CN111907694B - 一种可变弯度的机翼后缘与机翼 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可实现机翼后缘连续弯曲的可变弯度的机翼后缘与机翼，可变弯度的机翼后缘至少包括前子翼肋、后子翼肋、连接前子翼肋与后子翼肋的柔性铰链，柔性铰链包括第一交叉簧片、第二交叉簧片，第一交叉簧片与第二交叉簧片在机翼后缘的前后方向上按空间交叉线方式配置。本发明中的机翼后缘采用分段式结构，相邻的子翼肋之间通过柔性铰链连接，具有柔顺性强、结构简单、质量轻的优点。

Description

一种可变弯度的机翼后缘与机翼

技术领域

本发明属于航空航天设备技术领域，具体涉及一种基于柔性铰链以实现机翼后缘连续弯曲的可变弯度的机翼后缘与机翼。

背景技术

机翼是飞机升力的提供者，是决定飞机飞行能力的重要部件，其主要功用是产生气动升力，保证飞机在技术要求所规定的所有飞行状态下的飞机性能和机动性能。传统的固定式刚性机翼采用襟翼、前缘缝翼等作为机翼的增升装置，通过改变机翼截面的弯度和形状来改善飞机的空气动力学性能。但是，传统的机翼在设计时，只考虑一种特定飞行情况下的性能最优，很难满足多任务的飞行条件；另一方面，传统的刚性机翼在变形时，不可避免地会产生缝隙和曲率突变，破坏了机翼表面的连续性，这会降低飞机的气动特性。

中国专利201410359555.5公开了一种用于飞机机翼的弯度可变的机翼后缘，飞机机翼包括弯度不可变的机翼中部，机翼中部包括主梁；弯度可变的机翼后缘包括后梁、平行设置的多组后缘杆组结构、后缘驱动机构；后梁连接主梁的后端；后缘驱动机构包括由驱动装置驱动的摇杆，摇杆的一端可旋转地连接后梁，摇杆的另一端可旋转地连接后缘杆组结构；后缘杆组结构为基于5R闭环单元的平面杆组结构，其具有一个自由度；其中，每组后缘杆组结构包括成对出现的多对5R闭环单元、多个组网三角单元、 1个末端4R闭环单元和1个末端三角单元；每对5R闭环单元包括一个上5R闭环单元、一个下5R闭环单元；上述现有技术中通过多个平面5R闭环单元、多个组网三角单元组合，实现后缘弯度的变化。

发明内容

本发明提供了一种可实现机翼后缘连续弯曲的可变弯度的机翼后缘与机翼，机翼后缘采用分段式结构，相邻的子翼肋之间通过柔性铰链连接，具有柔顺性强、结构简单、质量轻的优点。

本发明的技术方案是：

一种可变弯度的机翼后缘，至少包括前子翼肋、后子翼肋、连接前子翼肋与后子翼肋的柔性铰链，柔性铰链包括第一交叉簧片、第二交叉簧片，第一交叉簧片与第二交叉簧片在机翼后缘的前后方向上按空间交叉线方式配置。

根据本发明的另一种具体实施方式，前子翼肋上设有朝向后方的前弧形连接部，后子翼肋上设有朝向前方的后弧形连接部，其中，第一交叉簧片的前端设置于前弧形连接部，第一交叉簧片的后端设置于后弧形连接部，第二交叉簧片的前端设置于前弧形连接部，第二交叉簧片的后端设置于后弧形连接部。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一交叉簧片的前后两端具有分别与前弧形连接部、后弧形连接部的弧度相匹配的第一弧形连接耳，第二交叉簧片的前后两端具有分别与前弧形连接部、后弧形连接部的弧度相匹配的第二弧形连接耳。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一交叉簧片与第二交叉簧片的交叉点所在位置偏置于后子翼肋，第一交叉簧片与第二交叉簧片之间呈X 形或者V形。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一交叉簧片与第二交叉簧片分别位于前子翼肋与后子翼肋的左右两侧，前子翼肋与后子翼肋之间相接触并在接触点处形成转动配合结构。

一种可变弯度的机翼，包括弯度不可变的机翼前缘、两个以上的可变弯度的机翼后缘和机翼蒙皮，其特征在于，机翼后缘包括：

N个依次相连的子翼肋，其中N≥2；

连接相邻两个子翼肋的柔性铰链；以及

驱动装置；

柔性铰链包括第一交叉簧片、第二交叉簧片，第一交叉簧片与第二交叉簧片在机翼后缘的前后方向上按空间交叉线方式配制以分别连接第n-1 个子翼肋与第n个子翼肋，其中2≤n≤N；

