CN111907693B

CN111907693B - 一种可变弯度的机翼

Info

Publication number: CN111907693B
Application number: CN202010577241.8A
Authority: CN
Inventors: 杨晓钧; 徐钧恒; 李兵
Original assignee: Harbin Institute Of Technology shenzhen Shenzhen Institute Of Science And Technology Innovation Harbin Institute Of Technology
Current assignee: Harbin Institute Of Technology shenzhen Shenzhen Institute Of Science And Technology Innovation Harbin Institute Of Technology
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2040-06-22
Also published as: CN111907693A

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，包括弯度不可变的机翼前段、可变弯度的机翼后缘段、机翼蒙皮，其中，机翼后缘段包括多个依次串联的翼肋关节，翼肋关节包括多个并排设置的闭环杆机构、用作多个闭环杆机构之间同步联动的平行杆机构、用作驱动多个闭环杆机构俯仰转动的剪叉机构、以及用作驱动剪叉机构伸长与缩短的驱动机构。本发明基于剪叉机构可以伸长和缩短的特性，能够实现上下两个方向较大幅度的弯曲，进而改善了机翼的压力分布，提高了机翼最大升力系数，拓宽了飞机对不同巡航情况的适应性。

Description

一种可变弯度的机翼

技术领域

本发明属于航空航天设备技术领域，具体涉及一种可实现机翼后缘连续弯曲的可变弯度的机翼。

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，基于剪叉机构可以伸长和缩短的特性，能够实现上下两个方向较大幅度的弯曲，进而改善了机翼的压力分布，提高了机翼最大升力系数，拓宽了飞机对不同巡航情况的适应性。

本发明的技术方案是：

一种可变弯度的机翼，包括弯度不可变的机翼前段、可变弯度的机翼后缘段、机翼蒙皮，其中，机翼后缘段包括多个依次串联的翼肋关节，翼肋关节包括：

多个并排设置的闭环杆机构；

闭环杆机构包括依次首尾相连的第一竖杆、上横杆、第二竖杆、下滑杆与下横杆，第一竖杆与上横杆之间固定连接，上横杆与第二竖杆之间通过第一铰接点相连接，第二竖杆与下滑杆之间通过第二铰接点相连接，下滑杆与下横杆之间滑动连接，下横杆与第一竖杆之间通过第三铰接点相连接；

用作多个闭环杆机构之间同步联动的平行杆机构；

平行杆机构包括第一连杆、第二连杆，第一连杆贯穿多个闭环杆机构中的第二铰接点，第二连杆贯穿多个闭环杆机构中的第三铰接点；

用作驱动多个闭环杆机构俯仰转动的剪叉机构；

剪叉机构包括互相铰接的两根剪叉杆、两个第一滑块、两个第二滑块，两个第一滑块滑动设置在第一连杆上并分别与两根剪叉杆的一端相铰接，两个第二滑块滑动设置在第二连杆上并分别与两根剪叉杆的另一端相铰接；

以及用作驱动剪叉机构伸长与缩短的驱动机构。

在本发明的上述技术方案中，多个串联的翼肋关节能够相对产生向上或者向下的弯曲，以实现机翼后缘段的弯度变化。

其中，闭环杆机构中的下横杆与下滑杆之间能够产生相对的滑动，通过剪叉机构的伸长和缩短，进行调整下横杆与下滑杆之间的相对位置，以改变闭环杆机构整体的形态，实现第二竖杆相对第一竖杆的转动。

根据本发明的另一种具体实施方式，驱动机构驱动两根剪叉杆的伸长，带动下滑杆相对下横杆产生滑动伸出以进行向上弯曲动作；驱动机构驱动两根剪叉杆的缩短，带动下滑杆相对下横杆产生滑动缩回以进行向下弯曲动作。

根据本发明的另一种具体实施方式，剪叉机构进一步包括用作固定其中一个第一滑块位置的固定块，固定块安装在第一连杆上，通过将其中一个第一滑块进行固定，以更好的驱动剪叉机构的伸长和缩短的过程。

根据本发明的另一种具体实施方式，驱动机构包括液压杆，液压杆的固定端安装在固定块上，液压杆的驱动端连接另一个第一滑块，通过直接驱动另一个第一滑块的滑动，改变两个第一滑块之间的间距，实现两根剪叉杆的折叠与伸展动作，最终实现整个机翼后缘段弯度的变化。

