Электромеханический привод для управления элеронами беспилотного летательного аппарата

Авторы патента:

Батищев Денис Владимирович (RU)

Гуммель Андрей Артурович (RU)

B64C13/50 - с помощью электрических средств

B64C13/32 - с использованием кулачковых механизмов

Владельцы патента RU 2556736:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)

Изобретение относится к области авиации и касается приводов управления элеронами (аэродинамическими поверхностями) летательных аппаратов. Электромеханический привод для управления элероном беспилотного летательного аппарата (БПЛА) содержит скоростной электромеханический двигатель. При этом скоростной электромеханический двигатель состоит из корпуса, установленного на основании, двух опорных подшипников, стопорной пружинной шайбы для фиксации опорных подшипников в осевом направлении, датчика угла поворота, неподвижной части из шести сдвоенных электромагнитных систем и шести постоянных магнитов, упоров, расположенных на зубчатом роторе, который выполнен в виде пространственного цилиндрического кулачкового механизма барабанного типа, посредством которого сообщается качательное движение толкателю. Каждая электромагнитная система включает магнитопровод и обмотку управления, залитые компаундом. Достигается создание простой конструкции электромеханического привода, позволяющей произвести его интеграцию в крыло БПЛА путем снижения его массогабаритных показателей, обеспечивая при этом снижение лобового сопротивления набегающему потоку, уменьшение люфта в деталях сопряжения механизмов и экономию места в фюзеляже БПЛА. 3 ил.

Изобретение относится к области приводов управления элеронами (аэродинамическими поверхностями) летательных аппаратов и может быть использовано при создании новых летательных аппаратов.

Для работы в системе многокомандного управления беспилотного летательного аппарата наиболее распространены исполнительные механизмы, где в качестве привода используются микродвигатели постоянного тока с постоянными магнитами. Главным требованием к таким передачам является малый люфт в подвижных соединениях, легкость перемещения. Микродвигатель, развивающий небольшой вращающий момент, вращает через редуктор с передаточным отношением 1:80-1:200 выходной вал исполнительного механизма. На выходном валу закреплена специальная качалка или диск для присоединения тяги управления рулями (Потапов В.Н., Хухра Ю.С. Пилотажные радиоуправляемые модели самолетов.- М: ДОСААФ, 1965 г. стр. 121, рис. 18). Это обуславливает наличие следующих недостатков: высокая точность изготовления механизмов и усложнение кинематической схемы беспилотного летательного аппарата. Кроме того, применение качалок на крыле для подсоединения тяг к элерону приводит к увеличению лобовой площади крыла, что вызывает дополнительное сопротивление и необходимость увеличения мощности двигателя.

Известен блок рулевых приводов, предназначенный для управления элероном беспилотного летательного аппарата, содержащий исполнительные механизмы, каждый из которых имеет корпус, вал рулевой поверхности (у нас - элерона), скоростной электродвигатель (у нас - скоростной электромеханический двигатель) и редуктор, включающий цилиндрическую зубчатую передачу, при этом каждый исполнительный механизм дополнительно снабжен подвижной зубчатой рейкой и находящимся в зацеплении с ней зубчатым сектором, закрепленным на валу рулевой поверхности, а редуктор дополнен шариковинтовой передачей, у которой ходовая гайка соединена с указанной рейкой, а ходовой винт закреплен на выходном валу вышеуказанной цилиндрической зубчатой передачи, причем число ступеней последней не превышает двух (Патент РФ 2370412 С1, МПК В64С 13/34 от 20.10.2009 г. «Блок рулевых приводов»).

Недостатком прототипа является большая высота исполнительных механизмов, что требует дополнительного места в фюзеляже беспилотного летательного аппарата, а также наличие разного рода двуплечих или многоплечих рычагов и качалок, что приводит к увеличению лобовой площади крыла, вызывает дополнительное сопротивление и необходимость увеличения мощности двигателя. Кроме того, требуется высокая точность изготовления механизмов для исключения люфта в подвижных соединениях.

Задачей изобретения является создание более простой и дешевой конструкции электромеханического привода для управления элеронами, позволяющей произвести его интеграцию в крыло беспилотного летательного аппарата путем снижения его массогабаритных показателей, обеспечивая при этом снижение лобового сопротивления набегающему потоку, уменьшение люфта в деталях сопряжения механизмов и экономию места в фюзеляже беспилотного летательного аппарата.

