[發(fā)明專利]可變形機翼裝置以及應用其的飛機

有效

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• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104176237A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 李兵;王帥;王鶴飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院
• 主分類號: B64C3/38
• 分類號: B64C3/38;B64C3/40;B64C3/56
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 戴建波;朱本利

技術領域

本發(fā)明涉及一種可變形機翼裝置，以及應用該可變形機翼裝置的飛機。

背景技術

現(xiàn)代飛機的發(fā)明源于人們對鳥飛行的認識，然而同樣用于產生升力的飛機機翼卻無法像鳥的翅膀那樣自由地伸展和舞動，所以也就不能像鳥一樣忽而振翅而飛，忽而盤旋消失在藍天白云里。以航空大國為首的美國從20世紀90年代開始研究變體機翼，根據需求調整飛機的機翼形狀，機翼的掠角、反角和傾角等能根據飛行環(huán)境和任務實時調整使飛機達到最佳性能。如F-111隱身戰(zhàn)斗機，這些機翼均為剛性結構，采用大型樞軸裝置與機身連接，所謂的調整機翼形狀是將機翼某一固定部分移動一定角度，即相對于機翼其他部分來說移動了一定位置，但由于移動范圍下，需要增加機械結構，影響飛機載重，因此在后來的升級版F-114沒再出現(xiàn)類似結構；新一代航空技術公司研制的MFX?1樣機后掠角實現(xiàn)了從15°改變到了35°的連續(xù)變化，目前還處于樣機階段；洛克希德·馬丁公司的變形機翼概念是在不同飛行需求下變化機翼形狀，機翼可以折疊改變扭轉角和翼面面積，因為折疊的機械實現(xiàn)難度大，設計一直處于概念階段；同樣美國專利5645250采用滑軌式結構和滾珠絲桿驅動實現(xiàn)了機翼的兩倍的伸縮比。另外，加拿大龐巴迪公司也在變體機翼上做了研究工作，2011年加拿大瑞爾森航空學院習峰峰教授團隊與龐巴迪大飛機公司設計了一種可變形機翼，采用8桿并聯(lián)機構將機翼固定在并聯(lián)機構動平臺上，機構定平臺固定在機身中，實現(xiàn)機翼掠角、反角、傾角的變化和機翼翼長的伸縮，但是整個機翼通過并聯(lián)桿結構承載和驅動，在工作范圍內剛度很差，不適合實際應用。國內的研究團隊主要有南京航空航天大學的王邦峰教授對經典的3-RPS機構改進用于連接機身和機翼，使機翼產生扭轉、偏轉和伸縮；北京理工大學也設計了類似洛克希德·馬丁公司的變體機翼。此外，隨著潛艇和無人機的發(fā)展，軍事大國之間開展研究一種新的無人機技術——無人機裝入潛艇的發(fā)射箱中直接發(fā)送到空中執(zhí)行任務，因此無人機在發(fā)射過程中是不能有外置機翼，而在升空后需要展翼巡航，機翼需要很大的調整范圍，現(xiàn)有的設計方式無法滿足要求。

綜合上述可知，現(xiàn)有變體機翼技術的主要缺點是承載剛度低，變化幅度小、重量大、自適應差等。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種可變形機翼裝置，可實現(xiàn)機翼掠角、反角、傾角的連續(xù)變化調節(jié)，可實現(xiàn)機翼收藏于機身，能有效提高飛機機動性能，安全性能。

為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種用于飛機的可變形機翼裝置，飛機包括機頭和機尾，其中，可變形機翼裝置包括：

機身中央平臺，其位于飛機之內；

并聯(lián)驅動機構，其為3RPR并聯(lián)驅動機構，其包括定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個驅動分支；定平臺固定于機身中央平臺；三個驅動分支共面且兩兩不平行；每個驅動分支均包括共線的兩根連桿，兩根連桿的一端分別通過轉動副與定平臺以及動平臺連接，兩根連桿的另一端通過移動副(例如液壓機構)連接；

傳動連接機構，其包括直線導軌、以及可在直線導軌上滑動的左右兩個滑塊；直線導軌固定連接于并聯(lián)驅動機構的動平臺；

左右兩個機翼機構，每一機翼機構均包括萬向節(jié)、L形傳動梁、球副、主梁、支撐柱；L形傳動梁的短臂端部連接萬向節(jié)，萬向節(jié)固定在其對應側(左側或右側)的滑塊上；L形傳動梁的長臂端部以及主梁的一端均固定連接球副，且主梁與L形傳動梁的長臂共線；球副活動連接于支撐柱的頂部，支撐柱的底部固定于機身中央平臺上。

本發(fā)明中，3RPR并聯(lián)驅動機構的意思是，該并聯(lián)驅動機構具有三個驅動分支，其中動平臺具有兩平移和一轉動三個自由度。平移方向位于垂直于機身中央平臺且沿機頭和機尾中心連線的平面內，轉動方向垂直于3RPR并聯(lián)驅動機構所構成的平面。

本發(fā)明中，每個驅動分支均包括共線的兩根連桿，兩根連桿的一端分別通過轉動副與定平臺以及動平臺連接，兩根連桿的另一端通過移動副(例如液壓機構、氣壓機構、直線電機等)連接；值得注意的是，整個裝置中，只有三個驅動分支中的三個移動副為主動件，也就是說，三個驅動分支可以做主動性的伸縮運動；其余的連接副，例如導軌上的左右兩個滑塊、與滑塊固定連接的萬向節(jié)、位于L形傳動梁和主梁之間的球副，均為被動件。

本發(fā)明中，從上到下，三個驅動分支分別為第一驅動分支、第二驅動分支、第三驅動分支。第一驅動分支、第二驅動分支、第三驅動分支兩兩不平行。