一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼的制作方法

1.本发明属于柔性副翼结构设计技术领域，具体涉及一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼。


背景技术：

2.副翼为飞机的主要操作舵面之一，通过控制左右副翼的差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做出横滚机动，而变弯度的副翼可以提供更高的操纵效率和减小阻力的作用。在新一代战斗机的设计中，高机动是一个重要指标，因此，能否设计出大角度连续变弯度的副翼，是设计具有高机动指标的新一代战斗机的关键。
3.副翼变弯装置已经在各类飞机上得到了广泛的应用，国外研究中比较具有代表性的有，美国国家航空航天局(nasa)在航空学基金组织的支持下，研究的“可连续变弯的后缘襟翼”初步研究结果表明可连续变弯度的后缘襟翼实现减阻达到6.31％，并且提高升阻比达到4.85％。yokozeki和sugiura设计了波浪结构机翼后缘，以达到机翼后缘变弯度的目的。而国内方面，陈钱和尹维龙等主要针对翼型后缘变弯度进行了气动性能的研究。
4.以往的副翼变弯设计多采用拉线、气动肌腱、形状记忆合金等驱动方式，变形角度较小，变形速度较慢，难以满足新一代战斗机高机动的特点。


技术实现要素：

5.本发明的目的：为解决以往变弯度副翼变形角度较小，变形速度较慢的技术难点，提出一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼。本发明专利设计的基于柔顺变体结构/机构的大角度连续变弯度副翼，通过设计电动推杆与下蒙皮的连接铰链，结合下蒙皮与机翼内段后梁之间的波纹板，并在下蒙皮以及在上下蒙皮之间填充零泊松比蜂窝，实现了蒙皮的可连续变弯度以及较高的承载能力，实现了大角度连续变弯度副翼的结构机构设计。
6.本发明的技术方案：
7.一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼，包括：机翼内段后梁、机翼内段中梁、机翼内段上蒙皮、机翼内段下蒙皮、副翼驱动装置、副翼上蒙皮、副翼下蒙皮、l型铰链、波纹板；
8.所述机翼内段后梁、机翼内段中梁分别通过螺栓垂直固定于机翼内段上蒙皮和机翼内段下蒙皮之间；
9.所述副翼驱动装置一端通过螺栓固定于机翼内段中梁；
10.副翼上蒙皮后端与机翼内段后梁上表面固定连接，副翼上蒙皮尖端与副翼下蒙皮尖端固定连接，副翼下蒙皮后端通过波纹板与机翼内段后梁下表面固定连接；
11.所述l型铰链包括相互铰接的水平合页和竖直合页；水平合页与副翼下蒙皮内表面固定连接，副翼驱动装置另一端穿过机翼内段后梁的预留孔与竖直合页固定连接。
12.进一步，所述副翼还包括：波纹板支撑蜂窝；所述波纹板支撑蜂窝粘接在波纹板与
副翼上蒙皮内表面之间。
13.进一步，波纹板支撑蜂窝的每个蜂窝单元蜂窝壁均与上蒙皮垂直。
14.进一步，所述副翼还包括：蒙皮支撑铰链；所述蒙皮支撑铰链包括上合页、下合页和中合页；所述上合页与副翼上蒙皮内表面固定连接，下合页与副翼下蒙皮内表面固定连接，中合页两端分别与上下合页铰接。
15.进一步，中合页所在平面与副翼展向垂直。
16.进一步，所述副翼驱动装置为直线驱动装置，所述直线驱动装置的驱动端运动方向与展向平行并l型铰链的竖直合页垂直。
17.进一步，所述副翼上下蒙皮之间还填充有零泊松比蜂窝，所述零泊松比蜂窝位于蒙皮支撑铰链与上下蒙皮尖端之间。零泊松比蜂窝受到副翼偏转带来的展向变形后弦向不会发生变形，维持副翼外形。
18.进一步，所述蒙皮支撑铰链有多组，均匀分布在零泊松比蜂窝与波纹板支撑蜂窝之间。
19.进一步，所述直线驱动装置包括：液压作动器、电推杆作动器、齿轮齿条。
20.本发明的有益效果：
21.本发明“一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼”利用电动推杆驱动铰链，并采用波纹板进行变性补偿，设计了一种能够大角度柔顺变形的副翼结构，能够提供更高的操纵效率和减小飞行阻力的作用。
附图说明
22.图1为一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼结构的驱动装置与上下蒙皮、支撑板的装配示意图；
23.图2为一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼结构示意图；
24.图3为一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼驱动装置与蒙皮支撑铰链局部侧视图；
25.附图标记说明：
