本发明专利技术公开了一种基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，包括机翼主体和变形主体；变形主体包括两个翼型框架以及依次设置在两个翼型框架之间的多个张拉机构；张拉机构具有空间构型和平面构型，其包括一对可变形的支撑组件以及驱动用的绳索组件，该一对支撑组件在张拉机构处于平面构型时呈现为平面十字交叉状结构，并在张拉机构处于空间构型时呈现为空间八面体结构；支撑组件包括两个相同的支撑杆件、两个相同的随动连接板以及至少一个弹簧；两个支撑杆件在绳索组件的驱动下可在V形和直线形之间切换；支撑杆件具有第一端和第二端，两个支撑杆件的第一端相互抵接配合并形成滚动关节。本发明专利技术具有质量轻、可展开及自平衡的优点。
1、随着科学技术不断创新与发展，航空航天装备也不断推陈出新，对于飞行器等装备的性能要求也在持续更新和变化，传统的飞行器在更高速的飞行性能、更复杂的任务要求、更重载的飞行条件等新需求下遇到了瓶颈。而变形翼技术无疑成为了飞行器提高飞行性能的一个新的突破口。
2、柔性变形翼相较于传统的变形翼具有更好的灵活性，可以吸收部分冲击，防止机构损坏失效，环境自适应能力强，能满足多种复杂工况下的任务需求。在实现飞行器的快速响应、提高飞行器的飞行性能、改善飞行器的燃油效率、保障飞行器飞行的安全性、提高军用战斗机的作战性能等方面，柔性变形翼技术都有着巨大的潜力。张拉整体结构具有重量轻、可折展、内部构件受载均匀、运动惯性小、运动耦合度大、具有瞬时移动性、可变刚度等性能特点，在需要实现快速变形运动的柔性变形翼中，张拉整体不仅是一种设计新思路，更是强有力的候选者。
3、现有技术中基于张拉整体结构的变形翼可以分为两种，分别是以平面张拉整体结构为基础和以空间张拉整体结构为基础进行变形翼的设计。现有技术所得到的张拉整体式变形翼大都通过多个张拉整体单元堆叠和拼接实现整个机翼内部骨架，并利用不同绳索的收缩实现机翼整体的形变运动，在机翼变形运动的过程中不改变张拉整体结构的构型。例如中国专利文献2016109375454公开了一种分布式驱动的张拉整体式变形翼，其基本单元为平面张拉整体结构，通过两层三单元的分布式张拉整体驱动，最终可以实现期望的变形翼运动。
>4、在诸如上述现有技术中的变形翼中，基于张拉整体结构的可变形机翼大多变形能力单一，多为变翼型弯度机翼，对于实现机翼其他运动变形的张拉整体结构式机翼较少，而在变形翼的实际应用中往往需要根据不同的飞行环境和飞行形式进行相应的调整，变翼型弯度机翼具有一定的局限性。可实现多种机翼变形运动的张拉整体式变形翼所需的驱动数目都较多，并且多集中于机翼结构上，在一定程度上削弱了张拉整体结构质量轻的优点。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的是提供一种基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，具有质量轻、可展开及自平衡的优点。
2、为了实现上述主要目的，本专利技术提供了一种基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，包括机翼主体和变形主体；变形主体包括两个翼型框架以及依次设置在两个翼型框架之间的多个张拉机构；
3、张拉机构具有空间构型和平面构型，其包括一对可变形的支撑组件以及驱动用的绳索组件，该一对支撑组件在张拉机构处于平面构型时呈现为平面十字交叉状结构，并在张拉机构处于空间构型时呈现为空间八面体结构；
4、支撑组件包括两个相同的支撑杆件、两个相同的随动连接板以及至少一个弹簧；
5、两个支撑杆件在绳索组件的驱动下可在v形和直线形之间切换；支撑杆件具有第一端和第二端，两个支撑杆件的第一端相互抵接配合并形成滚动关节；
6、其中，支撑杆件的第一端包括形成端面的第一平面、与第一平面相连接的曲面以及与曲面相连接的第二平面，第一平面与第二平面位于曲面的相对两侧；两个支撑杆件处于v形状态时两个支撑构件的第二平面相抵接，两个支撑构件处于直线形状态时两个支撑构件的第一平面相抵接；
7、支撑杆件的第一端处设有通槽，两个随动连接板分别通过贯穿通槽的连接件设置在两个支撑杆件的相对两侧；其中，连接件可相对通槽移动，以使得支撑杆件可相对于随动连接板进行旋转；
8、弹簧的两端分别连接两个支撑杆件，用于保持两个支撑杆件的第一端相抵接并在v形和直线形之间快速切换。
9、根据本专利技术的一种具体实施方式，弹簧在两个支撑杆件形态切换过程中始终保持被拉伸。
10、根据本专利技术的一种具体实施方式，弹簧处于形态切换过程中的弹性势能始终高于处于空间构型和平面构型时的弹性势能。
11、根据本专利技术的一种具体实施方式，支撑杆件的第一端处设有对应于随动连接板的限位台；两个支撑杆件切换至v形时随动连接板与限位台相抵接，以使得两个支撑杆件保持在设定角度位置。
12、根据本专利技术的一种具体实施方式，支撑杆件的第一端的端面上设有柔性带，两个支撑杆件的柔性带互相配合连接。
13、根据本专利技术的一种具体实施方式，绳索组件包括第一绳索、第二绳索和第三绳索；
14、第一绳索为组合式绳索，其具有四部分，每一部分均为可进行收缩及拉长的子绳索；子绳索的两端分别与两个支撑组件中的两个随动连接板相连接，并且子绳索依次从两个支撑组件中相邻两个支撑杆件的第二端穿过；其中，第一绳索收缩时可驱动张拉机构从平面构型转化为空间构型；
