用于叶片扭转的形状记忆合金主动翼梁制造技术

本发明专利技术涉及一种用于改变结构翼梁的形状的系统，在示例性实施例中，该系统包含多个相邻的结构条板，该多个相邻的结构条板轴向对齐以形成结构翼梁。至少一个结构条板由形状记忆合金形成。该系统还包含温度控制系统以控制至少一个形状记忆合金条板的温度。施加给至少一个形状记忆合金条板的热量引起结构翼梁扭转或弯曲。

【技术实现步骤摘要】
用于叶片扭转的形状记忆合金主动翼梁
本公开的领域通常涉及飞机机翼和旋翼叶片的翼梁，并且更具体地，涉及形状记忆合金主动翼梁。
技术介绍
形状记忆合金（SMA）是具有令人关注的热性能和机械性能的一组金属。形状记忆合金可存在于几个不同的依赖于温度的相中的一个中。这些相的最普遍使用是所谓的马氏体相和奥氏体相。当加热形状记忆合金经历转变温度时，形状记忆合金从马氏体相变化成奥氏体相。形状记忆合金材料，例如镍钛诺，在马氏体状态期间（低屈服强度条件）变形，并且然后被加热到其转变温度，从而达到奥氏体状态，其中形状记忆合金材料将恢复其最初的（未变形的）形状。返回到最初的形状的速度取决于施加给部件的热能的量和速度。当形状记忆合金材料被冷却时，形状记忆合金材料将返回到马氏体状态和形状。结构翼梁用于飞机机翼、旋翼叶片以及非-航空结构的强度方面，和用于促进结构的形状。机械和/或电致动系统有时用于改变包含翼梁的结构的形状。然而这些机械和/或电致动系统是复杂的，占空间并且增加重量。需要一种不具有这些已知的不利特性的改变结构翼梁的形状的方法。
技术实现思路
在一个方面，提供了用于改变结构翼梁的形状的系统。该系统包含多个相邻的结构条板，其轴向对齐以形成结构翼梁。至少一个结构条板用形状记忆合金形成。该系统还包含控制至少一个形状记忆合金条板的温度的温度控制系统。施加给至少一个形状记忆合金条板的热量引起结构翼梁扭转或弯曲。在另一个方面，提供结构翼梁。结构翼梁包含多个相邻的结构条板以形成结构翼梁。至少一个结构条板是形状记忆合金条板。结构翼梁还包含至少一个加热元件，其邻近至少一个形状记忆合金条板放置，从而改变至少一个形状记忆合金条板的温度。施加给至少一个形状记忆合金条板的热量引起结构翼梁扭转或弯曲。在另一个方面，提供扭转旋翼叶片的方法。该方法包含利用由多个相邻的结构条板形成结构翼梁，该多个相邻的结构条板轴向对齐以形成结构翼梁，至少一个条板包含形状记忆合金条板。该方法还包含将温度控制系统连接到结构翼梁，从而控制至少一个形状记忆合金条板的温度，并且将热量施加给至少一个形状记忆合金条板，从而引起结构翼梁扭转，其扭转旋翼叶片。用于改变结构翼梁的形状的系统包含多个相邻的结构条板和温度控制系统，该多个相邻的结构条板轴向地对齐以形成所述结构翼梁，至少一个所述结构条板包括形状记忆合金，温度控制系统控制所述至少一个形状记忆合金条板的温度；其中施加给所述至少一个形状记忆合金条板的热量引起所述结构翼梁扭转或弯曲。形状记忆合金条板可包括镍-钛基合金、镍-钛-铂基合金、铟-钛基合金、镍-铝基合金、镍-铝-铂基合金、镍-镓基合金、铜基合金、金-镉基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金、银-镉基合金、铟-镉基合金、锰-铜基合金、钌-铌基合金和钌-钽基合金中的至少一种。至少一个形状记忆合金条板可以被调整(train)切变（shear）。结构翼梁可以放置在旋翼叶片、飞机机翼或尾翼以及其他航空和非-航空结构、部件和元件中，包含地面结构和基于地面的交通工具、水基结构和交通工具。温度控制系统可被配置为加热所述至少一个形状记忆合金条板，并且此后冷却所述至少一个形状记忆合金条板。温度控制系统可包含靠近所述至少一个形状记忆合金条板放置的加热元件。至少一个形状记忆合金条板可以在第一温度下处于马氏体相，并且在所述至少一个形状记忆合金条板处于大于所述第一温度的第二温度中的奥氏体相中，所述至少一个记忆条板的所述奥氏体相引起所述结构翼梁扭转或弯曲。