本發明屬于彈射起飛的折疊翼無人飛行器設計技術，具體涉及一種彈射無人飛行器折疊翼的機翼同步展開系統及使用方法。

背景技術：

彈射折疊翼飛行機器人與傳統導彈和大型無人飛行器相比有諸多優勢。與傳統導彈相比，其體積小，操控性強，適合反恐，城市戰爭。與偵察型無人飛行器相比，它具有小型化，單兵可攜帶，快速進入作戰區，戰術靈活等優勢。與攻擊型無人飛行器相比，它能夠精確投放炸彈，減少無辜傷亡，降低戰爭負面影響，具有便攜性好，成本低，隱蔽性強等特點。值得注意的是，這類無人飛行器的關鍵技術之一就是在彈射過程中折疊翼的同步展開技術。一方面折疊翼同步展開系統連接機翼與機身，集中承受飛行時機翼所受的載荷；另一方面，還要實現機翼折疊狀態時的收納，彈射時的快速展開以及展開的位置鎖定等功能。

折疊翼的驅動力方式。1彈簧力式。彈簧力式展開折疊翼以彈簧等彈力為動力展開機翼。其特點是結構簡單，無需動力裝置。2燃氣作動式。燃氣作動式彈翼展開機構以其展開迅速、動力大、展開到位可靠度高。但所需裝置復雜，難于操作實施，安全性低。3電機驅動式。其特點是易于控制，展開精度較高，改裝后可主動折疊機翼，其缺點是速度較慢，需要額外的功率輸入。

同步傳動機構。現有機械中高可靠性的同步傳動機構的結構大多比較復雜，且成本較高，但是結構簡單，成本低的機構又往往存在同步不可靠等技術問題。

技術實現要素：

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種彈射無人飛行器折疊翼的機翼同步展開系統及使用方法，解決當前形勢下的戰場需求和現有技術存在的上述矛盾和缺陷，提供一種結構簡單、低成本和高可靠性，適用于彈射無人飛行器的折疊翼同步展開系統。

技術方案

一種彈射無人飛行器折疊翼的機翼同步展開系統，其特征在于包括兩套機翼伸展單元和同步齒輪機構；所述機翼伸展單元包括蓋板、壓縮彈簧和機翼連接單元；壓縮彈簧位于蓋板與機翼連接單元之間的非連通環形槽內，壓縮彈簧的一端固定在非連通環形槽的端口壁上，另一端固定在蓋板下端的滑塊上，蓋板和機翼連接單元的中心設有通孔；兩套機翼伸展單元以蓋板為外，機翼連接單元為內布局設置，D齒輪13和C齒輪12同軸穿過兩套機翼伸展單元中心的通孔，分別于兩個機翼連接單元固連；所述同步齒輪機構的D齒輪13與A齒輪1的上齒輪外嚙合，C齒輪12與B齒輪4外嚙合，A齒輪1的下齒輪與B齒輪4外嚙合；所述C齒輪12與D齒輪13的傳動比為-1。

所述同步齒輪機構的齒數配合為：A齒輪1的上齒輪為18，A齒輪1的下齒輪為12，B齒輪4為40，C齒輪12為40，D齒輪13為60。

所述蓋板和機翼連接單元上設有多個減重孔。

所述蓋板的耳片上設有限制機翼連接單元展開角度不超過90度的擋塊3。

所述左、右機翼的連接單元和帶有耳片的擋塊均采用聚丙烯塑料。

所述蓋板采用碳纖維板制成。

所述四個齒輪采用鋁合金。

一種所述任一項彈射無人飛行器折疊翼的機翼同步展開系統的使用方法，其特征在于：將機翼伸展單元的機翼連接單元分別與左、右機翼連接，豎直方向固定機翼連接上、下蓋板；當左、右機翼閉合時，機翼連接單元帶動壓縮彈簧進行壓縮；當左右機翼展開時，壓縮彈簧釋放，通過上、下蓋板的滑塊將彈性恢復力傳給蓋板進而傳到機身，根據力的相互作用規律，機翼在彈性恢復力的驅動下完成展開動作。