Поставленная задача достигается за счет того, что электромеханический привод для управления элероном беспилотного летательного аппарата содержит скоростной электромеханический двигатель, который состоит из корпуса, установленного на основании, двух опорных подшипников, стопорной пружинной шайбы для фиксации опорных подшипников в осевом направлении, датчика угла поворота, неподвижной части из шести сдвоенных электромагнитных систем и шести постоянных магнитов, каждая электромагнитная система включает магнитопровод и обмотку управления, залитые компаундом, упоров, расположенных на зубчатом роторе, который выполнен в виде пространственного цилиндрического кулачкового механизма барабанного типа, посредством которого сообщается качательное движение толкателю, соединенному с осью вращения элерона.

На фиг. 1 представлен общий вид электромеханического привода.

На фиг. 2 представлен электромеханический двигатель, главный вид.

На фиг. 3 представлен электромеханический двигатель, вид А-А.

Электромеханический привод для управления элероном беспилотного летательного аппарата содержит скоростной электромеханический двигатель 1, который состоит из корпуса 2, установленного на основании 3, двух опорных подшипников 4, стопорной пружинной шайбы 5 для фиксации опорных подшипников 4 в осевом направлении, датчика угла поворота (не показан), неподвижной части из шести сдвоенных электромагнитных систем 6 и шести постоянных магнитов 7, каждая электромагнитная система 6 включает магнитопровод 8 и обмотку управления 9, залитые компаундом 10, упоров 11, выполняющих роль ограничителей крайних положений, расположенных на зубчатом роторе 12, который выполнен в виде пространственного цилиндрического кулачкового механизма барабанного типа, посредством которого сообщается качательное движение толкателю 13, соединенному с осью вращения элерона. Обмотки управления 9 противоположных электромагнитных систем 6 соединены последовательно.

Электромеханический привод для управления элеронами беспилотного летательного аппарата работает следующим образом. В исходном состоянии обмотки управления 9 обесточены. Для смещения зубчатого ротора 12 на 3° на обмотки управления 9 второй и третьей пары подается ток, при этом в обмотках управления 9 первой пары ток отсутствует. Зубчатый ротор 12 начинает вращаться, сообщая качательное движение толкателю 13, соединенному с осью вращения элерона, в результате чего элерон поворачивается. Чтобы сместить зубчатый ротор 12 еще на 3° (суммарный ход 6°), на обмотки управления третьей пары продолжает подаваться ток, на обмотки управления 9 первой пары подается ток обратной полярности, в обмотках управления 9 второй пары ток отсутствует. Для смещения зубчатого ротора 12 еще на 3° (суммарный ход 9°), на обмотки управления 9 первой пары продолжает подаваться ток, на обмотки управления 9 второй пары подается ток такой же полярности, как и в обмотках управления 9 первой пары, на обмотки управления 9 третьей пары ток не подается. Для смещения зубчатого ротора 12 еще на 3° (суммарный ход 12°) на обмотки управления 9 второй пары продолжает подаваться ток, на обмотки управления 9 третьей пары подается ток такой же полярности, как на обмотках управления 9 второй пары, на обмотки управления 9 первой пары ток не подается. Для смещения зубчатого ротора 12 еще на 3° (суммарный ход 15°) на обмотки управления 9 третьей пары продолжает подаваться ток, на обмотки управления 9 первой пары подается ток обратной полярности, чем в обмотках управления 9 третьей пары, на обмотки управления 9 второй пары ток не подается. Для смещения зубчатого ротора 12 еще на 3° (суммарный ход 18°) на обмотки управления 9 первой пары продолжает подаваться ток, на обмотки управления 9 второй пары подается ток такой же полярности, как на обмотки управления 9 первой пары, на обмотки управления 9 третьей пары ток не подается. Для дальнейшего поворота зубчатого ротора 12 необходимо подавать ток в парные обмотки управления 9 в соответствии с приведенным выше описанием. Максимальный угол поворота зубчатого ротора 12 ограничен упорами 11 и составляет 330°. Для поворота зубчатого ротора 12 на 18° необходимо выполнить шесть тактов коммутации обмоток управления 9 с дискретностью 3°. При максимальном угле поворота 330° зубчатого ротора 12 необходимо выполнить 110 тактов коммутации. Для остановки зубчатого ротора 12 прекращается подача тока. Зубчатый ротор 12 удерживается в фиксированном положении за счет электромагнитной силы, создаваемой постоянными магнитами 7, конструкция зубчатого ротора 12 в виде пространственного цилиндрического кулачкового механизма барабанного типа обеспечивает режим самоторможения элерона. Поворот элерона в обратном направлении обеспечивается сменой направления токов в обмотках управления 9.

