[發(fā)明專利]一種具有面外抗彎能力的面內(nèi)單向伸縮變形柔性蒙皮

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811449741.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109533270B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周麗;趙暢;邱濤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64C1/12
• 分類號: B64C1/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;王慧穎

本發(fā)明公開了一種具有面外抗彎能力的面內(nèi)單向伸縮變形柔性蒙皮，屬于變體飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，本發(fā)明提出的柔性蒙皮結(jié)構(gòu)由可變形骨架、硅膠發(fā)泡與彈性膠膜組成；可變形骨架包括縱向筋條和相鄰縱向筋條之間的類蜂窩結(jié)構(gòu)，通過在可變形骨架的孔隙處填充發(fā)泡硅膠并在表面鋪設(shè)彈性膠膜構(gòu)成柔性蒙皮結(jié)構(gòu)；柔性蒙皮的面外剛度由均勻分布的縱向筋條提供，縱向筋條之間布置類蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生單向伸縮變形；本發(fā)明的柔性蒙皮結(jié)構(gòu)面內(nèi)變形效果好，同時具有較大的面外抗彎抗剪剛度，自身具備良好的面外承載能力；該柔性蒙皮結(jié)構(gòu)采用硅膠發(fā)泡填充孔隙，保證了結(jié)構(gòu)良好的氣密性與蒙皮表面的光順。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變體飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種柔性蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體是指一種具有面外抗彎能力的面內(nèi)單向伸縮變形柔性蒙皮。

背景技術(shù)

變體飛機可以在飛行過程中實時改變飛機結(jié)構(gòu)的形狀，以便在不同飛行狀態(tài)下做不同飛行動作時都具有最佳的氣動性能。柔性蒙皮技術(shù)是實現(xiàn)飛機變體的關(guān)鍵技術(shù)之一，其技術(shù)難點體現(xiàn)在以下幾個方面：1)柔性蒙皮在面內(nèi)要能經(jīng)受住很大的變形，伸縮量有時需要達到20％左右；2)要有足夠的面外剛度，承受氣動載荷；3)蒙皮的表面要光順。近來很長一段時間，柔性蒙皮設(shè)計技術(shù)受到廣泛關(guān)注。

常規(guī)蒙皮的面內(nèi)變形能力與面外承載能力是相互矛盾的，而且變形能力很小；現(xiàn)有技術(shù)中公開的可變形蜂窩支承彈性膠膜的方案必須用全高度蜂窩，給驅(qū)動裝置的布置帶來麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明公開了一種基于可變形骨架和硅膠發(fā)泡并在表面鋪設(shè)彈性膠膜的柔性蒙皮設(shè)計技術(shù)，該柔性蒙皮具有面外抗彎能力，面內(nèi)可實現(xiàn)單方向較大的伸縮變形，且表面光順，并且無需使用全高度蜂窩。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種具有面外抗彎能力的面內(nèi)單向伸縮變形柔性蒙皮，該柔性蒙皮結(jié)構(gòu)包括可變形骨架、可變形骨架間隙間填充的發(fā)泡硅膠、可變形骨架表面鋪設(shè)的彈性膠膜；所述的可變形骨架包括沿縱向且均勻排布的縱向筋條，在相鄰兩根縱向筋條之間布置的一列若干類蜂窩單元。

柔性蒙皮的面外剛度由均勻分布的縱向筋條提供，縱向筋條之間布置類蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生單向伸縮變形，類蜂窩單元可以增大縱向抗彎剛度，同時提供橫側(cè)向抗剪能力。

所述的類蜂窩單元包括三個可變形方格、兩個不變形方格、兩個不變形開口槽，其中的可變形方格可以產(chǎn)生橫向的變形，保證了蒙皮的面內(nèi)變形能力；所述的三個可變形方格分別為第一可變形方格以及第一可變形方格上側(cè)兩端分布的第二可變形方格；所述的兩個不變形方格分別為第一不變形方格以及第二不變形方格；所述的兩個不變形開口槽分別為第一不變形開口槽以及第二不變形開口槽；所述的第二不變形方格位于第一可變形方格頂部，且位于兩個第二可變形方格之間；所述的第一不變形方格位于第一可變形方格的底部；所述的第一不變形開口槽以及第二不變形開口槽分別位于可變形方格兩側(cè)；類蜂窩單元排成列后，其中的可變形方格可以產(chǎn)生橫向的變形，保證了蒙皮的面內(nèi)變形能力。

第一不變形方格、第二不變形方格、第一不變形開口槽、第二不變形開口槽中均設(shè)置有橫向隔板，橫向隔板用于增大橫側(cè)向抗剪能力。

進一步，所述的橫向隔板設(shè)置于第一不變形方格、第二不變形方格、第一不變形開口槽、第二不變形開口槽的1/2高度處，所述的橫向隔板的厚度與類蜂窩單元壁厚相同；所述的橫向隔板的邊長與對應(yīng)類蜂窩單元的孔隙壁長相同。

進一步，所述的彈性膠膜覆蓋在可變形骨架表面，以硅膠發(fā)泡的形式在可變形骨架的孔隙處進行填充，再在表面覆蓋彈性膠膜，則發(fā)泡硅膠和彈性膠膜連接成一體，氣密性得到保證，由此得到表面光順平滑的柔性蒙皮結(jié)構(gòu)。

進一步，規(guī)定X軸方向為長，Y軸方向為寬；所述的類蜂窩單元中的第二可變形方格的長為a，寬為b；第一可變形方格長為2a+c，寬為b；頂部的第二不變形方格長為c，寬為2b；底部第一不變形方格長為c，寬為b；左右兩側(cè)的第一不變形開口槽以及第二不變形開口槽等長等寬，長為c/2，寬為2b。