驱动装置包括连杆、摇杆与驱动器，连杆固定连接不同的机翼后缘中的子翼肋，驱动器固定在机翼前缘上，摇杆的一端与连杆连接，摇杆的另一端与驱动器的输出端连接，摇杆的中部通过一铰接点连接在机翼前缘上，驱动器驱动摇杆围绕该铰接点进行转动，以使得通过连杆带动机翼后缘进行俯仰弯曲动作。

根据本发明的另一种具体实施方式，驱动器为舵机，在驱动器的输出端设有偏心的摇臂，摇杆的另一端设有连接槽，摇臂置于连接槽中并能够在连接槽中滑动。

根据本发明的另一种具体实施方式，机翼后缘中的子翼肋的数目为3-8 个。

根据本发明的另一种具体实施方式，机翼蒙皮为能够随机翼后缘产生变弯度过程产生弹性形变的弹性蒙皮，机翼蒙皮通过铆钉与机翼前缘相连接。

本发明具备以下有益效果：

本发明可实现机翼后缘连续弯曲的效果，在飞行过程中调节机翼的弯度，能够改变升阻比等气动参数，实现飞机在不同的飞行条件下获得更好的气动效率。

此外，本发明的机翼翼肋采用分段式设计、柔顺化设计，结构简单，质量较轻，避免了刚性结构的铰链间隙和摩擦力等一系列的问题。

此外，本发明中的第一交叉簧片和第二交叉簧片和前子翼肋与后子翼肋之间采用圆弧连接结构，连接配合度高，在任意弯曲情况下均具有紧固的连接效果。同时，可以通过更换不同厚度的第一交叉簧片和第二交叉簧片，来改变机翼后缘的刚度以适应飞机不同的飞行条件的要求。

此外，本发明具有较大的变形范围，由刚性驱动装置承载空气载荷，具有较大的承载能力，同时结构简单，易于维护。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明机翼的结构示意图；

图2是本发明显示机翼后缘的示意图；

图3是本发明显示相邻两个子翼肋的示意图；

图4是图3中两个子翼肋的分解示意图；

图5是本发明显示驱动机构的示意图；

图6是本发明机翼后缘向下弯曲的简化示意图。

具体实施方式

一种可变弯度的机翼，如图1-6所示，包括弯度不可变的机翼前缘100、可变弯度的机翼后缘200、机翼蒙皮。

本示例中的机翼蒙皮(图中未示出)以铆接的方式与机翼前缘100相连接，为了更好地随着机翼后缘200的弯度改变，机翼蒙皮采用弹性蒙皮，以随机翼后缘200变弯度时产生适应性形变。

机翼后缘200包括五个依次相连的子翼肋210，相邻的两个子翼肋210 之间通过柔性铰链220进行连接，五个子翼肋210通过驱动装置230的驱动进行向上弯曲或者向下弯曲，其中，为了适应机翼后缘200的形状，五个子翼肋210的形状不完全相同，参见图1、图2，分别为第一子翼肋210a、第二子翼肋210b、第三子翼肋210c、第四子翼肋210d和第五子翼肋210e，其中第一子翼肋210a、第二子翼肋210b、第三子翼肋210c、第四子翼肋210d 接近呈现梯形状，第五子翼肋210e接近呈现三角形。

下面以第三子翼肋210c、第四子翼肋210之间的连接结构进行具体介绍：

如图3、图4所示，柔性铰链220包括第一交叉簧片221、第二交叉簧片222，第一交叉簧片221与第二交叉簧片222在机翼后缘200的前后方向上按空间交叉线方式配置。

为了提高第一交叉簧片221、第二交叉簧片222与第三子翼肋210c、第四子翼肋210之间的连接配合度，本示例采用了圆弧连接结构。

第三子翼肋210c上设有朝向后方的前弧形连接部211，第四子翼肋210d 上设有朝向前方的后弧形连接部212，第一交叉簧片221的前端设置于(具体为卡接)前弧形连接部211，第一交叉簧片221的后端设置于后弧形连接部212，第二交叉簧片222的前端设置于前弧形连接部211，第二交叉簧片 222的后端设置于后弧形连接部212。

其中，第一交叉簧片221的前后两端具有分别与前弧形连接部211、后弧形连接部212的弧度相匹配的第一弧形连接耳223，第二交叉簧片222的前后两端具有分别与前弧形连接部211、后弧形连接部212的弧度相匹配的第二弧形连接耳(与第一弧形连接耳223相似，图中未示出)。

本示例中第一交叉簧片221与第二交叉簧片222的交叉点所在位置偏置于第四子翼肋210d，第一交叉簧片221与第二交叉簧片222之间呈图2中示出的X形结构。

再次参见图3，本示例中的第一交叉簧片221与第二交叉簧片222一种布置结构为分别位于第三子翼肋210c与第四子翼肋210d的左右两侧，第三子翼肋210c与第四子翼肋210d之间相接触并在接触点处形成转动配合结构，具体为在第三子翼肋210c上设有连接角213、在第四子翼肋210d上设有限位槽214，其中连接角213置于限位槽214内并能够在限位槽214内产生转动位移。

