并与所述槽座的 侧壁 面间隔设置。本 申请 在舵面和舵轴连接处分别设置支板和槽座，舵面和舵轴通过支板和槽座固定连接，且支板与舵轴槽座的左右侧面留有足够的间隙，以为舵面与舵轴的热 变形 预留变形空间。既实现舵面与舵轴的可靠 定位 安装，又能满足热变形匹配的要求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种空气舵，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种空气舵及飞行器技术领域[0001] 本发明涉及飞行器空气舵技术领域，具体涉及一种空气舵及飞行器。 背景技术[0002] 空气舵是飞行器的关键部件，其通过转动实现飞行器飞行姿态的控制，空气舵安装在飞行器外部，在飞行器高速飞行过程中，空气舵承受严酷的热环境和力载荷，设计重点是满足防热和承载的要求，同时要兼顾轻质化、低成本等要求。空气舵一般由舵面和舵轴组成，飞行时气动压力作用在舵面上，从而提供控制的动力；舵轴是空气舵与轴承和舵机的连接的部件，实现空气舵的可靠装配和载荷传递。 [0003] 相关技术中，为了使空气舵具备较强的抗烧蚀性能，空气舵舵面常采用防热承载一体式舵面，防热承载舵面选用抗氧化C/C复合材料，具有抗烧蚀、耐高温、轻质等优点。而舵轴常采用耐高温、高强、高模量的金属材料。抗氧化C/C复合材料与金属材料的舵轴一般采用机械螺钉等方式连接固定。然而，舵面和舵轴两种采用异种材料制成的结构件的连接部位在高温环境受热变形的程度差异偏大，存在热匹配的问题，一旦连接处在高温环境下位置发生较大偏差，会影响空气舵的正常工作，甚至导致飞行器飞行故障。 发明内容[0005] 舵轴，其上设有槽座； [0006] 舵面，其包括舵身和支板，所述支板组设于所述舵身上，所述支板固定于所述槽座中并与所述槽座的侧壁面间隔设置。 [0007] 一些实施例中，所述支板通过至少一个连接螺钉与所述槽座的侧壁面相连，所述支板上设有多个供连接螺钉穿过的安装孔。 [0009] 一些实施例中，多个所述安装孔包括： [0010] 至少一个第一安装过孔，其与一个所述连接螺钉之间设有单边间隙； [0011] 至少一个腰型安装孔，其在所述槽座深度方向两侧与一个所述连接螺钉间隙设置。 [0012] 一些实施例中，多个所述安装孔还包括： [0013] 至少一个第二安装过孔，所述第二安装过孔与所述连接螺钉同轴设置，且所述第二安装过孔与所述连接螺钉的间隙距离大于1mm。 [0014] 一些实施例中，所述舵轴表面设有防热部件。 [0015] 一些实施例中，所述防热部件包括： [0016] 防热套，其通过多个沉头螺钉贴合于所述舵轴表面。 [0017] 一些实施例中，所述槽座的表面设有氧化锆热障涂层。 [0018] 一些实施例中，所述槽座与所述支板之间设有防热腻子。 [0019] 另一方面，本申请提供一种飞行器，其包括：如上述任意一项所述的空气舵。 [0020] 综上所述，本申请在舵面和舵轴连接处分别设置支板和槽座，舵面和舵轴通过支板和槽座固定连接，且支板与舵轴槽座的左右侧面留有足够的间隙，以为舵面与舵轴的热变形预留变形空间。既实现舵面与舵轴的可靠定位安装，又能满足热变形匹配的要求。附图说明 [0021] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0022] 图1为本发明实施例中空气舵的主视图； [0023] 图2为本发明实施例中空气舵的侧视图； [0024] 图3为本发明图3中A‑A视角的剖视图； [0025] 图4为本发明实施例中槽座与支板连接处局部剖视图； [0026] 图5为本发明实施例中舵面的主视图； [0027] 图6为本发明实施例中舵轴的主视图； [0028] 图7为本发明实施例中舵轴的侧视图。 [0029] 图中：1、舵轴；11、槽座；2、舵面；21、舵身；22、支板；221、第一安装过孔；222、腰型安装孔；223、第二安装过孔；224、第三安装孔；225、第四安装孔；3、连接螺钉；4、防热部件；41、防热套；411、沉头螺钉。 具体实施方式[0030] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0031] 以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。针对现有技术中舵面与舵轴连接处在高温环境下容易出现变形，导致舵轴无法正常操作舵面，导致飞行器飞行故障的问题，如图1和图2所示，本申请提供一种空气舵，其包括：舵轴1和舵面2；其中，[0032] 舵轴1上设有槽座11。舵面2包括舵身21和支板22，所述支板22组设于所述舵身21上，所述支板22固定于所述槽座11中并与所述槽座11的侧壁面间隔设置。 [0033] 需要说明的是，本申请主要针对抗烧蚀空气舵中，舵轴1和舵面2在高温环境下，变形程度差异较大，导致两者无法正常连接，操作舵轴1无法控制舵面2动作的情况。为了解决上述问题,本申请舵面2和舵轴1连接处分别设置支板22和槽座11，舵面2和舵轴1通过支板22和槽座11固定连接，而支板22和槽座11之间留有间隙以应对受热形变。