Электромеханический привод для управления элероном беспилотного летательного аппарата, содержащий скоростной электромеханический двигатель, отличающийся тем, что скоростной электромеханический двигатель состоит из корпуса, установленного на основании, двух опорных подшипников, стопорной пружинной шайбы для фиксации опорных подшипников в осевом направлении, датчика угла поворота, неподвижной части из шести сдвоенных электромагнитных систем и шести постоянных магнитов, каждая электромагнитная система включает магнитопровод и обмотку управления, залитые компаундом, упоров, расположенных на зубчатом роторе, который выполнен в виде пространственного цилиндрического кулачкового механизма барабанного типа, посредством которого сообщается качательное движение толкателю.

Изобретение относится к области управления летательным аппаратом (ЛА) и касается системы основного управления ЛА. Система управления полетом содержит рулевые поверхности и связанные с ними силовые приводы для управления летными функциями крена, рыскания, тангажа и аэродинамического торможения ЛА.

Система с приводом от электродвигателей для перемещения подвижного элемента, способ управления такой системой и способ тестирования такой системы // 2531998

Группа изобретений относится к области авиации, а именно к системам управления подвижными поверхностями летательного аппарата. Система (100) с приводом от электродвигателей для перемещения подвижного элемента (200) содержит по меньшей мере два привода (1, 2), каждый из которых оснащен узлом для соединения с подвижным элементом и каждый рассчитан на то, чтобы перемещать подвижный элемент самостоятельно, и центральный блок (3) управления.

Электромеханизм поступательного действия // 2531208

Изобретение относится к электроприводам, в частности к электромеханизмам поступательного действия. Электромеханизм поступательного действия состоит из электродвигателя, штока с винтовой парой и кинематического редуктора.

Электромеханический привод предкрылка самолета // 2522635

Изобретение относится к авиастроению и касается приводов предкрылков самолета. Электромеханический привод содержит два выдвижных рельса с зубчатыми секторами, разделенный на секции основной вал, разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала, два электромеханических привода секций основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла.

Самолет староверова (варианты) // 2490169

Изобретение относится к авиации и пригодно для всех типов самолетов. .

Комплекс из приводов и системы электропитания от сети // 2463212

Изобретение относится к комплексу, состоящему из приводов (1) и системы электрического питания приводов от сети (2) трехфазного переменного электрического тока. .

Лопасть воздушного винта для винтокрылого летательного аппарата // 2412866

Электрическая система управления для руля направления летательного аппарата // 2397111

Изобретение относится к электрической системе управления для руля направления летательного аппарата. .

Приводной электромеханизм // 2277195

Изобретение относится к авиастроению и может быть использовано для приводов различных устройств, преимущественно на летательных аппаратах, а также на объектах в других областях техники.

Способ поворота управляющей аэродинамической поверхности летательного аппарата // 2193992

Изобретение относится к области средств управления для летательных аппаратов. .

Система управления аэродинамическими поверхностями // 2296694

Изобретение относится к области авиации. .

Система управления спойлерами летательного аппарата // 439133

Электромеханический исполнительный механизм для поверхности управления воздушным летательным аппаратом и воздушный летательный аппарат, оборудованный таким исполнительным механизмом // 2561159

Электромеханический исполнительный механизм для подвижной поверхности управления полетом воздушного летательного аппарата. Исполнительный механизм содержит электродвигатель (2), имеющий выходной вал (20) с первым и вторым направлениями вращения, трансмиссию (1) для перемещения, соединяющую выходной вал электродвигателя с подвижной поверхностью управления полетом, и блок управления (3) для управления электродвигателем. Трансмиссия включает храповую собачку (18), оказывающую противодействие трансмиссии для перемещения в первом направлении вращения. Блок управления соединен с элементом (19) освобождения храповой собачки так, чтобы обеспечить передачу движения в первом направлении вращения. Воздушный летательный аппарат содержит исполнительный механизм. Группа изобретений направлена на повышение стабильности работы при флаттере. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Электромеханический силовой мини-привод управления подвижной аэродинамической поверхностью летательного аппарата с функцией складывания и раскрытия секции крыла // 2565861

