一种襟副翼运动机构设计方法技术

本申请提供了一种襟副翼运动机构设计方法，所述襟副翼运动机构包括襟副翼第一连杆、襟副翼第二连杆、襟副翼第三连杆、襟副翼第四连杆、小拉杆、瓦特连杆、摇臂、襟副翼翼面、第一作动器和第二作动器，所述设计方法包括：第一步，确定襟翼功能转轴；第二步：确定襟副翼第三连杆和瓦特连杆；第三步：确定襟副翼第一连杆和小拉杆；第四步：确定襟副翼第二连杆和襟副翼第一连杆靠近襟翼功能转轴部分；第六步：设计迭代。本申请的襟副翼运动机构设计方法通过将一套复杂的襟副翼连杆机构拆分为几个部分，分步骤进行求解，设计难度大幅减小；求解过程综合考虑了结构安装空间、传动角等约束条件，迭代次数少，设计周期短，计算结果精确。计算结果精确。计算结果精确。

【技术实现步骤摘要】
一种襟副翼运动机构设计方法


[0001]本申请属于飞机结构设计
，特别涉及一种襟副翼运动机构设计方法。

技术介绍

[0002]对于短距起降飞机，有时会用到一种襟副翼，不仅具有常规副翼的横向控制功能，而且在飞机起飞和着陆阶段有一定后退量，具有襟翼的增加升力功能，并且两种功能相互独立，例如中国专利CN108100233A所述的襟副翼就是此种类型。
[0003]此种襟副翼运动机构为空间多连杆机构，有多个设计目标位置，涉及的参数非常多，另外还有安装空间、传动角等约束条件，采用常规设计方法非常困难，设计迭代次数多、设计周期长，得到的结果与多个目标位置均有不同程度差距。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种襟副翼运动机构设计方法，以解决或减轻上述至少一个问题。
[0005]本申请提供的技术方案是：一种襟副翼运动机构设计方法，所述襟副翼运动机构包括襟副翼第一连杆、襟副翼第二连杆、襟副翼第三连杆、襟副翼第四连杆、小拉杆、瓦特连杆、摇臂、襟副翼翼面、第一作动器和第二作动器10，其中，襟副翼第一连杆与小拉杆形成铰链运动点的初始位置A和结束位置A1，小拉杆与襟副翼翼面形成铰链运动点的初始位置B、结束位置B1，襟副翼第一连杆、襟副翼第三连杆与瓦特连杆形成复合铰链运动点的初始位置C、结束位置C1，襟副翼第一连杆与襟副翼第二连杆形成铰链运动点的初始位置D、结束位置D1，襟副翼第二连杆与襟副翼第四连杆形成铰链运动点的初始位置E、结束位置E1，襟副翼第三连杆、襟副翼第四连杆与固定结构形成复合铰链固定点F，襟副翼第四连杆与第二作动器形成铰链运动点G，摇臂与第一作动器形成铰链运动点H，摇臂与固定结构形成襟翼功能转轴的铰链固定点O1，摇臂、瓦特连杆与襟副翼翼面形成副翼功能转轴的复合铰链运动点的初始位置O2、结束位置O
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；
[0006]所述设计方法包括：
[0007]第一步，确定襟翼功能转轴O1[0008]确定副翼功能转轴的初始位置O2、结束位置O
21
，襟翼功能转轴O1位于O2O
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的垂直平分线上，根据外形约束和载荷情况，确定襟翼功能转轴O1的位置；
[0009]第二步：确定襟副翼第三连杆和瓦特连杆
[0010]构建关于襟副翼第三连杆和瓦特连杆的第一运动矢量方程组，根据包括机翼后梁位置、外形、操纵系统尺寸及各种管路的约束条件确定F点位置，从而确定襟副翼第三连杆和瓦特连杆；
[0011]第三步：确定襟副翼第一连杆和小拉杆
[0012]构建关于襟副翼第三连杆、襟副翼第一连杆和小拉杆的运动矢量方程组；根据传动效率和结构安装空间等确定B点位置，根据定位变换确定B1点的位置，从而确定襟副翼第
一连杆和小拉杆；
[0013]第四步：确定襟副翼第二连杆和襟副翼第一连杆靠近襟翼功能转轴O1部分
[0014]构建关于襟副翼第二连杆、襟副翼第一连杆靠近襟翼功能转轴O1部分和小拉杆的运动矢量方程组，从而确定襟副翼第二连杆和襟副翼第一连杆靠近襟翼功能转轴O1部分；
