一种带开缝襟翼、翼展连续可变的伸缩机翼机构制造技术

本发明专利技术公开了一种带开缝襟翼、翼展连续可变的伸缩机翼机构。由内段主翼；外段主翼；嵌套在内、外段主翼之间的中段主翼；分别与内、中、外段主翼连接的内、中、外襟翼；分别用于驱动外段主翼、中段和外段主翼沿展向运动的第一、第二直线电机；内、中、外段襟翼控制舵机组成；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。中段襟翼嵌套在内、外段襟翼之间。各段机翼的前后梁均沿展向平行放置，三段机翼主翼均沿前后梁方向伸缩运动，同时带动三段襟翼实现伸缩运动。伸缩定位由直线电机内锁止机构实现。通过三个舵机控制襟翼收放。机翼的气动载荷由蒙皮经翼肋传递至梁。

A continuous variable span telescopic wing mechanism with slotted flaps

【技术实现步骤摘要】
一种带开缝襟翼、翼展连续可变的伸缩机翼机构
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，带开缝襟翼且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。对于低马赫数(速度小于300公里/小时)飞行工况而言，改变机翼的展长和同时通过放下开缝襟翼改变翼型弯度可以使飞机更好的适应飞行工况，从而提高气动效率，降低油耗。当飞行器在起飞时机翼完全伸出，从而提供最大的升力并减少升致阻力；同时襟翼部分放下以进一步增大机翼的升力系数。从而在相同起飞速度下降低起飞攻角，从而减少因机身攻角增大所带来的寄生阻力。当飞行器在低速任务巡航时机翼完全伸出且襟翼完全收起，从而减少机翼的诱导阻力和翼型阻力，提高机翼的低速气动性能。当飞行器高速巡航时机翼完全缩回，且襟翼完全收起以减少机翼的浸润面积，从而减少摩擦阻力。当飞行器在降落时机翼完全伸出从而提供最大的升力，减小飞机着陆时所需的速度，同时襟翼完全放下以提供最大升力系数，从而进一步减小飞机着陆时所需的速度。当两侧机翼展长不同时，左右升力不对称造成的滚转力矩，可便于飞行器的横航向操纵。
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)飞行工况的三级带襟翼矩形伸缩机翼结构。该伸缩机翼结构由内段主翼、外段主翼、嵌套在内段主翼和外段主翼之间的中段主翼、与内段主翼后缘铰接的内段襟翼、与外段主翼后缘铰接的外段襟翼；嵌套在内段襟翼和外段襟翼之间并且与中段主翼后缘铰接的中段襟翼、用于驱动外段主翼沿展向运动的第一直线电机、用于驱动外段主翼和中段主翼一起沿展向运动的第二直线电机分别用于控制内段襟翼、中段襟翼、外段襟翼偏转的第一舵机、第二舵机和第三舵机组成；所述内段主翼、外段主翼和中段主翼均由多个翼肋、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；其中内段主翼的前梁和后梁延伸至内段主翼的外部；中段主翼的前梁包括并排排布的内前梁和外前梁，中段主翼的后梁包括并排排布的内后梁和外后梁；内段主翼、外段主翼的前梁和后梁均为圆柱形翼梁，中段主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；内段主翼、外段主翼的前梁和后梁分别套设在中段主翼的前梁和后梁中。第一直线电机、第二直线电机并排布置在中段主翼内。三段翼间载荷由内部结构传导。中段主翼前后外侧翼梁采用圆柱形中空管，内段主翼采用圆柱形翼梁，翼梁一端与机身连接，另外一端套入中段主翼前后外侧圆柱形翼梁中。内段主翼圆柱形翼梁外径略小于中段主翼前后外侧翼梁内径，以保证内段主翼和中段主翼在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，外段主翼采用圆柱形翼梁，翼梁一端延伸至外段主翼最外端翼肋，另外一端套入中段主翼前后内侧翼梁。外段主翼圆柱形翼梁外径略小于中段主翼前后内侧翼梁内径，以保证外段主翼和中段主翼在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。进一步地，所述的内段襟翼、中段襟翼、外段襟翼由刚性蒙皮构成，分别与内段主翼、中段主翼、外段主翼的后缘铰接。其中，铰链机构的一铰接臂固定在主翼后梁上，另一铰接臂与襟翼前缘蒙皮连接。三段襟翼与主翼均采用铰接方式连接。每对主翼与襟翼在展向上无相对运动，当主翼做伸缩运动时襟翼随之做伸缩运动。在垂直展向平面上襟翼可以在一定范围内绕铰接轴自由转动。进一步地，内段襟翼上的铰接臂位于襟翼靠近翼根处；中段襟翼上的铰接臂位于襟翼中部；外段襟翼上的铰接臂位于襟翼靠近翼尖处。三段主翼上的铰接臂位于主翼展向的相应位置。这种设计保证了三段主翼和襟翼蒙皮在滑动时不会受到铰接臂的干扰，可以自由滑动。三段襟翼中，中段襟翼较长，在完全伸出时仍然可以分别插入内段和外段襟翼，并且有足够接触长度，从而保证了襟翼的连接刚度(如图1)。进一步地，第一舵机、第二舵机和三舵机分别固定在内段主翼、中段主翼、外段主翼内，内段襟翼、中段襟翼、外段襟翼分别通过连杆与第一舵机、第二舵机和三舵机连接。舵机运动通过连杆传递至襟翼。通过控制舵机的偏转角度控制襟翼偏转角度。襟翼的偏转定位通过锁定舵机偏转角度实现。无气至变形时主翼蒙皮不承受和传导三段主翼间载荷，当机翼受气动力弯曲变形时主翼蒙皮会相互接触承担部分载荷。