一种翼展连续可变的伸缩机翼结构制造技术

本发明专利技术公开了一种翼展连续可变的伸缩机翼机构。由内段翼、外段翼、嵌套在内段翼、外段翼之间的中段翼、分别用于驱动外段翼、内段翼沿展向运动的第一直线电机、第二直线电机组成；内段翼前梁和后梁一端与机身连接，另一端插入中段翼的前梁与后梁。外段翼前梁与后梁插入中段翼的前梁与后梁。各段机翼的前后梁均平行放置，三段机翼均沿前后梁方向进行伸缩运动。通过固定在中段翼上的直线电机，实现外段翼相对中段翼的伸缩运动；实现外段翼和中段翼整体相对于内段翼的伸缩运动。伸缩定位由直线电机内锁止机构实现。三段翼均采用NACA2412翼型，机翼的气动载荷由蒙皮经翼肋传递至梁。伸缩变形时内段翼和外段翼蒙皮环套在中段蒙皮上。

A continuous variable span telescopic wing structure

【技术实现步骤摘要】
一种翼展连续可变的伸缩机翼结构
本专利技术属于飞行器设计和
，具体地涉及一种应用在固定翼飞行器上，翼展连续可变的伸缩机翼结构。
技术介绍
传统的飞行器大多采用单一机翼气动布局以满足其主要任务工况下的气动需求。然而某些飞行器需要满足多任务工况(如兼顾高速定速巡航和低速任务巡航)。此时单一气动布局的机翼已经不能适应该类飞行器设计的要求。这就需要一种能够根据飞行任务的要求而改变其气动外形，兼顾不同速度需求的机翼设计。当飞行器在起飞、降落、以及低速任务巡航时机翼完全伸出，从而提供最大的升力并减少升致阻力，当飞行器在高速巡航时机翼完全缩回以减少浸润面积，从而减少摩擦阻力。
技术实现思路
为达到上述功能，本专利技术提出一种适用于低马赫数(速度小于300公里/小时)飞行工况的三级矩形伸缩机翼。该伸缩机翼结构由内段翼、外段翼、嵌套在内段翼、外段翼之间的中段翼、分别用于驱动外段翼、内段翼沿展向运动的第一直线电机、第二直线电机组成；所述内段翼、外段翼和中段翼均由多个翼肋、固定在翼肋之间的肋间层板、与翼肋固连的前梁和后梁、固定在翼肋外侧的蒙皮组成；其中内段翼的前梁和后梁延伸至内段翼的外部；中段翼的前梁包括并排排布的内前梁和外前梁，中段翼的后梁包括并排排布的内后梁和外后梁；内段翼、外段翼的前梁和后梁均为圆柱形翼梁，中段翼的前梁和后梁为圆柱形中空管，圆柱形翼梁的外径与圆柱形中空管的内径配合；内段翼、外段翼的前梁和后梁分别套设在中段翼的前梁和后梁中。第一直线电机、第二直线电机并排布置在中段翼内。三段翼间载荷由内部结构传导。中段翼前后外侧翼梁采用圆柱形中空管，内段翼采用圆柱形翼梁，翼梁一端与机身连接，另外一端套入中段翼前后外侧圆柱形翼梁中。内段翼圆柱形翼梁外径略小于中段翼前后外侧翼梁内径，以保证内段翼和中段翼在X方向(前后)与Z方向(上下方向)上无相对运动，而在Y方向(左右方向)上滑动自如。类似地，中段翼前后内侧翼梁采用圆柱形中空管，外段翼采用圆柱形翼梁，翼梁一端延伸至外段翼最外端翼肋，另外一端套入中段翼前后内侧翼梁。外段翼圆柱形翼梁外径略小于中段翼前后内侧翼梁内径，以保证外段翼和中段翼在X方向(前后)与Z方向(上下方向)上无相对运动，而在Y方向(左右方向)上滑动自如。无气至变形时蒙皮不承受和传导三段翼间载荷，当机翼受气动力弯曲变形时蒙皮会相互接触承担部分载荷。但是主要载荷由翼梁承受。伸缩翼一个重要的性能指标是机翼伸缩比(即机翼完全展开的面积除以完成缩回的面积)，越大的伸缩比意味着机翼适应不同飞行工况的能力越强。本专利技术中大伸缩比是通过下述两个方案实现的：(1)第一直线电机和第二直线电机交错放置在中段翼内部结构中：由于直线电机需要在电机杆内安置驱动机构，因此其伸缩行程总是小于其自身长度。本专利技术中采用的上下交错布置，两个电机的驱动机构段与伸缩行程段在机翼弦向相互重叠，从而消除了由于驱动机构存在而对机翼伸缩比的不利影响，最大化了机翼的伸缩比的；(2)中段机翼内前梁、外前梁、内后梁，外后梁分别采用交错布置：在完全伸出时内、中、外段的翼梁需要有足够的重合、一方面使得机翼可以承担气动载荷，另一方面使得机翼在最大伸出状态下无卡死现象，仍然可以收缩自如。因此中段翼前后翼梁采用交错布局的设计，该设计保证了机翼在完全缩进时，内外段机翼梁无相互干涉(如图4)，在完全展开时内外段翼梁与中段翼梁仍然有足够的接触长度(如图2)从而保证了连接强度；本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中的伸缩翼沿展向伸缩，三段机翼的翼梁成对相互嵌套，约束机翼X方向(前后)与Z方向(上下方向)的运动，不约束三段翼Y方向(左右方向)的运动。三段翼在X与Z方向上无相对运动而在Y方向(左右方向)可以自由滑动；(2)机翼的伸缩控制分别通过两个直线电机实现，直线电机沿Y向伸缩运动，从而控制机翼的伸缩。两个直线电机相互独立，分别控制中段翼和外段翼的伸缩运动。外段翼的运动与中段翼和内段翼无耦合作。