一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼制造技术

本发明专利技术涉及一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼。该机翼采用翼盒

【技术实现步骤摘要】
一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼


[0001]本专利技术属于飞机设计和柔顺机构领域，具体涉及一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼。

技术介绍

[0002]由于传统的襟翼和副翼等是靠舵面的刚性偏转实现的，在偏转处存在间隙，因此存在气动效率降低、气动噪声大等问题。柔性后缘机翼由于变形连续光滑，可以改善机翼表面的压力分布，提高气动效率，减少飞行过程中产生的噪声，可以同时代替传统的襟翼和副翼机构，结合先进控制算法，同时满足飞机的增升和操纵需求。但是现有的鱼骨式、波纹板式等柔性后缘仍存在以下问题：
[0003]1、机构重量大、空间利用率低，对传统机翼结构有很大影响；
[0004]2、采用纯柔顺机构，机构内应力较大，使用寿命短；
[0005]3、为了承担飞行时的气动载荷，采用较大的刚度，需要配备具有较大驱动力的舵机；
[0006]4、柔性蒙皮需要具有变弯能力和良好的弹性，对蒙皮材料要求高，不具备实际应用所需的条件。
[0007]因此，有必要提出一种简单高效、可以降低机构应力、减轻驱动系统负担、对蒙皮材料要求不高的柔性后缘机翼。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出了一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼，该机翼具有简单高效、可以降低机构应力、减轻驱动系统负担、对蒙皮材料要求不高的特点，应用对象是具有大展弦比、高升阻比的长航时固定翼无人机和中小型有人机等。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于刚柔耦合机构的机翼柔性后缘方案，其特征在于包括：
[0010]翼盒，刚性翼肋，蒙皮滑槽，蒙皮支撑装置，前部机翼蒙皮，伺服电机，驱动连杆，柔性后缘机构。
[0011]所述翼盒由狭长矩形截面翼梁、前缘蒙板、前缘条和刚性翼肋的前段组成，是机翼的主要承弯和承扭构件，其中前缘条粘接在刚性翼肋的前端，前缘蒙板前后端分别粘接于前缘条和翼梁，中部粘接于刚性翼肋，形成一个封闭的箱型结构；
[0012]所述刚性翼肋等距固定于翼梁上，前段用于支撑前缘蒙板，中段连接翼梁，后段用于布置蒙皮滑槽、驱动机构和连接柔性翼肋；
[0013]所述蒙皮滑槽通过螺栓设置于刚性翼肋上部；
[0014]所述蒙皮支撑装置为L型截面的梁状结构，中间设有减重孔，在驱动机构处设置凹槽以布置连杆机构，下部用于粘接柔性蒙皮；
[0015]所述前部机翼蒙皮从机翼上表面翼盒后部向前覆盖至前缘，再从前缘覆盖至机翼
下表面蒙皮支撑装置处，用于装饰以及覆盖没有蒙板的机翼表面，不承担结构的作用；
[0016]所述伺服电机固定在刚性翼肋上，其中：伺服电机的驱动力通过驱动连杆被传递给柔性后缘机构的驱动点，使整个柔性后缘产生偏转，从而改变翼型；
[0017]所述驱动连杆两端分别用螺栓铰接于伺服电机臂和后缘驱动点上；
[0018]所述柔性后缘机构包括：
[0019]柔性翼肋，刚性连杆，连接杆，柔性蒙皮。
[0020]所述柔性翼肋用于维持柔性后缘的形状，受到驱动力后可以产生柔性变形，改变翼型形状，内部上下方各设置三对带有插销孔的耳片，用于连接刚性连杆，下方根部设置与刚性翼肋粘接的插头；所述刚性连杆包括三组，每组连杆两端分别用插销铰接于柔性翼肋上对应的耳片处，用于支撑柔性翼肋，第一组连杆在驱动机构处设置一对带有螺栓孔的耳片，用于连接驱动连杆；所述连接杆包括两组，第一组连接杆与第一组刚性连杆固定，第二组连接杆与柔性翼肋固定，用于保证各组柔性机构的同步变形；所述柔性蒙皮覆盖于柔性后缘机构的表面，下表面的柔性蒙皮粘接于蒙皮支撑装置底部，上表面的柔性蒙皮前端固定于蒙皮滑槽内并允许沿弦向发生滑动，其中：柔性后缘机构在驱动连杆的带动下发生变形时，下表面的柔性蒙皮跟随柔性翼肋共同变弯，上表面的柔性蒙皮在变弯的同时沿着蒙皮滑槽发生滑动。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0022]1、除柔性后缘以外，保留了与传统机翼相同的结构，如翼盒、翼肋等，使该柔性后缘更容易换装和代替现有机翼的舵面机构，同时提高了机翼内的空间利用率；
[0023]2、采用刚柔耦合机构代替复杂的拓扑优化机构实现柔性后缘，改善了纯柔顺机构应力大的问题，提高了柔性后缘的使用寿命；
