一种变质心控制装置及包括其的飞行器
阅读说明：本技术 一种变质心控制装置及包括其的飞行器 (Metamorphic core control device and aircraft comprising same ) 是由 王晓明 陈百辉 韩路路 黄呈彬 冯晓港 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变质心控制装置及包括其的飞行器,变质心控制装置包括齿轮传动机构、齿条、导轨和配重机构,齿轮传动机构与导轨固定连接,齿条滑动连接于导轨,齿轮传动机构与齿条啮合,配重机构与齿条连接,配重机构包括两个以上的质量块,相邻的两个质量块可拆卸连接。飞行器包括上述变质心控制装置。本发明通过齿轮传动机构和齿条配合以精确控制配重机构的位移,而且配重机构中配重块的数量可以根据需要进行增减,便于根据情况调整配重机构的重量。本发明涉及航空技术领域。(The invention discloses a metamorphic core control device and an aircraft comprising the same. The aircraft comprises the metamorphic core control device. The invention accurately controls the displacement of the counterweight mechanism by matching the gear transmission mechanism with the rack, and the number of the counterweight blocks in the counterweight mechanism can be increased or decreased as required, thereby facilitating the adjustment of the weight of the counterweight mechanism according to the situation. The invention relates to the technical field of aviation.)
技术领域
本发明涉及航空
技术领域
中的一种变质心控制装置及包括其的飞行器。背景技术
目前，传统固定翼飞机大多通过控制机翼上的舵面产生力矩，当飞机两侧的机翼力矩不一致时，飞机即可实现滚转。但这种方法会影响飞机良好的气动外形，并且产生较大的阻力，影响飞机飞行性能，并在长距离飞行中增加能耗。此外对于极端情况下飞行的飞行器，如高超声速飞行器、临近空间飞行器或超长航时太阳能无人机等，使用这种舵面控制方式可能会带来严重的舵面烧蚀问题，或者由于大气稀薄，传统气动舵面偏转的控制效应降低，从而危及航空安全。因此需要一种能够替代传统的舵面操纵方式的新形式。
变质心控制技术的基本原理是通过移动安装在机体内部的若干个质量块来改变整机质心位置，利用由此产生的气动配平力矩改变飞机的飞行速度和姿态，完成飞行任务。相比于传统的离散布置、铰链连接的气动舵面的操纵方式，基于滑动质量的质量矩控制方法具有不破坏飞机气动外形、操纵效率高、降低飞机重量等多方面优势。但变质心控制技术对质量块的位移精度有非常高的要求，而且根据不同的工作情况，质量块也需要经常改变重量以适应，更换质量块的过程也相对繁琐。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种变质心控制装置及包括其的飞行器，可以高精度地控制质量块的位移，且质量块的质量可根据实际需求进行变化。
根据本发明第一方面实施例，提供一种变质心控制装置，包括齿轮传动机构、齿条、导轨和配重机构，所述齿轮传动机构与所述导轨固定连接，所述齿条滑动连接于所述导轨，所述齿轮传动机构与所述齿条啮合，所述配重机构与所述齿条连接，所述配重机构包括两个以上的质量块，相邻的两个所述质量块可拆卸连接。
根据本发明第一方面实施例，进一步地，相邻的两个所述质量块通过磁力连接。
根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述配重机构的数量为两个，两个所述配重机构分别连接至所述齿条的两端。
根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述导轨为管状结构，所述齿条和所述配重机构均在所述导轨的管内空间滑动。
根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述质量块的侧面设有若干个滚珠组，所述滚珠组包括多个滚珠，多个所述滚珠围绕所述质量块轴线沿周向等距设置，所述质量块通过多个所述滚珠与所述导轨滚动连接。
根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述滚珠组的数量为两个以上，各所述滚珠组沿所述质量块的轴线方向间隔分布。
根据本发明第二方面实施例，提供一种飞行器，包括上述任一项所述的变质心控制装置。
根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述飞行器还包括飞行器本体和翼梁，所述翼梁横跨所述飞行器本体的两翼，所述翼梁形成所述导轨，所述翼梁为中空管状结构，所述齿条和所述配重机构均可在所述翼梁的内部滑动。
本发明的有益效果是：本发明通过齿轮传动机构和齿条配合以精确控制配重机构的位移，而且配重机构中配重块的数量可以根据需要进行增减，便于根据情况调整配重机构的重量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明第二方面实施例中飞行器的示意图；
图2是本发明第一方面实施例中变质心控制装置的结构图；
图3是本发明第一方面实施例中齿轮传动机构的结构图；
图4是本发明第一方面实施例中质量块的结构图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1～图4，本发明第一方面实施例中的变质心控制装置，包括齿轮传动机构1、齿条2、导轨和配重机构4，齿轮传动机构1与导轨固定连接，齿条2滑动连接于导轨上，齿轮传动机构1通过齿轮啮合的方式驱动齿条2的滑动，配重机构4安装在齿条2上，配重机构4包括质量块41，通过改变质量块41的位置可以改变整个变质心控制装置的重心，从而实现飞行器的转向。质量块41的数量为两个以上，相邻的两个质量块41之间可拆卸连接。在一些实施例中，质量块41的两端分别设有插头和插槽，通过将其中一个质量块41的插头插入另一个质量块41的插槽中即可实现多个质量块41的组合；在另一些实施例中，质量块41也可以是带磁性的，相邻的两个质量块41可通过磁力相互连接。相邻的两个质量块41也可以采用其他能达到相同效果的连接方式，在此不再赘述。
进一步地，齿轮传动机构1包括两个以上的传动齿轮，用于减小齿轮比，使得齿条2的移动更为灵敏，可以及时调整质心位置；而且通过多个传动齿轮进行传动，驱动电机的位置可以更为自由，方便安装。
本实施例中，相邻的两个质量块41通过磁力连接，从而便于对多个质量块41进行组合或拆卸，利于调整配重机构4的重量。
进一步地，配重机构4的数量为两个，两个配重机构4分别连接至齿条2的两端，从而增加了配重机构4与变质心控制装置中心的力臂距离，可以增强配重机构4移动时重心偏移的效果，有利于飞行器的稳定控制。
进一步地，导轨为管状结构，齿条2与配重机构4在导轨的管内空间滑动，从而增大齿条2、配重机构4和导轨的接触面积。
进一步地，质量块41的侧面设有若干个滚珠组，滚珠组包括多个滚珠411，多个滚珠411沿质量块41的轴线周向等距设置，滚珠411与导轨的内壁接触，从而质量块41可通过多个滚珠411与导轨滚动连接。具体地，滚珠411通过磁力与质量块41连接，从而可以根据实际需要增加或减少滚珠411的数量，增加针对不同实用情况的适用性。
进一步地，滚珠组的数量为两个以上，各滚珠组沿质量块41的轴线方向间隔设置，确保质量块41与导轨接触时受力均匀。
本方面第二方面实施例中的飞行器，包括上述中任一项所述的变质心控制装置。
进一步地，飞行器还包括飞行器本体和翼梁3，翼梁3横跨飞行器本体的两翼，用于作为两翼的支撑结构。同时，翼梁3为中空管状结构，其内部空间作为导轨使用，齿条2和配重机构4均在翼梁3的内部滑动，从而精简了飞行器的结构，可进一步减轻飞行器的重量。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。