Изобретение относится к авиации и касается приводов автоматических систем управления летательных аппаратов (ЛА) со складывающимися секциями крыла до и после полета. Электромеханический силовой мини-привод подвижной аэродинамической поверхности ЛА с функцией складывания и раскрытия секций крыла состоит из электрического двигателя, многоступенчатого редуктора, выходная ступень которого содержит входное, промежуточное и выходное звенья волновой передачи с телами качения, и датчика положения выходного звена. При этом между промежуточной и выходными ступенями редуктора введено электромагнитное стопорное устройство, подключенное так, что при его обесточенном состоянии жесткое колесо выходной ступени редуктора является выходным звеном и снабжено элементами крепления к аэродинамической поверхности, а сепаратор застопорен на корпус промежуточной ступени. При включенном состоянии электромагнита стопорного устройства жесткое колесо застопорено на корпус промежуточной ступени, а сепаратор является выходным звеном выходной ступени редуктора. Достигается обеспечение складывания и раскрытия секций крыла после и до управляемого полета и управление подвижной аэродинамической поверхностью ЛА во время полета. 2 ил.

Способ одновременной работы приводов для перемещения закрылков воздушного судна, устройство привода закрылков воздушного судна и воздушное судно, снабженное таким устройством // 2570037

Способ одновременной работы приводов для перемещения подвижных аэродинамических поверхностей воздушного судна. Способ содержит этапы, на которых: управляют приводами, чтобы перемещать подвижные аэродинамические поверхности в направлении заданного положения; обнаруживают во время движения самый медленный привод; и адаптируют управление приводами, чтобы подогнать его под действия самого медленного привода. Устройство привода для аэродинамических поверхностей и воздушное судно, содержащее такое устройство. Группа изобретений направлена на обеспечение надежного перемещения подвижных аэродинамических поверхностей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Напольная система управления тормозами и рулем направления // 2592967

Изобретение относится к системам управления аэродинамическими поверхностями и тормозами летательных аппаратов (ЛА). Модульная система устанавлена на полу кабины экипажа без прохождения сквозь пол при выполнении соединения системы с тормозной и рулевой системами ЛА, имеющими электродистанционное управление. Педальные узлы выходят из корпуса и могут поворачиваться и перемещаться в продольном направлении относительно корпуса. При повороте педалей система управления тормозами, установленная полностью внутри корпуса и соединенная с педальными узлами, через электрический разъем подает сигнал на тормозную систему с электродистанционным управлением. Система управления рулем направления размещена полностью внутри корпуса и является функционально независимой от системы управления тормозами. Система управления рулем направления обнаруживает продольное перемещение педальных узлов и через электрический разъем подает сигнал на рулевую систему с электродистанционным управлением. Корпус, электрические разъемы, педальные узлы, система управления тормозами и система управления рулем направления образуют единый модуль, который можно устанавливать в кабине экипажа и удалять из кабины как единый блок. Достигается компактная система, которую можно быстро и легко устанавливать на поверхности пола кабины для соединения с другими системами ЛА. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 24 ил.

Система энергопитания рулевых приводов первичных органов управления пассажирского самолета // 2598926

Изобретение относится к электроснабжению системы управления и передачи для приведения в действие поверхностей управления самолета. Система энергопитания рулевых приводов первичных органов управления пассажирского самолета содержит бортовые электрогенераторы переменного тока, вспомогательные электрогенераторы переменного тока, блоки управления электрогенераторами, трансформаторы тока, основные аккумуляторные батареи, аварийные батареи, выпрямительные устройства, систему контроля энергообеспечения, состоящую из центрального бортового вычислителя и измерительно-управляющих устройств. Роторы бортовых электрогенераторов соединены с роторами маршевых двигателей. Роторы вспомогательных электрогенераторов соединены с роторами вспомогательной силовой установки и турбинного агрегата. В сети энергопитания каждого рулевого привода первичных органов управления самолета подключены основные аккумуляторные батареи, аварийные батареи и введена система контроля энергообеспечения. Вход измерительно-управляющих устройств соединен с входом рулевых приводов, а выход - с аварийными батареями и центральным бортовым вычислителем, выход которого соединен с входами измерительно-управляющих устройств. Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности полета при отказе всех источников питания. 1 ил.