[0015]第五步：确定第一作动器和第二作动器
[0016]根据机翼外形、第二作动器与襟副翼第四连杆的传动角、机翼后梁的强度确定第二作动器位置，根据襟副翼在各位置的上下偏转角度确定第二作动器的行程，第二作动器用于控制襟副翼的副翼功能；
[0017]根据H点超出襟副翼外形的量、摇臂与第一作动器之间的传动角、结构安装空间确定第一作动器的位置与行程，第一作动器用于控制襟副翼的襟翼功能；
[0018]第六步：设计迭代
[0019]对襟副翼运动机构进行仿真，监控各运动构件之间的传动角及各交点载荷，当所述传动角小于预定值或结构安装空间不足时，按第一步～第五步进行迭代，对参数进行调整，迭代计算后得到最优解。
[0020]进一步的，构建关于襟副翼第三连杆和瓦特连杆的第一运动矢量方程组为：
[0021][0022]式中，w为襟副翼第三连杆长度；
[0023]z为瓦特连杆长度；
[0024]α为襟副翼第三连杆初始位置角度；
[0025]△
α为襟副翼第三连杆角度变化量；
[0026]β为瓦特连杆初始位置角度；
[0027]△
β为瓦特连杆角度变化量；
[0028]p为副翼转轴运动矢量的长度；
[0029]γ为副翼转轴运动矢量的方向角。
[0030]进一步的，根据包括机翼后梁位置、外形、操纵系统尺寸及各种管路的约束条件确定F点位置后，同时约束襟副翼第三连杆长度、瓦特连杆长度的变量范围，关于襟副翼第三连杆和瓦特连杆的第一运动矢量方程组演变为第二运动矢量方程组：
[0031][0032]式中，(X
F
,Y
F
)为F点坐标值
[0033](X
O2
,Y
O2
)为O2点坐标值；
[0034](X
O21
,Y
O21
)为O
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点坐标值；
[0035]w
lower
为变量w的下限；
[0036]w
upper
为变量w的上限，
[0037]z
lower
为变量z的下限；
[0038]z
upper
为变量z的上限。
[0039]进一步的，在不限定变量范围或者仅限定w、α、
△
α、z、β、
△
β中任意一个或多个变量的范围下对第二运动矢量方程组求解，得到w、α、
△
α、z、β、
△
β、C点坐标(X
C
,Y
C
)。
[0040]进一步的，构建关于襟副翼第三连杆、襟副翼第一连杆和小拉杆的第三运动矢量方程组为：
[0041][0042]式中，v为襟副翼第一连杆长度；
[0043]为襟副翼第一连杆初始位置角度；
[0044]为襟副翼第一连杆角度变化量；
[0045]u为小拉杆长度；
[0046]θ为小拉杆初始位置角度；
[0047]△
θ为小拉杆角度变化量；
[0048]q为B点运动矢量的长度；
[0049]ε为B点运动矢量的方向角。
[0050]进一步的，根据获得的襟副翼第三连杆参数及w、α、
△
α、C点坐标(X
C
,Y
C
)、C1点坐标(X
C1
,Y
C1
)，同时约束襟副翼第一连杆长度v、小拉杆长度u的变量范围，关于襟副翼第三连杆、襟副翼第一连杆和小拉杆的第三运动矢量方程组演变为第四运动矢量方程组：
[0051][0052]式中，(X
C
,Y
C
)为C点坐标值；
[0053](X
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种襟副翼运动机构设计方法，其特征在于，所述襟副翼运动机构包括襟副翼第一连杆(1)、襟副翼第二连杆(2)、襟副翼第三连杆(3)、襟副翼第四连杆(4)、小拉杆(5)、瓦特连杆(6)、摇臂(7)、襟副翼翼面(8)、第一作动器(9)和第二作动器10，其中，襟副翼第一连杆(1)与小拉杆(5)形成铰链运动点的初始位置A和结束位置A1，小拉杆(5)与襟副翼翼面(8)形成铰链运动点的初始位置B、结束位置B1，襟副翼第一连杆(1)、襟副翼第三连杆(3)与瓦特连杆(6)形成复合铰链运动点的初始位置C、结束位置C1，襟副翼第一连杆(1)与襟副翼第二连杆(2)形成铰链运动点的初始位置D、结束位置D1，襟副翼第二连杆(2)与襟副翼第四连杆(4)形成铰链运动点的初始位置E、结束位置E1，襟副翼第三连杆(3)、襟副翼第四连杆(4)与固定结构形成复合铰链固定点F，襟副翼第四连杆(4)与第二作动器(10)形成铰链运动点G，摇臂(7)与第一作动器(9)形成铰链运动点H，摇臂(7)与固定结构形成襟翼功能转轴的铰链固定点O1，摇臂(7)、瓦特连杆(6)与襟副翼翼面(8)形成副翼功能转轴的复合铰链运动点的初始位置O2、结束位置O