结构翼梁可返回到非扭转形状，其中至少一个形状记忆条板从奥氏体相改变成马氏体相，在马氏体相中所述至少一个形状记忆条板被冷却至所述第一温度。结构翼梁包括多个邻近的结构条板以形成所述结构翼梁，至少一个所述条板包括形状记忆合金条板；以及包括至少一个加热元件，该加热元件邻近所述至少一个形状记忆合金条板放置以改变所述至少一个形状记忆合金条板的温度，其中施加给所述至少一个形状记忆合金条板的热量引起所述结构翼梁扭转或弯曲。形状记忆合金可包含镍-钛基合金、镍-钛-铂基合金、铟-钛基合金、镍-铝基合金、镍-铝-铂基合金、镍-镓基合金、铜基合金、金-镉基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金、银-镉基合金、铟-镉基合金、锰-铜基合金、钌-铌基合金和钌-钽基合金中的至少一种。至少一个形状记忆合金条板可以被调整切变。结构翼梁可以放置在旋翼叶片、飞机机翼或尾翼以及其他航空和非航空结构、部件和元件中，包含地面结构和基于地面的交通工具、水基结构和交通工具。结构翼梁可包含耦合到所述至少一个加热元件的温度控制系统。温度控制系统可被配置为改变所述至少一个加热元件的温度。至少一个形状记忆合金条板可以在第一温度下处于马氏体相，并且在大于所述第一温度的第二温度中下处于奥氏体相。奥氏体相可引起结构翼梁扭转或弯曲。本专利技术涉及扭转旋翼叶片的方法，该方法包含由多个相邻的结构条板形成结构翼梁，该多个相邻的结构条板轴向对齐从而形成结构翼梁，至少一个条板包括形状记忆合金条板；将温度控制系统连接到结构翼梁，从而控制至少一个形状记忆合金条板的温度；和将热量施加给至少一个形状记忆合金条板，从而引起结构翼梁扭转，其扭转旋翼叶片。该方法可包含冷却至少一个形状记忆合金条板，从而返回到结构翼梁的非扭转形状。温度控制系统可以连接到结构翼梁，而加热元件连接到所述至少一个形状记忆合金条板。形状记忆合金条板可以在第一温度下处于马氏体相，并且在大于第一温度的第二温度中下处于奥氏体相。至少一个记忆合金条板的奥氏体相可引起所述结构翼梁扭转。形状记忆合金可包括镍-钛基合金、镍-钛-铂基合金、铟-钛基合金、镍-铝基合金、镍-铝-铂基合金、镍-镓基合金、铜基合金、金-镉基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金、银-镉基合金、铟-镉基合金、锰-铜基合金、钌-铌基合金和钌-钽基合金中的至少一种。本专利技术的每一个元件被设计为改进翼梁的性能和耐用性。已经讨论的特征、功能和优势可在多种实施例中独立地实现，或可在其他实施例中结合，其进一步的细节参考具体实施方式和附图可见。附图说明图1是飞机的透视图。图2是直升飞机的透视图。图3是图2中所示的直升机叶片的透视图。图4是图3中所示的翼梁的一部分的放大的透视图。图5是图4中所示的且处于扭转状态的翼梁的一部分的放大的透视图。图6是扭转旋翼叶片的方法的方块流程图。图7是包含两个形状记忆合金条板的翼梁的一部分的放大的透视图。具体实施方式下面详细地描述用于飞机机翼和旋翼的形状记忆合金主动翼梁。在示例性实施例中，用于改变飞机结构翼梁的形状的系统包含多个相邻的结构条板，该多个相邻的结构条板轴向对齐以形成结构翼梁。至少一个条板用形状记忆合金形成。形状记忆材料的特点是当加热时从材料的马氏体相到加热到奥氏体上的形状转变。当冷却时，形状记忆合金从奥氏体相回到马氏体相。系统还包含温度控制系统以控制形状记忆合金条板的温度。施加给形状记忆合金条板的热量移动到奥氏体相，其中形状记忆合金条板改变为调整的/变化的构造（扭转的构造），其引起结构翼梁扭转。例如，结构翼梁的扭转将扭转直升机旋翼叶片。旋翼叶片的扭转提供在盘旋和向前飞行之间的空气动力学最佳性，并增加提升能力。在盘旋和向前飞行之间的空气动力学最佳性引起成本节约，例如，因改进的外壳性能产生的燃料节约。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改变结构翼梁的形状的系统，所述系统包括：多个相邻的结构条板，其轴向对齐以形成所述结构翼梁，至少一个所述结构条板包括形状记忆合金；和控制所述至少一个形状记忆合金条板的温度的温度控制系统；其中施加给所述至少一个形状记忆合金条板的热量引起所述结构翼梁扭转或弯曲。

