[發明專利]一種具有可設計泊松比的變形蒙皮結構

有效

• 申請號: 201710074302.7
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106800084B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 劉彥菊;管清華;孫健;曹鵬宇;杜林喆;冷勁松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64C3/26
• 分類號: B64C3/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高志光

一種具有可設計泊松比的變形蒙皮結構，它涉及一種機翼蒙皮結構，以解決現有蒙皮結構無法滿足在變形方向具有較低的變形剛度，而在其他變形方向具有較高的結構剛度以承受氣動載荷和慣性負載的問題，它包括蜂窩結構基體、柔性彈性體和多根氣動人工肌肉；所述蜂窩結構基體為正泊松比蜂窩單元體和負泊松比蜂窩單元體混合排布的蜂窩結構體，柔性彈性體澆注在所述蜂窩結構基體和多根所述氣動人工肌肉上而形成柔性面板，本發明用于制作飛行器機翼蒙皮。

技術領域

本發明涉及一種機翼蒙皮結構，具體涉及一種水空兩棲飛行器機翼蒙皮結構，屬于飛行器技術領域。

背景技術

無論是飛行動物還是人造飛行器，為了執行不同任務(如巡航、盤旋、攻擊或逃生等)，或為了滿足飛行環境(如高度、速度和氣候等)的不同要求，往往需要相應的調整形態，以達到高效能、安全以及任務要求等目的。

可變形飛行器可以根據外界的飛行環境來改變自身的氣動布局，達到飛行性能最優的目的。可變形飛行器設計中最為重要的是蒙皮的設計。為了達到以最小的驅動力改變結構的方法，需要蒙皮結構或材料在變形方向具有較低的變形剛度，而在其他非變形方向則需要具有較高的結構剛度以承受相應的氣動載荷和慣性負載。比如對于能改變傾角的變形機翼而言，需要在翼展方向保持剛度從而抵消空氣動力和慣性負載而在弦向保持柔性以利于變形驅動。

發明內容

本發明是為解決現有蒙皮結構無法滿足在變形方向具有較低的變形剛度，而在其他變形方向具有較高的結構剛度以承受氣動載荷和慣性負載的問題，進而提供一種具有可設計泊松比的變形蒙皮結構。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：

一種具有可設計泊松比的變形蒙皮結構包括蜂窩結構基體、柔性彈性體和多根氣動人工肌肉；所述蜂窩結構基體為正泊松比蜂窩單元體和負泊松比蜂窩單元體混合排布的蜂窩結構體，所述正泊松比蜂窩單元體的橫截面形狀為正六邊形，所述負泊松比蜂窩單元體的橫截面形狀為內凹六邊形，所述正泊松比蜂窩單元體和負泊松比蜂窩單元體均在豎直方向連續排布，豎直方向連續排布的多個正泊松比蜂窩單元體和多個負泊松比蜂窩單元體各自嵌入有N根氣動人工肌肉，柔性彈性體澆注在所述蜂窩結構基體和多根所述氣動人工肌肉上而形成柔性面板，其中1≤N≤3。

本發明的有益效果是：本發明的蒙皮結構是基于正泊松比的六邊形蜂窩結構特性、負泊松比的內凹六邊形蜂窩結構特性和氣動人工肌肉增強而形成的，本發明采用正、負泊松比蜂窩單元體混合設計得到具有特定剛度及可設計泊松比的蜂窩結構，蜂窩也具有低面內剛度高面外剛度的性能。對于能夠在兩個正交相對的方向表現出劇烈的剛度變化被稱為極端正交各向異性。負泊松比在填充變形結構縫隙方面也有不錯的潛力。由于其低模量負泊松比的特性它能被很簡單地拉伸膨脹。例如，在機翼彎曲變形部分使用零泊松比或者負泊松比，可以使機翼表面平滑，減少阻力。

豎直方向連續排布的多個正泊松比蜂窩單元體和多個負泊松比蜂窩單元體各自嵌入有氣動人工肌肉，在蒙皮內部特定部位沿特定方向嵌入不同性能的氣動人工肌肉以增強蒙皮結構的承載能力，輔助蒙皮變形以及防止機翼變形較大時蒙皮產生屈曲褶皺影響氣動外形，另外，柔性彈性體材料直接澆注在蜂窩結構基體和氣動人工肌肉中，使柔性彈性體與蜂窩壁板全面粘接在一起成為一個整體，從而消除可能出現的表面局部變形。同時，澆注進蜂窩結構的柔性彈性體能夠有效增加了整個結構的抗彎剛度，而且生產工藝要比將蜂窩結構與一塊柔性面板進行粘接效果更好且要容易實施。本發明能滿足在變形方向具有較低的變形剛度，而在其它變形方向也具有較高的結構剛度以承受氣動載荷和慣性負載。

附圖說明

圖1為一個實施例中具有可設計泊松比的變形蒙皮結構的整體示意圖；

圖2為圖1的側視圖；

圖3為圖1的蜂窩結構基體和氣動人工肌肉布置關系圖；

圖4為另一個實施例中具有可設計泊松比的變形蒙皮結構的整體示意圖；