但是主要载荷由翼梁承受。无气至变形襟翼翼蒙皮不承受和传导三段襟翼间载荷，当襟翼受气动力时，襟翼载荷通过铰接机构传递至主翼后梁，相邻襟翼蒙皮之间会相互接触并有部分力传导。但主要载荷仍然由铰接机构以及舵机连杆传递。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三个方案实现的：(1)第一直线电机和第二直线电机交错放置在中段主翼内部结构中：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前后交错布置，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的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)中段主翼内前梁、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、一方面使得主机翼可以承担气动载荷，另一方面使得主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；(3)合理的主翼与襟翼铰接臂位置布置：内段襟翼的铰接机构布置在翼根位置，中段襟翼的铰接机构布置在襟翼中部，外段襟翼的铰接机构布置在襟翼翼尖，该设计使得襟翼在随主翼一起伸缩运动时铰接机构不会阻碍襟翼蒙皮的相对滑动，在完全缩进时，襟翼蒙皮端面仍与铰接结构保持足够距离。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。除了较小的摩擦力以外，三段翼的翼梁在Y方向(左右方向)不产生其他任何力。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)三段翼的襟翼与主翼通过铰接方式固定，约束了三段襟翼在Y方向(展向)没有相对主翼的运动，同时襟翼可以在垂直展向的平面内自由转动一定范围。运动方式符合襟翼工作工况；(3)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，分别控制中段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带开缝襟翼、翼展连续可变的伸缩机翼，其特征在于，由内段主翼(1A)、外段主翼(3A)、嵌套在内段主翼(1A)和外段主翼(3A)之间的中段主翼(2A)、与内段主翼(1A)后缘通过铰链连接的内段襟翼(1B)、与外段主翼(3A)后缘通过铰链连接的外段襟翼(3B)、与中段主翼(2A)后缘通过铰链连接并嵌套在内段襟翼(1B)与外段襟翼(3B)之间的中段襟翼(2B)、用于驱动外段主翼(3A)沿展向运动的第一直线电机(10)、用于驱动中段主翼(2A)和外段主翼(3A)同时沿展向运动的第二直线电机(11)、分别用于控制内段襟翼(1B)、中段襟翼(2B)、外段襟翼(3B)偏转的第一舵机(23)、第二舵机(24)和三舵机(25)组成。所述内段主翼(1A)、外段主翼(3A)和中段主翼(2A)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；其中内段主翼(1A)的前梁和后梁延伸至内段主翼(1A)的外部；中段主翼(2A)的前梁包括并排排布的内前梁和外前梁，中段主翼(2A)的后梁包括并排排布的内后梁和外后梁；内段主翼(1A)、外段主翼(3A)的前梁和后梁均为圆柱形翼梁，中段主翼(2A)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；内段主翼(1A)、外段主翼(3A)的前梁和后梁分别套设在中段主翼(2A)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主翼(2A)内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种带开缝襟翼、翼展连续可变的伸缩机翼，其特征在于，由内段主翼(1A)、外段主翼(3A)、嵌套在内段主翼(1A)和外段主翼(3A)之间的中段主翼(2A)、与内段主翼(1A)后缘通过铰链连接的内段襟翼(1B)、与外段主翼(3A)后缘通过铰链连接的外段襟翼(3B)、与中段主翼(2A)后缘通过铰链连接并嵌套在内段襟翼(1B)与外段襟翼(3B)之间的中段襟翼(2B)、用于驱动外段主翼(3A)沿展向运动的第一直线电机(10)、用于驱动中段主翼(2A)和外段主翼(3A)同时沿展向运动的第二直线电机(11)、分别用于控制内段襟翼(1B)、中段襟翼(2B)、外段襟翼(3B)偏转的第一舵机(23)、第二舵机(24)和三舵机(25)组成。所述内段主翼(1A)、外段主翼(3A)和中段主翼(2A)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；其中内段主翼(1A)的前梁和后梁延伸至内段主翼(1A)的外部；中段主翼(2A)的前梁包括并排排布的内前梁和外前梁，中段主翼(2A)的后梁包括并排排布的内后梁和外后梁；内段主翼(1A)、外段主翼(3A)的前梁和后梁均为圆柱形翼梁，中段主翼(2A)的前梁和后梁为圆柱形中空管，...

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