有益效果

本發明提出的一種彈射無人飛行器折疊翼的機翼同步展開系統及使用方法，包括兩套機翼伸展單元和同步齒輪機構；左、右機翼的機翼伸展單元通過折疊機翼過程中壓縮彈簧產生的彈性恢復力使其繞主齒輪軸線旋轉，旋轉角度0～90度，以完成機翼的折疊展開功能；左、右蓋板通過帶有耳片的擋塊與機身固連；同步齒輪機構的設計保證了左、右機翼的同步展開。為了減輕結構重量，提高飛行效率，在保證結構強度的條件下，各個單元均做了減重處理。本發明能夠可靠地實現折疊翼無人飛行器左、右機翼的準確定位和可靠展開，提高了無人飛行器彈射的成功率，進而大幅度提高了全機的可靠性，且具有設計合理、實施容易、成本低，折疊方式簡單、快速，折疊后外形規則、美觀，便于載運等特點。

與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點：①經試飛實驗驗證，本發明有效提高了彈射起飛的折疊翼無人飛行器的發射成功率，增加全系統的可靠性；②結構簡單，重量輕，易于維護；③設計合理，實施容易，成本低；④折疊方式簡單、快速，折疊后整機外形規則、美觀，便于載運和單兵攜帶。

附圖說明

圖1至圖3是本發明的整體結構示意圖；

圖4是機翼連接單元的結構示意圖；

圖5和圖6是豎直方向固定機翼連接單元的蓋板的結構示意圖；

圖7是機翼連接單元限位擋塊示意圖；

圖8是齒輪軸系的傳動示意圖；

圖9是齒輪D的結構示意圖；

圖10是齒輪軸固定塞；

圖11和圖12是折疊前系統的結構示意圖；

1-齒輪A，2-上蓋板，3-機翼連接單元限位擋塊，4-齒輪B，5-機身連接耳片，6-壓縮彈簧A，7-右機翼連接單元，8-舵機線走位孔，9-下蓋板，10-減重槽，11-左機翼連接單元，12-齒輪C，13-齒輪D，14-滑塊A，15-齒輪軸固定塞，16-滑塊B，17-彈簧B，18-減重孔，19-圓柱銷通孔A，20-圓柱銷通孔B，21-圓柱銷通孔C，22-舵機線走位孔。

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

本實施例的彈射無人飛行器折疊翼的同步展開系統，包括①左、右機翼的連接單元，分別與左、右機翼固連，帶動機翼收起和展開，為了防止左、右機翼收起和展開過程中互相干涉，單元間加有墊片；②豎直方向固定機翼連接單元的左、右蓋板，一方面保證機翼連接單元的支持剛度，在豎直方向上不發生大的位移和變形，另一方面，機身軸向申出的兩對耳片可與機身固連，為機翼上的氣動載荷傳遞到機身提供傳力路徑；③帶有耳片的擋塊，可以通過耳片與左、右蓋板一起固連到機身，作用是限制機翼連接單元展開角度不超過90度，準確定位；④壓縮彈簧，之所以采用壓縮彈簧而不采用扭簧，是因為在相同的材料、幾何外形下，壓簧的剛度系數更大，彈性恢復力更大。彈簧放置在機翼連接單元的槽道內，在發生形變時，通過與左、右蓋板固連的滑塊將彈性恢復力傳給蓋板進而傳到機身，根據力的相互作用規律，機翼在彈性恢復力的驅動下完成展開動作；⑤同步展開齒輪系作動機構，由于折疊系統受到空間和結構重量的限制，本發明采用齒輪系來實現機翼的同步反向作動。

左、右機翼的連接單元和帶有耳片的擋塊均采用聚丙烯塑料制成，該材料的密度較小，且強度適中，目的是在保證結構強度的同時降低結構重量。固定機翼連接單元的上下蓋板采用碳纖維板制成，該材料比強度大，比剛度大，可以保證翼根的連接強度和支持剛度。此外，同步展開齒輪系作動機構采用鋁合金制成。以上各單元的加工成型全部采用機加工工藝。

為了減輕結構重量，提高飛行效率，各單元均作了減重處理。在保證結構強度和外形美觀的同時，開有減重孔、減重槽等等。

具體實施例：

如圖1至圖3所示，一種彈射無人飛行器折疊翼的同步展開系統，包括左、右機翼的連接單元(如圖4所示)、在豎直方向上固定機翼連接單元的上、下蓋板(如圖5和圖6所示)、同步展開齒輪系作動機構(如圖8所示)以及齒輪軸固定塞(如圖10所示)。