【技术特征摘要】
2012.05.16 US 13/472,6951.一种用于改变中空结构翼梁的形状的系统，所述系统包括：多个相邻的结构条板，其轴向对齐以形成所述中空结构翼梁的侧壁，所述侧壁包括约等于所述多个相邻的结构条板的单个条板厚度的壁厚，其中由第一材料形成的至少一个形状记忆合金条板被集成在至少一个侧壁中，所述至少一个形状记忆合金条板被定位在第一结构条板和第二结构条板之间并且毗连所述第一结构条板和所述第二结构条板，所述第一结构条板和所述第二结构条板均由与所述第一材料不同的第二材料形成，其中包括所述至少一个形状记忆合金条板的单个层、所述第一结构条板和所述第二结构条板形成所述中空结构翼梁的所述至少一个侧壁的至少一部分；和控制所述至少一个形状记忆合金条板的温度的温度控制系统，其中所述温度控制系统包括加热元件，该加热元件被连接到所述至少一个形状记忆合金条板并且沿所述至少一个形状记忆合金条板的长度延伸；其中经由所述加热元件施加给所述至少一个形状记忆合金条板的热量引起所述中空结构翼梁扭转或弯曲。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一材料包括镍-钛基合金、镍-钛-铂基合金、铟-钛基合金、镍-铝基合金、镍-铝-铂基合金、镍-镓基合金、铜基合金、金-镉基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金、银-镉基合金、铟-镉基合金、锰-铜基合金、钌-铌基合金和钌-钽基合金中的至少一种。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个形状记忆合金条板被调整切变。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述中空结构翼梁放置在旋翼叶片、飞机机翼或尾翼和其他航空和非航空结构、部件和元件中，包含地面结构和基于地面的交通工具、水基结构和交通工具。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度控制系统被配置为加热所述至少一个形状记忆合金条板，和此后冷却所述至少一个形状记忆合金条板。6.一种中空结构翼梁，其包括：由多个相邻且轴向对齐的结构条板形成的多个侧壁，所述多个侧壁包括约等于所述多个相邻且轴向对齐的结构条板的单个条板厚度的壁厚，其中由第一材料形成的至少一个形状记忆合金条板被集成在所述多个侧壁的至少一个侧壁中，所述至少一个形状记忆合金条板被定位在第一结构条板和第二结构条板之间并且毗连所述第一结构条板和所述第二结构条板，所述第一结构条板和所述第二结构条板均由与所述第一材料不同的第二材料形成，其中包括所述至少一个形状记忆合金条板的单个层、所述第一结构条板和所述第二结构条板形成所述中空结构翼梁的所述至少一个侧壁的至少一部分；和至少一个加热元件，其被连接到所述至少一个形状记忆合金条板并且沿所述至少一个形状记忆合金条板的长度延伸，以改变所述至少一个形状记忆合金条板的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·L·马德森，D·J·克林曼，G·S·布什内尔，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：