[發明專利]可完全收縮式柔性變翼機構

在審

• 申請號: 202210332824.3
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114812291A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王旭剛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F42B15/00
• 分類號: F42B15/00;F42B10/64;F42B10/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種可完全收縮的柔性變翼機構，以實現飛行器在飛行過程中仿鳥類變翼飛行，通過改變柔性彈翼的形狀，實現飛行器在不同的飛行速度和高度情況下，以優化的氣動布局飛行。此柔性變翼機構由飛行器主體、帶渦輪的主驅動桿、柔性蒙皮、骨架、兩個電機、與電機同軸連接的渦桿、扭簧和端蓋構成。柔性蒙皮的兩端分別固定于骨架和扭簧上，依靠骨架和扭簧的拉力，將柔性蒙皮展開并保持一定的剛性，通過骨架與彈體的夾角不同，實現不同的彈翼柔性變形；當不需要展開時，完全依靠扭簧的方向拉力將柔性彈翼纏繞在扭簧軸上，實現完全的收縮。此變翼機構具有重量輕，結構占用空間小的特點，可以有效的提高飛行體的載荷。

技術領域

本發明屬于飛行器變翼飛行技術領域，特別是一種適用于高速飛行體的可完全收縮式柔性變翼機構。

背景技術

仿生變體飛行技術是當前飛行器設計領域的重點發展方向，隨著空氣動力學、機械學、材料學、控制科學等多種學科的不斷進步，從仿生學發展起來的變體飛行技術越來越得到研究人員的重視，尤其是隨著對智能飛行器發展的需求，可變體飛行在飛行器研究領域顯露出了巨大的應用前景。飛行器在飛行中通過改變外形，實現仿生優化飛行或者提供改變飛行姿態的控制力，隨著對飛行器飛行性能的要求越來越高，出現了許多種不同方式的變體飛行器，其中變翼飛行是一種應用非常廣泛的飛行器變體飛行方式。變翼飛行器通過在飛行過程中改變翼面的面積或者某個關鍵尺寸，從而適應不同的飛行狀態，如在遠程滑翔飛行中，隨著飛行高度和速度的變化，改變翼面參數，實現不同狀態下的最佳升阻比外形，從而使得飛行器在全彈道都能以優化的氣動外形飛行。

仿生變體飛行器的變翼機構可以分為剛性翼和柔性翼，剛性翼實現結構相對簡單，但其占飛行體結構和重量比例較大，降低了飛行器的有效載荷，且驅動剛性翼需要的動力機構功率較大；柔性翼具有質量輕、收縮后占彈體空間小、驅動響應快、驅動系統功耗小等特點。此外從仿生學角度而言，柔性變翼技術更加符合鳥類、昆蟲等翅膀柔性變化的特點，更利于提高飛行體的飛行效率。柔性變翼技術是一種更為優良的變翼方案，但是，由于柔性變翼技術對材料、機構和控制等要求較高，帶來了更大的設計復雜度，對不同的飛行器，結合其結構和飛行特點，需要設計適合的變翼機構。隨著變體飛行器成為當前飛行器設計領域的研究重點，急需開展柔性變翼機構研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可完全收縮的柔性變翼機構設計方案，以實現飛行器在飛行過程中仿鳥類變翼飛行，從而提高飛行性能及效率。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種可完全收縮的柔性變翼機構，裝配于彈體，包括飛行器主體、主驅動桿、柔性蒙皮、驅動部、與驅動部連接的渦桿、扭簧、端蓋；

所述柔性蒙皮的兩端分別固定于主驅動桿和扭簧上，依靠主驅動桿和扭簧的拉力，將柔性蒙皮展開；所述主驅動桿的前側端部設有渦輪，渦輪通過轉軸支撐在飛行器主體內；渦輪與渦桿配合實現傳動；驅動部帶動渦桿轉動，用于驅動主驅動桿的展開和收縮，改變主驅動桿與彈體軸線的夾角，實現彈翼形狀變化；

所述扭簧通過扭簧軸固定在端蓋上，端蓋固定在飛行器主體尾部；所述飛行器主體兩側設有槽口，用于左右兩側的收納柔性蒙皮和主驅動桿；當不需要展開時，依靠扭簧的拉力將柔性彈翼纏繞在扭簧軸上，實現完全的收縮。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)通過采用柔性蒙皮，能夠實現彈翼完全折疊和張開，在滿足飛行器大尺度變翼的基礎上，具有重量輕，結構占用空間小的特點，可以有效的提高飛行體的載荷。

(2)由于柔性翼面質量輕，便于快速收縮和張開，降低了驅動系統功耗。

附圖說明

圖1為可變翼在彈體上的結構示意圖。

圖2為可變翼連接部件示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的介紹。