[发明专利]一种舵机力矩补偿机构及舵面操作系统

说明书

一种舵机力矩补偿机构及舵面操作系统，用于与舵机摇臂铰接，且与舵面摇臂通过舵面连杆铰接，舵机力矩补偿机构包括曲面连杆、连杆外壳和滚轮；曲面连杆上设有减力曲面，连杆外壳内设有连杆孔，曲面连杆可滑动地穿设于连杆孔内，滚轮沿垂直于曲面连杆的方向可伸缩地设于连杆孔的孔壁，且能够在减力曲面上滑动；曲面连杆能够在舵机摇臂或舵面摇臂的带动下在连杆孔内滑动，滚轮沿减力曲面滑动并对减力曲面提供反向作用力。本发明涉及的一种舵机力矩补偿机构，减小了舵机力矩输出需求，扩大舵机选择范围，从而提高了舵机可靠性、降低了舵机重量；采用弹性元件和减力曲面构成负刚度机构，相对运动部件少，机构的可靠性高。

技术领域

本发明属于航空航天飞行器结构设计领域，更具体地，涉及一种舵机力矩补偿机构及舵面操作系统。

背景技术

目前飞机的舵面操纵一般采用油压或电动舵机，由于整个飞机的姿态改变依靠舵面上气动力的变化，舵面上的气动力一般相对较大，因此需要较大功率和力矩的舵机才能操纵舵面。对液压舵机而言，需要较高的压力；对电动舵机而言，需要较高的电压和电流，高液压和高电流、电压都容易造成舵机故障，降低舵系统的可靠性，并且舵机重量很大，对重量极度敏感的飞机而言，过大的重量无疑降低飞机的性能。例如对太阳能飞机而言，常规舵机不仅重量过大，以力矩大小为代表的力学性能往往难以达到需用要求。因此，需要一种舵机力矩补偿机构，能够减小舵机力矩输出需求，扩大舵机选择范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种舵机力矩补偿机构及舵面操作系统，能够减小舵机力矩输出需求，扩大舵机选择范围。

为了实现上述目的，本发明提供一种舵机力矩补偿机构，用于与舵机摇臂铰接，且与舵面摇臂通过舵面连杆铰接，所述舵机力矩补偿机构包括曲面连杆、连杆外壳和滚轮；

所述曲面连杆上设有减力曲面，所述连杆外壳内设有连杆孔，所述曲面连杆可滑动地穿设于所述连杆孔内，所述滚轮沿垂直于所述曲面连杆的方向可伸缩地设于所述连杆孔的孔壁，且能够在所述减力曲面上滑动；

所述曲面连杆能够在所述舵机摇臂或所述舵面摇臂的带动下在所述连杆孔内滑动，所述滚轮沿所述减力曲面滑动并对所述减力曲面提供反向作用力。

优选地，所述舵机力矩补偿机构还包括滑轨，所述滑轨沿所述连杆孔的轴向设于所述连杆孔的孔壁，且与所述曲面连杆同向设置，所述曲面连杆能够沿所述滑轨滑动。

优选地，所述滑轨包括多个滑杆，多个所述滑杆沿所述连杆孔的轴向均布，且铰接于所述连杆孔的孔壁。

优选地，所述曲面连杆为板形，所述曲面连杆的端部设有滑槽，用于与所述舵机摇臂和所述舵面连杆铰接。

优选地，所述滑槽为条形，所述曲面连杆与所述舵机摇臂和所述舵面连杆通过穿过所述滑槽的连接件铰接。

优选地，所述曲面连杆的一个侧面中部设有凸起，所述凸起朝向所述滚轮的一侧为弧形，以形成所述减力曲面，所述凸起的两端为矩形，所述凸起与所述滚轮相对的一侧与所述曲面连杆的侧面平齐。

优选地，所述舵机力矩补偿机构还包括伸缩轴和弹性元件，所述连杆孔的孔壁中部设有容纳孔，所述滚轮设于所述伸缩轴的顶端，所述容纳孔内设有套筒，所述伸缩轴的底端通过所述弹性元件弹性连接于所述套筒内。

优选地，所述伸缩轴包括固定杆和活动杆，所述固定杆固设于所述套筒内，所述活动杆及所述弹性元件设于所述容纳孔内，所述活动杆上设有插设于所述滚轮的连接柱。

优选地，所述连杆外壳上设有安装孔，用于与机身固定连接。

本发明还提供一种舵面操作系统，包括上述的舵机力矩补偿机构、以及舵面、舵面摇臂、舵机、舵机摇臂和舵面连杆；