[0001] 本发明涉及飞行装置运动机构设计，具体是一种机械式折叠机翼及折叠转轴结构。

[0002] 小型飞行装置通常由飞机挂载至特定区域后投放，自主加速机动飞行，实现预设功能；受飞机挂载舱室或挂架尺寸限制，此类飞行装置一般要求挂载时占用空间尽可能小，这就带来了折叠翼面的实际需求；即在挂载时将翼面折叠起来节约空间、提高挂载数量，投放后折叠翼面绕转轴展开后正常工作。翼面展开有多种实现方法，通常由飞行装置上的设备判定飞行速度达到展开条件后发出电信号，电信号触发转轴机构展开折叠翼，转轴机构通常有电机驱动、高压气体驱动、爆炸驱动等几大类型。

[0003] 现有转轴机构存在的问题是：为实现机动要求、降低气动阻力，飞行装置通常设计的细长轻巧、内部设备布置十分紧凑；电机驱动需要从飞行装置舱内电机到翼面转轴机构布置操纵摇臂或牵引钢丝绳等传动组件，传动组件与翼面偏转操纵机构极易干涉、难以协调，另外飞行装置电路冗余度低，电机功率受限，导致翼面展开速度较慢；高压气体驱动需要从舱室到转轴机构布置复杂的气流管路并持续保持高压密封，为推动翼面展开，气瓶需要占用舱室较大空间，且日常维护须拆开舱室检查检修，气瓶发挥作用后又成为无效死重，严重降低结构效率；爆炸驱动需要布置火工品舱用于存储火工品，并合理设置燃气通路，爆炸形成的瞬时爆发力极易损伤转轴机构，使之难以重复使用，加之火工品的管理使用极大提高了维护工作难度。总之，现有的折叠翼转轴机构存在驱动原理复杂、制造成本高昂、安装调试困难、日常维护频繁、系统可靠性差、检修维护工作量大的问题。

[0023] 参见附图，本申请的一种机械式折叠翼转轴机构，包含中心轴1、弹簧2、固定榫槽3、活动榫槽4、锁定销固定座5、锁定销剪切件6、限位件7、锁定销8、固定销钉9。

[0024] 实施中，中心轴1上设有法兰端头和四个销钉孔，法兰端头直径大于弹簧2外径，用于支撑弹簧2，中心轴1外径与弹簧2、固定榫槽3、活动榫槽4、锁定销固定座5、锁定销剪切件6、限位件7内径均为小间隙配合，可供上述零件在其上顺畅无卡滞的滑动及转动，销钉孔用于连接固定两个固定榫槽3、锁定销固定座5、限位件7；弹簧2在装配完成后总是处于压缩状态，在翼面折叠状态下压缩至最短并为活动榫槽4施加较大挤压力，在翼面展开状态下轻度压缩并挤压活动榫槽4防止其脱出解锁，中心轴1上的法兰端头和固定在中心轴1上的限位件7后端面共同保证两个弹簧2时刻长度一致、挤压力相同；固定榫槽3和活动榫槽4上设有相匹配的啮合套筒，啮合套筒由两个斜齿及两个容纳斜齿的齿槽组成，斜齿和齿槽在套筒的圆周上各占90°并交错分布，斜齿倾斜方向一致且平面展开后角度大于最小滑动角，斜齿受挤压时能互相顺畅滑动，固定榫槽3和活动榫槽4的斜齿‑齿槽可以互相咬合并锁紧；固定榫槽3、活动榫槽4、锁定销剪切件6、限位件7上设有用于连接的耳片，固定榫槽3和限位件7的耳片插入翼根10，活动榫槽4和锁定销剪切件6的耳片插入活动翼11以实现翼面连接；锁定销固定座5前后端面之间设有贯通的销孔，锁定销剪切件6的前端面均设有不贯通的销孔，转动锁定销剪切件6可以使两个销孔对齐以容纳锁定销8，其销孔轴线平行于中心轴1套筒段轴心，折叠状态下锁定销固定座5后端面与锁定销剪切件6前端面贴合，展开状态下锁定销剪切件6后端面与限位件7前端面贴合，锁定销8剪断后的锁定销前段卡在锁定销固定座5的锁定销孔内，锁定销后段卡在锁定销剪切件6的盲孔内；锁定销8上设有顶盖和被环形剪断槽分为两段的光杆，光杆外径与锁定销固定座5、锁定销剪切件6的销孔内径为小间隙配合，锁定销8完全插入销孔时，顶盖顶住锁定销固定座5前端面，环形剪断槽处于锁定销固定座5和锁定销剪切件6的贴合端面，环形剪断槽处直径为精密加工而成，剪断力值准确一致。

[0025] 安装时，用中心轴1尾部依次穿过弹簧2—活动榫槽4—固定榫槽3—锁定销固定座5—锁定销剪切件6—限位件7—弹簧2—活动榫槽4—固定榫槽3，用四个固定销钉9将两个固定榫槽3、一个锁定销固定座5、一个限位件7分别固定在中心轴上，保证两个固定榫槽3和限位件7的连接耳片共面且朝向一致，转动两个活动榫槽4直至其在弹簧2的挤压作用下与对应的固定榫槽3互相啮合卡死且连接耳片朝向与固定榫槽3相反，此时弹簧2处于压缩状态，转动锁定销剪切件6使其后端面与限位件7前端面贴合、连接耳片与活动榫槽4的连接耳片共面且朝向一致，转轴机构组装完成；将两个固定榫槽3和限位件7的连接耳片插入翼根
10的折叠端面并用紧固件连接，将两个活动榫槽4和锁定销剪切件6的连接耳片插入活动翼
11的折叠端面并用紧固件连接，转轴机构将翼根10和活动翼11连接成为一体，此时翼根10和活动翼11对齐且气动外形光顺过渡，整体翼面处于展开状态，将翼根10根部安装在飞行装置上完成装配。