Улучшенный электромеханический привод // 2619630

Изобретение относится к линейным приводам, в частности применимо к поверхностям управления воздушного судна. Первая ступень содержит вращающийся входной вал, приводимый в действие электрическим двигателем, имеющий зону с винтовой резьбой в его наружной поверхности у его внутреннего конца и множество первых косозубых цилиндрических зубчатых колес, выполненных с возможностью зацепления с вращающимся входным валом в его зоне с винтовой резьбой для совместного вращения. Второй этап содержит множество вторых косозубых цилиндрических зубчатых колес, выполненных с возможностью зацепления с первыми косозубыми цилиндрическими зубчатыми колесами для совместного вращения и с выходным валом, имеющим зону с винтовой резьбой в его наружной поверхности у его внутреннего конца, для преобразования вращения вторых косозубых цилиндрических зубчатых колес в линейное перемещение выходного вала. Обеспечивается улучшенная работоспособность и более компактная конструкция. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Система рулевых поверхностей с электромеханическими приводами для управления основными летными функциями самолета // 2622321

Изобретение относится к области авиации, а именно к системам рулевых поверхностей для управления основными летными функциями самолетов с помощью электромеханических приводов. Система рулевых поверхностей содержит разделенные на секции рулевые поверхности (РП), служащие для управления летными функциями и соединенные со следящими электромеханическими приводами (ЭМП); блоки управления (БУ) следящих ЭМП РП; БУ электродвигателями следящих ЭМП; центральный БУ; датчики углового положения каждого выходного вала следящего ЭМП; датчики положения каждой секции РП. Наиболее удаленная от продольной оси самолета первая секция имеет наименьшую площадь, а каждая последующая секция по направлению к продольной оси самолета имеет площадь, равную произведению площади первой секции на порядковый номер секции. Каждый электродвигатель ЭМП каждой секции РП является бесколлекторным вентильным электродвигателем постоянного тока. ЭМП имеет соединенный с валом ротора электродвигателя волновой многоступенчатый редуктор с телами вращения с передаточным отношением, выбираемым из интервала 500...4000. Достигается равномерное распределение нагрузок, воспринимаемых силовым набором оперения. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Электропривод летательного аппарата (варианты) // 2630966

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления. Система управления выполнена с возможностью отключения и включения электромагнитного возбуждения демпферов и пуска/останова электродвигателя. По первому варианту гайка шарико-винтовой пары выполнена в виде двухстороннего конического зубчатого колеса. Демпфер выполнен в виде n-электромеханических демпферов с электромагнитным возбуждением, соединенных с гайкой шарико-винтовой передачи через зубчатые колеса. Вал электродвигателя расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи и соединен с гайкой шарико-винтовой передачи также через зубчатое колесо. По второму варианту: гайка шарико-винтовой пары выполнена в виде двухстороннего конического зубчатого колеса, электродвигатель выполнен с коническим ротором, демпфер выполнен в виде n-электромеханических демпферов с электромагнитным возбуждением, соединенных с гайкой шарико-винтовой передачи через зубчатые колеса. Вал электродвигателя расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи и соединен с гайкой шарико-винтовой передачи также через зубчатое колесо. Группа изобретений направлена на повышение надежности и энергоэффективности электропривода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Система улучшения устойчивости и управляемости // 2638067

Изобретение относится к системе улучшения устойчивости и управляемости воздушного судна. Система улучшения устойчивости и управляемости (10) воздушного судна содержит первый входной вал (22), передающий первый входной крутящий момент, второй входной вал (28), передающий второй входной крутящий момент и устройство суммирования первого и второго входных крутящих моментов для создания выходного крутящего момента для управления исполнительным механизмом. Устройство содержит планетарную передачу в сборе (20), корпус (50), закрывающий, по меньшей мере, часть планетарной передачи в сборе (20) и центрирующий механизм для смещения планетарной передачи в сборе в заданное положение по отношению к корпусу. В указанной планетарной передаче (20) каждая планетарная шестерня (36) подвижно соединена как с кольцевой шестерней (30), так и с солнечной шестерней (24). Центрирующий механизм содержит упругий элемент, расположенный между кольцевой шестерней и корпусом. Упругий элемент содержит пружину растяжения. Изобретение упрощает конструкцию системы улучшения устойчивости и управляемости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы. 4 ил.