圖3所示的左、右機翼連接單元主體由聚丙烯材料制成，其中放置壓縮彈簧的槽道的尺寸由彈簧的尺寸來確定，而彈簧的尺寸則是根據機翼展開所需的彈性恢復力來確定。齒輪軸通孔的半徑為8mm，周向每隔90度布有半徑為1mm的圓柱銷通孔，如圖4和圖9中19至21所示。上、下蓋板2和9的設計是防止彈簧6和17在形變過程中脫離槽道，影響機翼正常展開。減重槽10和減重孔18的設計是為了降低結構重量，提高飛行效率，其形狀大多是為了適應周圍邊界形狀，部分減重孔也為走線、布線考慮。由于折疊機翼上安裝有副翼舵機，舵機線走位孔8是舵機線的定位孔。圓形墊片內徑10mm，外徑30mm，放置在左、右機翼連接單元之間，減小運動過程中的摩擦。圖5和圖6所示的豎直方向固定機翼連接單元的上、下蓋板由碳纖維板制成。其中滑塊14和16采用碳纖維板制成，分別與上、下蓋板固連，尺寸參考槽道的截面尺寸，目的是使之能在槽道內靈活運動。機身連接耳片5和機翼連接單元限位擋塊3通過φ2.5(直徑為2.5mm)的螺釘與機身相連，其主要作用是定位，即限制機翼連接單元轉動不超過90度，保證機翼展開后是平直翼。

圖8和圖9所示的同步展開齒輪系作動機構由鋁合金制成。D齒輪13和C齒輪12同軸穿過兩套機翼伸展單元中心的通孔，分別于兩個機翼連接單元固連；D齒輪13與A齒輪1的上齒輪外嚙合，C齒輪12與B齒輪4外嚙合，A齒輪1的下齒輪與B齒輪4外嚙合；所述C齒輪12與D齒輪13的傳動比為-1。其中12齒輪C和13齒輪D共軸穿過左、右機翼連接單元和上、下蓋板的中軸線定位孔，同時通過φ2的圓柱銷分別與左、右機翼的連接單元11和7固連，且同步反向轉動。所述同步齒輪機構的齒數配合為：A齒輪1的上齒輪為18，A齒輪1的下齒輪為12，B齒輪4為40，C齒輪12為40，D齒輪13為60。舵機線走位孔22也是為了便于走線而設計的。圖10所示的齒輪軸固定塞由聚丙烯塑料制成，與機翼連接單元通過型面定位，同時通過圓柱銷與齒輪D固連，限制了齒輪D的軸向位移。

整個系統的工作過程可分為兩個部分：折疊過程和展開過程。工作原理分別如下所述：

①折疊過程：機翼在外力驅動下折疊，壓縮彈簧將外力做功儲存為彈性勢能，然后將整個系統放入發射筒，使機翼因型面得到約束。

②展開過程：彈射出筒后，彈簧6和17因機翼約束得到釋放而產生彈性恢復力，通過滑塊14和16傳給蓋板進而傳給機身，與此同時，機翼完成展開動作，展開的同步性是通過同步展開齒輪系實現的。如圖4和圖6所示，彈簧的一端抵在右機翼連接單元的槽道內，另一端與蓋板上的滑塊接觸，約束釋放時，彈簧伸長，由于蓋板與機身固連，所以右機翼的連接單元與機身有相對轉動，由于右機翼連接單元與齒輪D固連，故齒輪D隨之轉動。如圖8所示，齒輪D與齒輪A外嚙合，轉向相反；齒輪A與齒輪B外嚙合，轉向相反，那么齒輪D與齒輪B轉向相同；齒輪B與齒輪C外嚙合，轉向相反，那么齒輪D與C轉向相反，而齒輪C與左機翼連接單元固連，那么左、右機翼轉動方向相反。而傳動的同步性則通過合理地選取齒輪的齒數使傳動比為1來實現。綜上所述，整個系統的左、右機翼實現了同步反向展開，展開后如圖11和圖12所示。