根据本发明的另一种具体实施方式，第二竖杆的长度小于第一竖杆的长度，相互串联的闭环杆机构之间共用一个第二竖杆，以适应机翼后缘段的形状。

根据本发明的另一种具体实施方式，下横杆设有开口的槽，下滑杆的一端伸入槽中并能够在槽内滑动。

根据本发明的另一种具体实施方式，机翼后缘段包括两个以上的翼肋关节，每个翼肋关节包括三个以上的闭环杆机构。

根据本发明的另一种具体实施方式，机翼蒙皮通过铆钉与机翼前段相连接。

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段产生变弯度过程产生弹性形变的弹性蒙皮。

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；

此外，基于剪叉机构可以伸长和缩短的特性，本发明能够实现上下两个方向较大幅度的弯曲变化，进而改善了机翼的压力分布，提高了机翼最大升力系数，拓宽了飞机对不同巡航情况的适应性；

此外，本发明能够作为副翼使用，可提供较大的滚转力矩；

此外，本发明具有分节模块化的特点，由相同的单元串联形成，可以实现更灵活的设计和应用，对不同尺度机翼只需要扩展基本单元即可满足设计要求，具有可拓展性强、结构简单、可靠性高、以及维修更换方便的优点。

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段的示意图；

图3是本发明显示剪叉机构的示意图；

图4是本发明显示驱动机构的示意图；

图5是本发明显示多个串联的闭环杆机构的示意图；

图6是本发明机翼后缘段向下弯曲的结构示意图；

图7是本发明机翼后缘段向上弯曲的结构示意图。

具体实施方式

一种可变弯度的机翼，如图1-7所示，包括弯度不可变的机翼前段100、可变弯度的机翼后缘段200、机翼蒙皮300。

本示例中的机翼蒙皮300以铆接的方式与机翼前段100相连接，为了更好地随着机翼后缘段200的弯度改变，机翼蒙皮300采用弹性蒙皮，以随机翼后缘段200变弯度时产生适应性形变。

机翼后缘段200包括三个依次串联的翼肋关节200a、翼肋关节200b、翼肋关节200c，下面以最靠近机翼前缘的一个翼肋关节200a为例进行详细介绍其结构，翼肋关节200a包括四个闭环杆机构210、平行杆机构220、剪叉机构230与驱动机构240。

如图5所示，闭环杆机构210包括依次首尾相连的第一竖杆211、上横杆212、第二竖杆213、下滑杆214与下横杆215，第一竖杆211与上横杆212之间固定连接，上横杆212与第二竖杆213之间通过第一铰接点R1相连接，第二竖杆213与下滑杆214之间通过第二铰接点R2相连接，下滑杆214与下横杆215之间滑动连接，下横杆215与第一竖杆211之间通过第三铰接点R3相连接；

其中，下横杆215设有开口的槽，下滑杆214的一端伸入槽中并能够在槽内滑动，以改变第二竖杆213与第一竖杆211的相对位置。

进一步的，第二竖杆213的长度小于第一竖杆211的长度，以适应机翼后缘段200向后逐渐扁化的形状。

平行杆机构220用作多个闭环杆机构210之间的同步联动，如图3所示，包括互相平行的第一连杆221、第二连杆222，第一连杆221贯穿四个闭环杆机构210中的第二铰接点R2，第二连杆222贯穿四个闭环杆机构210中的第三铰接点R3。

剪叉机构230用作驱动多个闭环杆机构210俯仰转动，以完成机翼后缘段200的弯度调整，如图4所示，剪叉机构230包括互相铰接的两根剪叉杆231、两个第一滑块232、两个第二滑块233，两个第一滑块232滑动设置在第一连杆221上并分别与两根剪叉杆231的一端相铰接，两个第二滑块233滑动设置在第二连杆222上并分别与两根剪叉杆231的另一端相铰接。

驱动机构240用作驱动剪叉机构230伸长与缩短，其包括固定块241、液压杆242，如图4所示，固定块241固定在第一连杆221上，用作限制其中一个第一滑块232-1的位置，使其相对第一连杆221固定，液压杆242的固定端安装在固定块241上，液压杆242的驱动端连接另一个第一滑块232-2，通过直接驱动另一个第一滑块232-2的滑动，改变两个第一滑块232之间的间距，实现两根剪叉杆231的折叠与伸展动作，最终实现整个机翼后缘段200弯度的变化。