[0026] 折叠整体翼面时，固定飞行装置，沿航向向前推动活动翼11，使其上固定的两个活动榫槽4和锁定销剪切件6沿着中心轴1的套筒段向前等距滑动并均匀压缩两个弹簧2，待锁定销剪切件6向前滑动至前端面贴合锁定销固定座5后端面时，活动翼11及其固连的活动榫槽4和锁定销剪切件6无法向前滑动，此时弹簧2压缩至最短，活动榫槽4与对应的固定榫槽3斜齿‑齿槽完全脱开且有一定间隙；以中心轴1的轴心为旋转轴向下转动活动翼11，其上固定的活动榫槽4和锁定销剪切件6随之转动，直至锁定销剪切件6上的销孔与锁定销固定座5上的销孔对齐，用锁定销8先后穿过锁定销固定座5和锁定销剪切件6上的销孔，确保锁定销8顶盖与锁定销固定座5端面贴合，锁定销8中段的环形剪断槽位于锁定销固定座5和锁定销剪切件6的贴合端面；此时活动榫槽4和固定榫槽3的斜齿互相对齐并压紧顶住，弹簧2压缩至最短并为活动榫槽4提供挤压力，虽然活动榫槽4在弹簧2挤压力作用下有沿斜齿斜面滑动并啮合的趋势，但受锁定销8将转动趋势卡死的限制，不能滑动并啮合，此时活动翼11与翼根10的弦平面之间夹角90°，转轴机构无需内置电气设备提供动力输入即可长期保持稳定可靠的折叠锁定。

[0027] 在折叠状态下飞行装置外轮廓尺寸很小，适合挂载于机体狭窄空间或外部并联挂架。

[0028] 飞行装置投放后，折叠锁定状态下的活动翼11受自由来流影响，产生方向指向上翼面的升力，使活动翼11产生绕中心轴1转动展开的趋势；活动翼11上的气动升力经过以中心轴1旋转轴线为支点的省力杠杆放大，成倍作用于锁定销8的预制剪断槽上(倍数约等于活动翼11展长的一半除以锁定销8轴心到中心轴1旋转轴的距离)，当飞行装置逐渐加速，活动翼11上的气动升力随着飞行速度的增大逐渐增大；当飞行速度达到特定阈值时，气动升力放大后以已大于锁定销8预制剪断槽的剪断力，锁定销8被锁定销剪切件6和锁定销固定座5剪断成卡在锁定销固定座5通孔内的锁定销前段和卡在锁定销剪切件6盲孔内的锁定销后段；锁定销8失效后，活动翼11在气动升力作用下迅速向上扭转，并在两个弹簧2的作用下沿着中心轴1的套筒段向后滑动，滑动时活动榫槽4的斜齿与固定榫槽3的斜齿从对齐到逐渐错开，待活动翼11转动至完全展开时，活动榫槽4和固定榫槽3的斜齿‑齿槽互相啮合卡死；此时活动榫槽4和固定榫槽3在弹簧2挤压力和空气自由来流迎风阻力的共同作用下牢固锁紧，不会脱出；展开后的整体翼面可以从根部进行各种大迎角旋转操纵，均不影响锁定，也不会再次折叠；转轴机构到达指定飞行速度后无需内置设备动力输入即可瞬发解锁并迅速展开活动翼，同时在飞行全程保持稳定可靠的展开锁定，避免了因设备问题造成的未按期解锁及锁定失效风险。

[0029] 飞行装置回收后，折叠转轴机构可以多次重复使用，只需要将锁定销前段和锁定销后段分别从其所在销孔内取出，再次飞行前重新折叠活动翼11并用新的锁定销8锁定即可；若飞行装置挂飞而未投放，为确保锁定销8不提前剪断，应当每次飞行前进行换新；由于折叠转轴机构“折叠锁定‑展开运动‑展开锁定‑回收并重新折叠锁定”全过程不使用电机、高压气体、爆炸驱动，无传动组件、气流管路、火工品舱，不会对机构零件造成破坏性损伤，因此整套机械机构安全稳定可靠、安装调试简单、制造成本低廉、日常无需维护。

[0030] 实际使用中，固定榫槽3、活动榫槽4、锁定销剪切件6、限位件7上的连接耳片可以根据折叠翼的骨架布置加以改进，适当的延长耳片或改变耳片连接面以适应折叠翼连接需要，也可以将固定榫槽3、限位件7与复合材料的翼根10共固化成型，活动榫槽4、锁定销剪切件6与复合材料的活动翼11共固化成型，最后用中心轴1、弹簧2、固定销钉9装配集成；锁定销8上的环形剪断槽直径可以根据飞行装置实际需要调整，以实现在不同投放条件及期望展开速度下瞬发展开；若活动翼11弦长较长，可以延长中心轴1，在其后部再增加一组“限位件7—弹簧2—活动榫槽4—固定榫槽3”啮合组件，以传递更大的气动载荷。