即舵面2和舵轴1采用插接的方式连接，一方面舵轴1和舵面2采用插接的方式，在水平方向上存在更大的限位面积，可以实现舵面2的弯矩和扭矩载荷传递，使两者连接更加牢固。另一方面，支板22和槽座11之间留有间隙可以满足舵轴1与舵面2的热变形匹配要求。 [0034] 优选地，空气舵采用整体式抗氧化C/C复合材料舵面2，舵面2采用碳布缝合的织物结构，并通过液相浸渍工艺成型，具有良好的高温力学性能和抗烧蚀性能；舵轴1采用高温合金钢材料，具有良好的高温强度、模量和优异的加工工艺性，能可靠地传递舵面的扭矩、弯矩。 [0035] 可选地，本申请支板22和槽座11之间既可以是双侧间隙设置，也可以是单侧间隙设置，可根据空气舵的结构需要进行选择，支板22和槽座11之间的间隙需要根据材料和温度变化值进行标定获取，一般将间隙值设置为1mm左右。 [0036] 一些实施例中，如图3所示，所述支板22通过至少一个连接螺钉3与所述槽座11的侧壁面相连，所述支板22上设有多个供连接螺钉3穿过的安装孔。 [0037] 进一步地，所述安装孔为光孔，所述槽座11上设有多个供所述连接螺钉3穿过的连接孔，所述连接孔一侧为螺纹孔，另一侧为沉头光孔。 [0038] 需要说明的是，装配时连接螺钉3先穿过槽座11一侧的连接孔，并穿过支板22上的安装孔最后从槽座11另一侧连接孔伸出，并与连接孔的螺纹侧拧紧完成固定。由此，连接螺钉3的螺柱段与连接孔的螺纹侧固定，螺钉头段沉入则沉入连接孔的沉头光孔段，确保气动外形的光滑。 [0039] 一些可选地实施例中，如图5所示，上述多个所述安装孔包括： [0040] 至少一个第一安装过孔221，其与一个所述连接螺钉3之间设有单边间隙。至少一个腰型安装孔222，其在所述槽座11深度方向两侧与一个所述连接螺钉3间隙设置。 [0041] 可选地，第一安装过孔221与连接螺钉3之间存在为单边小间隙(一般间隙距离保持在0.05mm)，因此第一安装过孔221对连接螺钉3具有横向和竖向的约束能力。而腰型安装孔222，在竖直方向两侧与连接螺钉3存在间隙，对连接螺钉3具备横向的约束能力。由于该处竖直方向存在间隙，因此可适应舵轴1槽座11的变形。 [0042] 进一步地，上述多个所述安装孔还包括：至少一个第二安装过孔223，所述第二安装过孔223与所述连接螺钉3同轴设置，且所述第二安装过孔223与所述连接螺钉3的间隙距离一般大于1mm。 [0043] 一些具体地实施例中，如图5所示，为了提高舵轴1和舵面2热匹配性能，槽座11上设有10个安装孔，其中，槽座11中部由上到下设有一个第一安装过孔221、一个第二安装过孔223和一个腰型安装孔222。第二安装过孔223一侧设有4个第三安装孔224，另一侧设有3个第四安装孔225。第三安装孔224与连接螺钉3右侧的间隙小于左侧，可适应槽座11向图5纸面向左方向变形能力。第四安装孔225与连接螺钉3左侧的间隙小于右侧，可适应槽座11向图5纸面向右方向变形能力。 [0044] 优选地，如图4、图6和图7所示，所述舵轴1表面设有防热部件4。 [0045] 具体地，防热部件4包括：防热套41，其通过多个沉头螺钉411贴合于所述舵轴1表面。防热套41采用2.5D石英编织/酚醛复合材料制成，沉头螺钉411采用高温合金钢材料制成。而为了提升槽座11和支板22之间预留缝隙部位的抗烧蚀能力，在缝隙部位填充陶瓷化改性后的防热腻子。 [0046] 进一步地，为提高舵轴1的抗烧蚀能力，所述槽座11的表面设有氧化锆热障涂层。需要说明的是，仅需要在槽座11外漏在大气中的表面增加0.2mm的氧化锆热障涂层即可。 [0047] 另一方面，本申请提供一种飞行器，其包括上述任意一种空气舵。 [0048] 综上所述，本申请在舵面和舵轴连接处分别设置支板和槽座，舵面和舵轴通过支板和槽座固定连接，且支板与舵轴槽座的左右侧面留有足够的间隙，以为舵面与舵轴的热变形预留变形空间。既实现舵面与舵轴的可靠定位安装，又能满足热变形匹配的要求。此外，本发明采用抗氧化C/C复合材料制备的舵面具有良好的抗烧蚀、耐高温和承载能力，高温合金钢制备的舵轴具有良好的高温强度和模量，采用舵面支板与舵轴槽座的对接结构，可以高效地传递舵面的弯矩、扭矩载荷，通过若干高温合金钢螺钉对舵面和舵轴实现紧固固定。进一步地，本申请通过防热套、防热腻子、热障涂层等手段，进一步提高薄弱部位的抗烧蚀能力。本专利的抗烧蚀空气舵技术很好地解决了空气舵的抗烧蚀、承载及舵面与舵轴的热变形匹配问题，具有结构简单、抗烧蚀性能好、承载能力强、工作可靠的优点。 [0049] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0050] 需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0051] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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