[發明專利]基于形狀記憶合金絲作動器的翼面展開和后掠機構及方法

在審

• 申請號: 202211535557.6
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115924061A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李興秋;胡凱明;阮東海
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: B64C3/40
• 分類號: B64C3/40;B64C3/56
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于形狀記憶合金絲作動器的翼面展開和后掠機構及方法，涉及翼面展開與后掠控制領域。機構中，翼面可繞定軸轉動，滑塊內外設有導軌，外導軌上設有兩對卡塊槽；卡塊槽內布置由鐵芯線圈控制伸縮的彈簧卡塊；滑塊受合金絲拉力與空氣載荷上下滑動，并通過連桿帶動翼面展開和后掠；合金絲繞在外導軌表面。展開前，第一卡塊彈出，阻止滑塊下滑。當展開時，第一卡塊被吸入，滑塊受拉下滑實現展開。展開后，由彈出的第二卡塊卡住滑塊防止上滑；當后掠時，第二卡塊被吸入，滑塊在氣動載荷作用下上滑，當翼面轉到指定后掠角時，滑塊恰好被兩對彈出卡塊卡在中間。本發明不但結構緊湊，還能大幅降低作動裝置重量。

技術領域

本發明涉及翼面展開與后掠控制領域，具體涉及一種基于形狀記憶合金絲作動器的翼面展開和后掠機構及方法。

背景技術

飛行器在飛行前，為了節省翼面的占用空間，需要在飛行前將翼面進行折疊，飛行時再對其進行展開。飛行過程中，為了加快飛行速度和減小空氣阻力，需要使翼面后掠一定角度。但以往的翼面展開結構通常存在結構較復雜且質量較大的問題。利用智能材料作動器來替換以往的電機傳動、液壓傳動和氣壓傳動等傳動方式已成為新的研究熱點。形狀記憶合金絲具有大位移、大驅動力輸出和預定形狀記憶回復等功能特性，以及低電壓驅動、無噪聲、質量輕、無污染等優點。一方面，利用形狀記憶合金作動器與連桿滑塊機構結合，可將作動器的直線收縮運動轉化為旋轉運動，且連桿滑塊同樣具有質量輕轉動力大的優點，兩者結合可很好的保證質量較輕的情況下實現翼面展開和后掠功能。另一方面，利用鐵心線圈通電產生磁力，斷電磁力消失的特性，控制帶有彈簧的卡塊在卡塊槽內彈出與縮回。通電前，卡塊在彈簧的彈力下部分彈出卡塊槽，可以阻擋滑塊的滑動，以實現滑塊的位置固定，當卡塊在鐵心線圈通電后產生的磁力下縮回后，滑塊可以自由滑動。因此通過控制滑塊的滑動與停止來控制翼面的轉動與停止，再通過設計滑塊、卡塊和導軌的尺寸以得到不同的翼面展開角度和后掠角度。

發明內容

為了實現翼面展開機構在較小的體積和較輕的重量下實現翼面精確展開和后掠功能，本發明提供一種新穎獨特、使用方便，并且能夠保證整體質量較輕的情況下滿足在起飛初始時將翼面展開，在高速飛行過程中為了減小空氣阻力而將翼面后掠到指定角度的基于形狀記憶合金絲作動器的翼面展開及后掠機構及控制方法。

為了滿足上述要求，本發明設計了采用功率電源來對形狀記憶合金絲作動器進行加熱并產生拉力的方法，將形狀記憶合金絲作動器的一端固定在外導軌上，另一端固定在滑塊底部，翼面的固定轉軸、內導軌和外導軌均與飛行器固定以保持相對靜止，從而使得形狀記憶合金絲收縮時對連桿滑塊機構中的滑塊產生拉力使其沿著內外導軌滑動，并通過連桿拉動翼面沿著固定軸轉動實現展開；再基于鐵心線圈通電產生的磁力與彈簧彈力的繼電作用對安裝在卡塊槽內的兩對卡塊進行精確彈出與縮回控制，以實現滑塊滑動與卡死，保證在展開和后掠過程中滑塊可以順利滑動，在展開和后掠完成后可實現精準鎖死。

本發明所采用的具體技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種基于形狀記憶合金絲作動器的翼面展開和后掠機構，包括與機體固定相連的固定軸、內導軌和外導軌；

所述內導軌固定于外導軌的中空內腔，內導軌和外導軌之間設有能沿內導軌軸向滑動的滑塊，滑塊與外導軌之間間隙配合；所述滑塊頂部設有四方向的凹形槽，每個方向凹形槽的第三連接孔均與連桿的一端轉動連接，連桿的另一端轉動連接有翼桿；所述翼桿與固定軸鉸接，且與翼面固定相連；所述滑塊底部設有第三凸臺，第三凸臺底部均勻布設有若干凸出的第二連接頭；