[0024]3、刚柔耦合机构中引入转动副，通过转动副转动参与柔性后缘的连续变形，减轻了对驱动系统的负担，可以配备更小的驱动器；
[0025]4、柔性后缘采用滑动蒙皮的方式，柔性蒙皮只需要具有良好的变弯能力而发生弹性变形，既降低了蒙皮材料的研制难度和生产成本，又进一步降低了柔性后缘所需驱动力的大小。
附图说明
[0026]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的采用柔性后缘的机翼样段；
[0027]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的基于刚柔耦合机构的机翼柔性后缘方案；
[0028]图3显示了根据本专利技术的一个实施例的柔性后缘机构运动简图。
[0029]附图说明标记
[0030]1‑
翼梁2
‑
前缘蒙板3
‑
前缘条4
‑
刚性翼肋5
‑
蒙皮滑槽6
‑
蒙皮支撑装置7
‑
前部机翼蒙皮8
‑
伺服电机9
‑
驱动连杆10
‑
柔性翼肋11
‑
第一刚性连杆12
‑
第二刚性连杆13
‑
第三刚性连杆14
‑
第一连接杆15
‑
第二连接杆16
‑
柔性蒙皮17
‑
第一耳片18
‑
第二耳片19
‑
第三耳片20
‑
插头21
‑
驱动连杆耳片
22
‑
第一插槽23
‑
第二插槽 具体实施方式
[0031]以下结合附图详细说明本专利技术的实施例。
[0032]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的柔性后缘机翼样段，其中，翼梁1为狭长矩形截面梁，前缘蒙板2、前缘条3、刚性翼肋4前段与翼梁1共同组成封闭的翼盒，是机翼的主要承力部件。三组刚性翼肋4等距固定于翼梁1上，前段与前缘蒙板2粘接。每组刚性翼肋4上均配备有蒙皮滑槽5，蒙皮滑槽5与刚性翼肋4采用螺栓连接，柔性蒙皮16可以在蒙皮滑槽5与刚性翼肋4之间沿弦向滑动。蒙皮支撑装置6为L型截面的梁状结构，与刚性翼肋4的后部连接，中间设有减重孔，在驱动机构处设置凹槽以布置驱动连杆9，下部粘接柔性蒙皮16。前部机翼蒙皮7从翼梁1上方向前覆盖至前缘条3，再从前缘条3覆盖至机翼下表面蒙皮支撑装置6处。伺服电机8被固定在刚性翼肋4上，伺服电机的驱动力通过驱动连杆9传递给柔性后缘机构的驱动点，使整个柔性后缘产生偏转，从而改变翼型弯度。驱动连杆9两端分别用螺栓铰接于伺服电机臂和后缘驱动点上。
[0033]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的柔性后缘机构，其中，柔性翼肋1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于刚柔耦合机构的柔性后缘机翼，其特征在于包括：翼梁(1)，前缘蒙板(2)，前缘条(3)，刚性翼肋(4)，蒙皮滑槽(5)，蒙皮支撑装置(6)，前部机翼蒙皮(7)，伺服电机(8)，驱动连杆(9)，柔性后缘机构。所述翼梁为狭长矩形截面梁，与前缘蒙板(2)、前缘条(3)和刚性翼肋(4)前段组成翼盒，是机翼的主要承力部件，为机翼提供足够的抗弯和抗扭能力；所述前缘蒙板分为上下两块，粘接于翼梁(1)、前缘条(3)和刚性翼肋(4)上；所述前缘条的截面为翼型前缘形状，粘接于刚性翼肋(4)的前端；所述刚性翼肋等距固定于翼梁(1)上，用于支撑前缘蒙板(2)，连接翼梁(1)和柔性翼肋(10)，布置蒙皮滑槽(5)和驱动机构；所述蒙皮滑槽通过螺栓设置于刚性翼肋(4)上部；所述蒙皮支撑装置为L型截面的梁状结构，中间设有减重孔，在驱动机构处设置凹槽以布置驱动连杆(9)，下部用于粘接柔性蒙皮(16)；所述前部机翼蒙皮从翼梁(1)上方向前覆盖至前缘条(3)，再从前缘条(3)覆盖至机翼下表面蒙皮支撑装置(6)处；所述伺服电机(8)被固定在刚性翼肋(4)上，其中：伺服电机(8)的驱动力通过驱动连杆(9)被传递给柔性后缘机构的驱动点，使整个柔性后缘产生偏转，从而改变翼型；所述驱动连杆两端分别用螺栓铰接于伺服电机臂和后缘驱动点上；所述柔性后缘机构包括：柔性翼肋(10)，第一刚性连杆(11)，第二刚性连杆(12)，第三刚性连杆(13)，第一连接杆(14)，第二连接杆(15)，柔性蒙皮(16)。所述柔性翼肋(10)用于维持柔性后缘的形状，受到驱动力后可以产生柔性变形，改变翼型形状，内部上下方各设置三对带有插销孔的耳片，分别用于连接第一刚性连杆(11)、第二刚性连杆(12)、第三刚性连杆(13)，下方根部设置与刚性翼肋(4)粘接的插头(20)；所述第一刚性连杆两端用插销铰接于柔性翼肋的耳片(17)，用于支撑柔性翼肋(10)，刚性连杆(11)在驱动机构处设置一对带有螺栓孔的驱动连杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：田博丞，戴玉婷，黄坤，陈东和，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：