[發明專利]一種梯度結構柵格翼

在審

• 申請號: 201711394067.8
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108216574A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 劉彥濤;張永忠;葉章根;梁博
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B64C3/58
• 分類號: B64C3/58
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明屬于現代航空航天領域，特別涉及一種飛行器的空間多升力面系統，具體地說是一種鎳基合金/鈦合金梯度結構柵格翼。柵格翼分為柵格薄壁和邊框兩個部分，兩部分根據工作溫度的不同又可整體劃分為工作溫度較高的部位和工作溫度較低的部位，其中工作溫度較高的部位采用耐高溫的鎳基高溫合金GH4169制備，工作溫度較低的部位采用輕質高強的鈦合金TA15制備，柵格薄壁鑲嵌在邊框內形成。該結構在滿足柵格翼力學性能的同時，又達到了減重的目的，增加飛行器的機動性。

技術領域

本發明屬于現代航空航天領域，特別涉及一種飛行器的空間多升力面系統，具體地說是一種鎳基合金/鈦合金梯度結構柵格翼。

背景技術

柵格翼又叫格柵翼，是一種不同于傳統平面舵的空間多升力面系統，由眾多的柵格薄壁鑲嵌在邊框內形成，以減少結構重量和材料成本，翼面垂直于氣流方向，一般作為飛行器尾翼。

柵格翼與傳統平板翼相比有自身特有的優勢：柵格翼的翼弦很短，使傳動和電源等裝置的質量減小，從而使飛行器的質量也減小；在較高馬赫數的超聲速氣流中，在相同的外形尺寸下，柵格翼的升力面積比單翼的大得多，柵格翼的升力特性在超聲速下比平板翼也好很多；柵格翼作為承力面，具有高的強度/質量比；柵格翼展向尺寸小，可以緊貼主體折疊安裝，而不加大主體的外形尺寸。

對于為達到各種目的而研制的現代飛行器來說，經常要滿足多種多樣復雜的要求，柵格翼通常使用單一鎳基高溫合金。但是飛行器在飛行時，高速穿過的氣流導致柵格翼迎風側的溫度顯著升高，而背風側溫度較低。鎳基高溫合金材料在600～1000℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力，但其密度大，會增加飛行器的重量，降低機動性；鈦合金以其輕質高強、耐熱耐蝕的優點廣泛應用于航空航天等領域。采用鎳基高溫合金/鈦合金梯度結構，在柵格翼高溫部位采用鎳基高溫合金，低溫部位采用鈦合金，在滿足柵格翼力學性能的同時，減輕其重量，有較大應用前景。

發明內容

在滿足柵格翼力學性能的同時，為達到減重的目的，本發明提出一種梯度結構柵格翼技術方案。

一種梯度結構柵格翼，格柵翼分為柵格薄壁3和邊框4兩個部分，兩部分根據工作溫度的不同又可整體劃分為工作溫度較高的部位1和工作溫度較低的部位2，其中工作溫度較高的部位1采用耐高溫的鎳基高溫合金GH4169制備，工作溫度較低的部位2采用輕質高強的鈦合金TA15制備。

所述柵格薄壁3鑲嵌在邊框4內形成，工作溫度較高的部位1以及工作溫度較低的部位2的柵格薄壁3和邊框4的厚度一致。

所述柵格薄壁3的厚度為3mm。

所述柵格翼邊框4內的布局為斜置蜂窩式。

本發明的有益效果：鎳基高溫合金/鈦合金梯度結構考慮到不同零部件工作溫度的差異，在柵格翼高溫部位采用鎳基高溫合金，低溫部位采用鈦合金，從而在滿足柵格翼力學性能的同時，既節省了原材料，減輕了重量，又能充分發揮各自合金的特性，在航空、航天、兵器等領域有越來越大的應用前景。

附圖說明

圖1為梯度結構柵格翼三維結構示意圖；

其中，1-工作溫度較高的部位、2-工作溫度較高的部位、3-柵格薄壁、4-邊框。

具體實施方式

本發明提供一種梯度結構柵格翼，具體地說是一種鎳基高溫合金/鈦合金梯度結構柵格翼。下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

一種高速飛行器梯度柵格翼，柵格翼沿Z軸的高度為400mm，柵格翼Z軸與飛行方向的平行，通過ANSYS軟件模擬確定，工作溫度＞600℃部位，即GH4169合金制備的工作溫度較高的部位1為180mm高；工作溫度≤600℃部位，即TA15合金制備的工作溫度較低的部位2為220mm高。