[發明專利]基于折紙結構的變體飛機機翼骨架的實現方法

有效

• 申請號: 201310354340.X
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104369856A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 周翔;Y·衷;汪海
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B64C3/00
• 分類號: B64C3/00;B64F5/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種飛機制造及計算機圖像處理技術領域的方法，具體是一種便于在計算機程序中實現的基于折紙結構的機翼骨架的實現方法。

背景技術

變體飛機是目前飛機設計研究的一大熱點，也是未來飛機發展的一大趨勢。變體飛機的主要通過可變形狀的機翼來達到變體的目的。設計可變形狀的機翼包括兩個技術難點，一是設計機翼蒙皮，二是設計機翼骨架。對于可變形蒙皮（morphine?skin），已經諸多方案被提出，包括：橡膠材料、形狀記憶合金、仿魚鱗結構等，它不是本專利所關注的問題。傳統飛機的內骨架的形狀是固定的，無法滿足變體飛機的設計要求。目前有一些變體飛機骨架的設計方案被提出，包括：帶肋（Belt-rib）概念結構(MONNER,H.P.,BREITBACH,E.,BEIN,T.and?HANSELKA,H.Design?aspects?of?the?adaptive?wing—the?elastic?trailing?edge?and?the?local?spoiler?bump,Aeronaut?J,2000,104,(1032),pp89-95.)，滑動肋（sliding-rib）概念結構（CAMPANILE,L.F.AND?SACHAU,D.Belt-rib?concept:a?structronic?approach?to?variable?camber.J?Intelligent?Material?Systems?and?Structures,2000,11,(3),pp215-224.），Eccentutor概念結構(PERKINS,D.A.,REED,J.L.and?HAVENS,E.Adaptive?wing?structures,2004,Smart?Structures?and?Materials?and?Nondestructive?Evaluation?for?Health?Monitoring?and?Diagnostics?conference,San?Diego,CA,USA,International?Society?for?Optical?Engineering.)。

然而，這些設計的缺陷在于：1）僅能提供相對簡單變形模式或者變形幅度很小；2）非單自由度結構，因此需要比較復雜的促動器（actuator）；3）未能說明如何就任意給定的翼型設計出對應的骨架形狀。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于折紙結構的變體飛機機翼骨架的實現方法，本發明利用了折紙結構具有良好的比強度和吸能特性，設計出適用于變體飛機的機翼骨架，具有很好的應用前景。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明機翼骨架通過以下步驟實現：

步驟1，確定機翼的三維坐標系，并用截面曲線方程表征機翼的上下表面曲線的形狀；然后在x-z平面內定義m個等高坐標點，再將截面曲線方程進行z向平移，使得機翼的上下表面曲線的形狀與等高坐標點位于同一x-z平面內。

所述的三維坐標系是指：以機翼飛行方向，即由機翼前緣（leading?edge）指向后緣（trailing?edge）為y軸方向，z軸與y軸垂直并由下表面指向上表面，x軸與截面方向垂直。

所述的上下表面曲線的形狀是指：用z＝f_u(y)用于表示機翼上表面的截面曲線方程，用z＝f_l(y)表示機翼下表面的截面曲線方程，并有f_u(y₁)＝f_l(y₁)以及f_u(y₂)＝f_l(y₂)，即機翼上表面與機翼下表面的截面曲線首尾相連，其中：y₁和y₂分別為前緣和后緣的y軸坐標。