本示例中，相邻的闭环杆机构210共用同一第二竖杆，相邻的平行杆机构220共用同一连杆(前一平行杆机构220中的第二连杆为后一平行杆机构220中的第一连杆)，如图5所示，以简化结构，其中，第一竖杆211与上横杆212之间可以进行预制成型，以模块化制作。

具体的，本示例中机翼处于正常状态下，剪叉机构230处于中间位置，剪叉机构230中的两根剪叉杆231既可以进行伸长，也可以进行缩短。

如图6所示，通过驱动两根剪叉杆231的沿弦向缩短，第一连杆221与第二连杆222之间的间距缩短，带动下滑杆214相对下横杆215产生滑动缩回，此时单个闭环杆机构210中的第二竖杆213相对第一竖杆211围绕第一铰接点R1产生向下的转动，从而实现三个翼肋关节200整体进行向下弯曲动作。

如图7所示，通过驱动两根剪叉杆231的沿弦向伸长，第一连杆221与第二连杆222之间的间距增大，带动下滑杆214相对下横杆215产生滑动伸出，此时单个闭环杆机构210中的第二竖杆213相对第一竖杆211围绕第一铰接点R1产生向上的转动，从而实现三个翼肋关节200整体进行向上弯曲动作。

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

1.一种可变弯度的机翼，包括弯度不可变的机翼前段、可变弯度的机翼后缘段、机翼蒙皮，其特征在于，所述机翼后缘段包括多个依次串联的翼肋关节，所述翼肋关节包括：

多个并排设置的闭环杆机构；

所述闭环杆机构包括依次首尾相连的第一竖杆、上横杆、第二竖杆、下滑杆与下横杆，所述第一竖杆与所述上横杆之间固定连接，所述上横杆与所述第二竖杆之间通过第一铰接点相连接，所述第二竖杆与所述下滑杆之间通过第二铰接点相连接，所述下滑杆与所述下横杆之间滑动连接，所述下横杆与所述第一竖杆之间通过第三铰接点相连接；

所述下横杆设有开口的槽，所述下滑杆的一端伸入所述槽中并能够在所述槽内滑动；

用作多个所述闭环杆机构之间同步联动的平行杆机构；

所述平行杆机构包括第一连杆、第二连杆，所述第一连杆贯穿多个所述闭环杆机构中的第二铰接点，所述第二连杆贯穿多个所述闭环杆机构中的第三铰接点；

用作驱动多个所述闭环杆机构俯仰转动的剪叉机构；

所述剪叉机构包括互相铰接的两根剪叉杆、两个第一滑块、两个第二滑块，两个所述第一滑块滑动设置在所述第一连杆上并分别与两根所述剪叉杆的一端相铰接，两个所述第二滑块滑动设置在所述第二连杆上并分别与两根所述剪叉杆的另一端相铰接；

以及

用作驱动所述剪叉机构伸长与缩短的驱动机构；

所述驱动机构驱动两根所述剪叉杆的伸长，带动所述下滑杆相对所述下横杆产生滑动伸出以进行向上弯曲动作；所述驱动机构驱动两根所述剪叉杆的缩短，带动所述下滑杆相对所述下横杆产生滑动缩回以进行向下弯曲动作。

2.如权利要求1所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述剪叉机构进一步包括用作固定其中一个所述第一滑块位置的固定块，所述固定块安装在所述第一连杆上。

3.如权利要求2所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述驱动机构包括液压杆，所述液压杆的固定端安装在所述固定块上，所述液压杆的驱动端连接另一个所述第一滑块。

4.如权利要求1所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述第二竖杆的长度小于所述第一竖杆的长度，相互串联的所述闭环杆机构之间共用一个所述第二竖杆。

5.如权利要求1所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述机翼后缘段包括两个以上的所述翼肋关节，每个所述翼肋关节包括三个以上的所述闭环杆机构。

6.如权利要求1所述的可变弯度的机翼，其特征在于，所述机翼蒙皮通过铆钉与所述机翼前段相连接。

7.如权利要求1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段产生变弯度过程产生弹性形变的弹性蒙皮。