15、第二绳索和第三绳索分别沿两个支撑杆件的长度方向延伸并布置在支撑杆件的相对外侧；其中，在第一绳索伸长至指定长度时，第二绳索和第三绳索收缩可驱动张拉机构从空间构型转化为平面构型。
16、进一步地，支撑杆件的第二端设有若干通孔，支撑杆件的相对外侧设有绳索定位部，第二绳索和第三绳索均可从绳索定位部中穿过。
17、进一步地，绳索组件还包括导向滑轮，导向滑轮设置在翼型框架上。
18、根据本专利技术的一种具体实施方式，张拉机构的数目为三个或三个以上；三个或三个以上的张拉机构采用独立的控制器控制其内的绳索组件的拉紧和放松。
19、根据本专利技术的一种具体实施方式，变形主体附接在机翼主体的翼尖。
20、本专利技术具备以下有益效果：
21、本专利技术中的柔性变形机翼以张拉机构设计出发实现，通过张拉机构进行空间构型和平面构型之间的相互转换，具备张拉机构的优点和特性，可以完成所需变形机翼多稳态之间的转化；本专利技术中双稳态的张拉机构通过堆叠可以实现机翼的多种运动形式变换，可使得机翼表现为收缩状态、变翼尖状态及拉伸状态。相较于现有技术，本专利技术具有质量轻、可展开、自平衡及灵活性高的优点，同时还具有较高的柔性和环境自适应性。
22、为了更清楚地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
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【技术保护点】
1.一种基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，包括机翼主体和变形主体；其特征在于：所述变形主体包括两个翼型框架以及依次设置在两个所述翼型框架之间的多个张拉机构；
2.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述弹簧在两个所述支撑杆件形态切换过程中始终保持被拉伸。
3.如权利要求2所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述弹簧处于形态切换过程中的弹性势能始终高于处于空间构型和平面构型时的弹性势能。
4.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述支撑杆件的第一端处设有对应于所述随动连接板的限位台；两个所述支撑杆件切换至V形时所述随动连接板与所述限位台相抵接，以使得两个所述支撑杆件保持在设定角度位置。
5.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述支撑杆件的第一端的端面上设有柔性带，两个所述支撑杆件的所述柔性带互相配合连接。
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7.如权利要求6所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述支撑杆件的相对外侧设有绳索定位部，所述第二绳索和所述第三绳索均可从所述绳索定位部中穿过。
8.如权利要求6所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述绳索组件还包括导向滑轮，所述导向滑轮设置在所述翼型框架上。
9.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述张拉机构的数目为三个或三个以上；三个或三个以上的所述张拉机构采用独立的控制器控制其内的所述绳索组件的拉紧和放松。
10.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述变形主体附接在所述机翼主体的翼尖。
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【技术特征摘要】
1.一种基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，包括机翼主体和变形主体；其特征在于：所述变形主体包括两个翼型框架以及依次设置在两个所述翼型框架之间的多个张拉机构；
2.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述弹簧在两个所述支撑杆件形态切换过程中始终保持被拉伸。
3.如权利要求2所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述弹簧处于形态切换过程中的弹性势能始终高于处于空间构型和平面构型时的弹性势能。
4.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述支撑杆件的第一端处设有对应于所述随动连接板的限位台；两个所述支撑杆件切换至v形时所述随动连接板与所述限位台相抵接，以使得两个所述支撑杆件保持在设定角度位置。
5.如权利要求1所述的基于张拉机构的多稳态柔性变形机翼，其特征在于：所述支撑杆件的第一端的端面上设有柔...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，林雅萍，高巳淇，康熙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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