如图1、图5所示，驱动装置230包括连杆231、摇杆232、舵机233、摇臂234。

连杆231固定连接不同的机翼后缘200中的子翼肋210(具体为连接在第五子翼肋210上)，在机翼前缘100上设有翼盒300，翼盒300具有隔板 310与固定架320，舵机233固定在隔板310上并位于翼盒300内，摇臂234 以偏心形式设在舵机233的输出端，摇杆232的一端与连杆231连接，摇杆 232的另一端设有连接槽232a，摇臂234置于连接槽232a中并能够在连接槽232a中滑动，摇杆232的通过一铰接点235连接在固定架320上，舵机 233的转动能够驱动摇杆232围绕该铰接点235进行转动，以使得通过连杆 231带动机翼后缘200进行向下弯曲动作、以及向上弯曲动作。

具体为，当机翼需要变形时，舵机233按照设定方向转动，通过摇臂 234带动摇杆232围绕铰接点235进行转动，由于摇杆232与连杆231(具体可以为碳纤维杆)固定连接，连杆231与机翼后缘200中的子翼肋210固定连接，故摇杆232的转动可以带动翼肋后缘200一同动作。

翼肋后缘200中每一组第一交叉簧片221与第二交叉簧片222均构成柔性铰链220，每一个柔性铰链220在驱动装置230力的作用下发生弯曲，导致翼肋后缘200逐段向上或者向下的弯曲，从而实现了机翼的变弯度过程。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种可变弯度的机翼后缘，其特征在于，至少包括前子翼肋、后子翼肋、连接所述前子翼肋与所述后子翼肋的柔性铰链，所述柔性铰链包括第一交叉簧片、第二交叉簧片，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片在机翼后缘的前后方向上按空间交叉线方式配置，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片的交叉点所在位置偏置于所述后子翼肋；

其中，所述前子翼肋上设有朝向后方的前弧形连接部，所述后子翼肋上设有朝向前方的后弧形连接部，所述第一交叉簧片的前端设置于所述前弧形连接部，所述第一交叉簧片的后端设置于所述后弧形连接部，所述第二交叉簧片的前端设置于所述前弧形连接部，所述第二交叉簧片的后端设置于所述后弧形连接部；

其中，所述第一交叉簧片的前后两端具有分别与所述前弧形连接部、所述后弧形连接部的弧度相匹配的第一弧形连接耳，所述第二交叉簧片的前后两端具有分别与所述前弧形连接部、所述后弧形连接部的弧度相匹配的第二弧形连接耳。

2.如权利要求1所述的可变弯度的机翼后缘，其特征在于，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片之间呈X形或者V形。

3.如权利要求1所述的可变弯度的机翼后缘，其特征在于，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片分别位于所述前子翼肋与所述后子翼肋的左右两侧，所述前子翼肋与所述后子翼肋之间相接触并在接触点处形成转动配合结构。

4.一种可变弯度的机翼，包括弯度不可变的机翼前缘、两个以上的可变弯度的机翼后缘和机翼蒙皮，其特征在于，所述机翼后缘包括：

N个依次相连的子翼肋，其中N≥2；

连接相邻两个所述子翼肋的柔性铰链；以及

驱动装置；

所述柔性铰链包括第一交叉簧片、第二交叉簧片，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片在所述机翼后缘的前后方向上按空间交叉线方式配置以分别连接第n-1个所述子翼肋与第n个所述子翼肋，其中2≤n≤N，其中，所述第一交叉簧片与所述第二交叉簧片的交叉点所在位置偏置于第n个子翼肋；

所述驱动装置包括连杆、摇杆与驱动器，所述连杆固定连接不同的所述机翼后缘中的所述子翼肋，所述驱动器固定在所述机翼前缘上，所述摇杆的一端与所述连杆连接，所述摇杆的另一端与所述驱动器的输出端连接，在所述驱动器的输出端设有偏心的摇臂，所述摇杆的另一端设有连接槽，所述摇臂置于所述连接槽中并能够在所述连接槽中滑动，所述摇杆的中部通过一铰接点连接在所述机翼前缘上，所述驱动器驱动所述摇杆围绕该铰接点进行转动，以使得通过所述连杆带动所述机翼后缘进行俯仰弯曲动作。

5.如权利要求4所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述驱动器为舵机。

6.如权利要求4所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述机翼后缘中的所述子翼肋的数目为3-8个。

7.如权利要求4所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述机翼蒙皮为能够随所述机翼后缘产生变弯度过程产生弹性形变的弹性蒙皮，所述机翼蒙皮通过铆钉与所述机翼前缘相连接。

Images