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；所述设计方法包括：第一步，确定襟翼功能转轴O1确定副翼功能转轴的初始位置O2、结束位置O
21
，襟翼功能转轴O1位于O2O
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的垂直平分线上，根据外形约束和载荷情况，确定襟翼功能转轴O1的位置；第二步：确定襟副翼第三连杆(3)和瓦特连杆(6)构建关于襟副翼第三连杆(3)和瓦特连杆(6)的第一运动矢量方程组，根据包括机翼后梁位置、外形、操纵系统尺寸及各种管路的约束条件确定F点位置，从而确定襟副翼第三连杆(3)和瓦特连杆(6)；第三步：确定襟副翼第一连杆(1)和小拉杆(5)构建关于襟副翼第三连杆(3)、襟副翼第一连杆(1)和小拉杆(5)的运动矢量方程组；根据传动效率和结构安装空间等确定B点位置，根据定位变换确定B1点的位置，从而确定襟副翼第一连杆(1)和小拉杆(5)；第四步：确定襟副翼第二连杆(2)和襟副翼第一连杆(1)靠近襟翼功能转轴O1部分构建关于襟副翼第二连杆(2)、襟副翼第一连杆(1)靠近襟翼功能转轴O1部分和小拉杆(5)的运动矢量方程组，从而确定襟副翼第二连杆(2)和襟副翼第一连杆(1)靠近襟翼功能转轴O1部分；第五步：确定第一作动器(9)和第二作动器(10)根据机翼外形、第二作动器(10)与襟副翼第四连杆(4)的传动角、机翼后梁的强度确定第二作动器(10)位置，根据襟副翼在各位置的上下偏转角度确定第二作动器(10)的行程，第二作动器(10)用于控制襟副翼的副翼功能；根据H点超出襟副翼外形的量、摇臂(7)与第一作动器(9)之间的传动角、结构安装空间确定第一作动器(9)的位置与行程，第一作动器(9)用于控制襟副翼的襟翼功能；第六步：设计迭代对襟副翼运动机构进行仿真，监控各运动构件之间的传动角及各交点载荷，当所述传动角小于预定值或结构安装空间不足时，按第一步～第五步进行迭代，对参数进行调整，迭代计算后得到最优解。2.如权利要求1所述的襟副翼运动机构设计方法，其特征在于，构建关于襟副翼第三连
杆(3)和瓦特连杆(6)的第一运动矢量方程组为：式中，w为襟副翼第三连杆(3)长度；z为瓦特连杆(6)长度；α为襟副翼第三连杆(3)初始位置角度；
△
α为襟副翼第三连杆(3)角度变化量；β为瓦特连杆(6)初始位置角度；
△
β为瓦特连杆(6)角度变化量；p为副翼转轴运动矢量的长度；γ为副翼转轴运动矢量的方向角。3.如权利要求2所述的襟副翼运动机构设计方法，其特征在于，根据包括机翼后梁位置、外形、操纵系统尺寸及各种管路的约束条件确定F点位置后，同时约束襟副翼第三连杆(3)长度、瓦特连杆(6)长度的变量范围，关于襟副翼第三连杆(3)和瓦特连杆(6)的第一运动矢量方程组演变为第二运动矢量方程组：式中，(X
F
,Y
F
)为F点坐标值(X
O2
,Y
O2
)为O2点坐标值；(X
O21
,Y
O21
)为O
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点坐标值；w
lower
为变量w的下限；w
upper
为变量w的上限，z
lower
为变量z的下限；z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯变变，王少童，李云鹏，章祖华，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：