[發(fā)明專利]一種具有自適應(yīng)變彎度后緣的機(jī)翼

有效

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• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN104443354B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裘進(jìn)浩;聶瑞;季宏麗
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C3/48
• 分類號(hào): B64C3/48
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種具有自適應(yīng)性能的機(jī)翼結(jié)構(gòu)。

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背景技術(shù)

提高飛機(jī)氣動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)高效、靈活、安全的飛行一直都是飛機(jī)設(shè)計(jì)人員研究的重點(diǎn)，伴隨著飛行器飛行速度的提高和飛行任務(wù)的多樣化，控制面從早期的可變形操縱面被普遍使用的前、后緣襟翼等舵面取代。時(shí)至今日，利用舵面操縱也面臨著難以適應(yīng)某些飛行狀態(tài)的困擾。由于機(jī)翼本身仍舊是近似剛性的，難以根據(jù)飛行器飛行條件實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)翼的氣動(dòng)性能，并且前、后緣控制面采用了較為復(fù)雜的鉸鏈系統(tǒng)，不僅增加了飛機(jī)重量還容易引起振動(dòng)、噪聲以及結(jié)構(gòu)疲勞破壞，使飛行器的操縱性和機(jī)動(dòng)性受到極大限制，而自然界中的鳥類卻可以隨時(shí)根據(jù)飛行需要調(diào)整自身的飛行狀態(tài)，藉此保持較高的效率。自適應(yīng)機(jī)翼就是人類受鳥類飛行的啟發(fā)，以智能材料與結(jié)構(gòu)，高效作動(dòng)器、傳感器等技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)、現(xiàn)代信息技術(shù)、飛行器多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)、現(xiàn)代控制理論等學(xué)科和技術(shù)，通過實(shí)現(xiàn)“按需變形”的要求來提高飛行器性能以適應(yīng)飛行器飛行條件和飛行任務(wù)的改變，從而始終保持飛行所需的最佳氣動(dòng)外形。

現(xiàn)有自適應(yīng)機(jī)翼變彎度后緣結(jié)構(gòu)尚無進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，主要缺點(diǎn)是機(jī)翼結(jié)構(gòu)與蒙皮的兼容性太差，難以集成；變形模式多采用機(jī)械形式，機(jī)構(gòu)復(fù)雜、重量大；具有連續(xù)、光滑變形同時(shí)能夠承載的柔性蒙皮在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、疲勞特性以及兼容性上有較大缺陷，難以實(shí)際應(yīng)用。此外，還要用有一套穩(wěn)定、可靠的驅(qū)動(dòng)裝置，才能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行過程中，機(jī)翼根據(jù)飛行狀態(tài)改變自身彎度。這些要求同時(shí)實(shí)現(xiàn)，大大提高了結(jié)構(gòu)重量，增加了機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度，提高了研制成本和技術(shù)難度。

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發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)機(jī)翼變彎度后緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它可以解決現(xiàn)有自適應(yīng)機(jī)翼存在的結(jié)構(gòu)/蒙皮不兼容、變形機(jī)構(gòu)復(fù)雜、重量大、研制成本高、柔性蒙皮可靠性差的問題。

技術(shù)方案

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的具有自適應(yīng)變彎度后緣的機(jī)翼包括主翼、后梁和變彎度后緣段，所述變彎度后緣段通過后梁與主翼相連接，所述的變彎度后緣段包括上表面蒙皮和下表面蒙皮，上表面蒙皮的第一端和下表面蒙皮的第一端分別與后梁相連接，上表面蒙皮的另一端和下表面蒙皮的另一端通過剛性尾緣相連接，上表面蒙皮和下表面蒙皮靠近剛性尾緣的部分通過一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，所述的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)通過形狀記憶驅(qū)動(dòng)件與后梁連接。

更進(jìn)一步地，所述的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑動(dòng)連接的滑塊和導(dǎo)軌組成，其中滑塊固定在上表面蒙皮靠近剛性尾緣的內(nèi)側(cè)，導(dǎo)軌固定在下表面蒙皮靠近剛性尾緣的內(nèi)側(cè)。所述的滑塊和導(dǎo)軌通過內(nèi)部的軸承相連接，形成直線運(yùn)動(dòng)副。

更進(jìn)一步地，所述的下表面蒙皮與剛性尾緣之間設(shè)有蜂窩芯蒙皮。當(dāng)上下表面蒙皮通過滑塊/滑軌產(chǎn)生相對滑動(dòng)或剪切滑動(dòng)，蜂窩芯蒙皮部分被壓縮，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼后緣連續(xù)、光滑的向下偏轉(zhuǎn)。

更進(jìn)一步地，所述的蜂窩芯蒙皮為0泊松比蜂窩芯蒙皮，由纖維增強(qiáng)彈性體層與POM蜂窩芯復(fù)合構(gòu)成。

更進(jìn)一步地，所述的形狀記憶驅(qū)動(dòng)件由第一、第二形狀記憶合金絲組成，所述的第一形狀記憶合金絲第一端與后梁連接，第二端與滑塊連接；所述的第二形狀記憶合金絲第一端與后梁連接，第二端與導(dǎo)軌連接。

更進(jìn)一步地，上表面蒙皮和下表面蒙皮材料為玻璃/環(huán)氧復(fù)合材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，利用形狀記憶合金絲作為蒙皮變形的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)蒙皮直接變形，其中，上、下表面蒙皮通過滑塊/導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相對滑動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)翼后緣的變彎度。第形狀機(jī)翼合金絲帶動(dòng)上表面蒙皮向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，第二形狀記憶合金絲不工作。同時(shí)，通過滑塊、滑軌機(jī)構(gòu)，下表面蒙皮也隨著向下偏轉(zhuǎn)。上下表面蒙皮通過滑塊/滑軌產(chǎn)生相對滑動(dòng)或剪切滑動(dòng)，則蜂窩蒙皮部分被壓縮，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼后緣連續(xù)、光滑的向下偏轉(zhuǎn)。反之，可以實(shí)現(xiàn)后緣的向上偏轉(zhuǎn)。

有益效果