当上直线电机运动时，只有外段翼运动。当上直线电机静止时，中段翼与外段翼相对静止。当下直线电机运动时，中段翼与外段翼和则一起运动。三段翼沿展向(Y向)运动的限位通过直线电机内部的锁止机构实现，电机静止时机翼无运动；(3)三段翼的蒙皮相互独立，分别与各自内部机构固连，机翼伸缩时内段翼蒙皮和中段翼蒙皮以及中段翼蒙皮和外段翼蒙皮可以自由滑移，当机翼有气动变形时蒙皮之间可能会存在摩擦力。除摩擦力之外，蒙皮之间无其他约束。(4)本专利技术提供了一种能够根据飞行任务的要求而改变其气动外形，兼顾不同速度需求的机翼当飞行器在起飞、降落、以及低速任务巡航时本专利技术机翼完全伸出，从而提供最大的升力并减少升致阻力，当飞行器在高速巡航时本专利技术机翼完全缩回以减少浸润面积，从而减少摩擦阻力。附图说明图1为本专利技术设计机翼三视图，其中a为俯视图，b为左视图，c为前视图；图2为本专利技术设计机翼完全伸出时机构示意图；图3为本专利技术设计机翼部分缩回时机构示意图；图4为本专利技术设计机翼完全缩回时机构示意图；图5为本专利技术涉及机翼内段和中段蒙皮三维视图与侧视图；图中，内段翼1、中段翼2、外段翼3、内段翼前梁4、内段翼后梁5、中段翼外前梁6A、中段翼外后梁6B、中段翼内前梁7A、中段翼内后梁7B、外段翼前梁8、外段翼后梁9、第一直线电机10、第二直线电机11、中段机翼蒙皮12、外段翼蒙皮14、外段翼翼肋15A、15B、内段翼蒙皮16、内段翼翼肋17A、17B、外段翼最外端翼肋18B、中段翼翼肋19A和19B、内段翼肋间层板20、中段翼肋间层板21、外段翼肋间层板22、电机固定块31A、31B、31C、31D、外段翼电机固定块32。具体实施方式本专利技术的目的在于提供一套可以改变机翼展长的机构，从而使装备该机翼的飞行器兼顾良好的高速和低速性能。具体实施方式结合摘要附图以及图1～5说明。该机翼是一种三级伸缩翼机构，包括内段翼1、中段翼2、外段翼3、分别用于驱动内段翼1、外段翼3沿展向运动的第二直线电机11、第一直线电机10。三段翼均所述内段翼1、外段翼3和中段翼2均由多个翼肋、固定在翼肋之间的肋间层板、与翼肋固连的前梁和后梁、固定在翼肋外侧的蒙皮组成。其中内段翼1的前梁和后梁延伸至内段翼1的外部；下面结合图1对三段翼做具体说明：如图1和2所示，内段翼1的具体内部结构包括翼肋(17A和17B)、内段翼肋间层板20、内段翼前梁4和内段翼后梁5，内段翼肋间层板20固定在内段翼翼肋之间，内段翼前梁4和内段翼后梁5分别与内段翼翼肋固连；通过胶接和紧固件连接的方式，这些部件相互固连形成内段翼翼盒。内段翼前梁4和内段翼后梁5延伸至内段翼1的外部，用于连接机身；内段翼1内还设置有电机固定块30，用于与第一直线电机10固定连接。类似地，外段翼3的具体内部结构包括翼肋18A和18B、外段翼肋间层板22、外段翼前梁8、外段翼后梁9以及电机固定块32等部件。外段翼肋间层板22位于外段翼翼肋之间，外段翼前梁8、外段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翼展连续可变的伸缩机翼，其特征在于，由内段翼(1)、外段翼(3)、嵌套在内段翼(1)、外段翼(3)之间的中段翼(2)、分别用于驱动外段翼(3)、内段翼(1)沿展向运动的第一直线电机(10)、第二直线电机(11)组成；所述内段翼(1)、外段翼(3)和中段翼(2)均由多个翼肋、固定在翼肋之间的肋间层板、与翼肋固连的前梁和后梁、固定在翼肋外侧的蒙皮组成；其中内段翼(1)的前梁和后梁延伸至内段翼(1)的外部。中段翼(2)的前梁包括并排排布的内前梁和外前梁，中段翼(2)的后梁包括并排排布的内后梁和外后梁。内段翼(1)、外段翼(3)的前梁和后梁均为圆柱形翼梁，中段翼(2)的前梁和后梁为圆柱形中空管，圆柱形翼梁的外径与圆柱形中空管的内径配合。内段翼(1)、外段翼(3)的前梁和后梁分别套设在中段翼(2)的前梁和后梁中。第一直线电机(10)、第二直线电机(11)前后并排布置在中段翼(2)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种翼展连续可变的伸缩机翼，其特征在于，由内段翼(1)、外段翼(3)、嵌套在内段翼(1)、外段翼(3)之间的中段翼(2)、分别用于驱动外段翼(3)、内段翼(1)沿展向运动的第一直线电机(10)、第二直线电机(11)组成；所述内段翼(1)、外段翼(3)和中段翼(2)均由多个翼肋、固定在翼肋之间的肋间层板、与翼肋固连的前梁和后梁、固定在翼肋外侧的蒙皮组成；其中内段翼(1)的前梁和后梁延伸至内段...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱灶旭，谢芳芳，季廷炜，郑耀，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33