26.101副翼驱动装置转接铰链，102副翼后缘零泊松比蜂窝，103副翼下蒙皮，104副翼上蒙皮，105蒙皮支撑铰链，106波纹板，107波纹板支撑蜂窝，201机翼内段上蒙皮，202机翼内段下蒙皮，203机翼内段中梁，204机翼内段后梁，205副翼驱动装置。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明实施例提出一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼，如图1所示，基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼包括：机翼外部组件和副翼内部组件。
29.如图1所示，机翼外部组件包括副翼下蒙皮103，副翼上蒙皮104，波纹板106，机翼内段上蒙皮201，机翼内段下蒙皮202，机翼内段中梁203，机翼内段后梁204；
30.所述的机翼内段后梁204、机翼内段中梁203分别通过螺栓垂直固定连接于机翼内段上蒙皮201、机翼内段下蒙皮202的内表面；
31.进一步地，副翼下蒙皮103一端与副翼上蒙皮104连接，另一端通过螺栓与波纹板106连接；
32.进一步地，副翼上蒙皮104一端与机翼内段后梁204通过螺栓连接，另一端与副翼下蒙皮103连接；
33.如图2所示，副翼内部组件包括副翼后缘零泊松比蜂窝102，波纹板支撑蜂窝107，副翼驱动装置205；
34.副翼上蒙皮104与副翼下蒙皮103直接相连的部分填充并胶接副翼后缘零泊松比蜂窝102；
35.进一步地，副翼上下蒙皮之间从机翼内段后梁204至副翼后缘依次布置了波纹板支撑蜂窝107、蒙皮支撑铰链105；波纹板支撑蜂窝107一端与波纹板连接，另一端与副翼上蒙皮104内表面连接，波纹板支撑蜂窝107的每个蜂窝单元蜂窝壁均与上蒙皮垂直104；
36.如图3所示，副翼驱动装置与蒙皮支撑铰链局部包括副翼驱动装置型转接铰链101，副翼驱动装置205，蒙皮支撑铰链105；
37.进一步地，副翼驱动装置205一端通过螺栓连接在机翼内段中梁203中部并穿过机翼内段后梁204预留的孔中，另一端通过螺栓与副翼驱动装置型转接铰链101连接，副翼驱动装置205为直线驱动装置，直线驱动装置的驱动端运动方向与副翼展向平行并与“l”型铰链的竖直合页垂直；
38.蒙皮支撑铰链105为“]”型，包括上合页、下合页和中合页；所述上合页与副翼上蒙皮104内表面固定连接，下合页与副翼下蒙皮103内表面固定连接，中合页两端分别与上下合页铰接。
39.在副翼上偏过程中，副翼驱动装置205通过直线驱动方式从机翼内段中梁203向机翼内段后梁204驱动转接铰链101，带动副翼下蒙皮103同时运动，从而拉伸与副翼下蒙皮103连接的可提供变形补偿的波纹板106，实现副翼上偏。
40.在副翼下偏过程中，副翼驱动装置205通过直线驱动方式从机翼内段后梁204向机翼内段中梁203驱动型转接铰链101，带动副翼下蒙皮103同时运动，从而压缩与副翼下蒙皮103连接的可提供变形补偿的波纹板106，实现副翼下偏。
41.在副翼偏转过程中，副翼后缘零泊松比蜂窝102可提供支撑刚度，维持副翼下蒙皮103和副翼上蒙皮104的相对距离在偏转过程中不发生变化，保持副翼外形不变。另一方面，蒙皮支撑铰链105与副翼下蒙皮103和副翼上蒙皮104均为铰接，在偏转过程中仅传递剪力，不产生局部弯矩，实现偏转过程中副翼蒙皮不产生局部鼓包，维持蒙皮外形。另一方面在波纹板106拉伸过程中，波纹板支撑蜂窝107随之拉伸并支撑副翼上蒙皮104，实现副翼上蒙皮104不发生弯折塌陷，维持副翼外形不变。
42.本发明实施例中副翼的偏转量由波纹板106的长度和副翼驱动装置205的驱动行程有关，在合理的参数匹配下，副翼偏转角度可达到30度，并在偏转过程中副翼蒙皮外形不发生局部鼓包和弯折塌陷。
43.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的
技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼，其特征在于：所述副翼包括：机翼内段后梁、机翼内段中梁、机翼内段上蒙皮、机翼内段下蒙皮、副翼驱动装置、副翼上蒙皮、副翼下蒙皮、l型铰链、波纹板；所述机翼内段后梁、机翼内段中梁分别通过螺栓垂直固定于机翼内段上蒙皮和机翼内段下蒙皮之间；副翼上蒙皮后端与机翼内段后梁上表面固定连接，副翼上蒙皮尖端与副翼下蒙皮尖端固定连接，副翼下蒙皮后端通过波纹板与机翼内段后梁下表面固定连接；所述l型铰链包括相互铰接的水平合页和竖直合页；水平合页与副翼下蒙皮内表面固定连接，所述副翼驱动装置一端通过螺栓固定于机翼内段中梁，副翼驱动装置另一端穿过机翼内段后梁的预留孔与竖直合页固定连接。2.根据权利要求1所述的副翼，其特征在于：所述副翼还包括：波纹板支撑蜂窝；所述波纹板支撑蜂窝粘接在波纹板与副翼上蒙皮内表面之间。3.根据权利要求2所述的副翼，其特征在于：波纹板支撑蜂窝的每个蜂窝单元蜂窝壁均与上蒙皮垂直。4.根据权利要求3所述的副翼，其特征在于：所述副翼还包括：蒙皮支撑铰链；所述蒙皮支撑铰链包括上合页、下合页和中合页；所述上合页与副翼上蒙皮内表面固定连接，下合页与副翼下蒙皮内表面固定连接，中合页两端分别与上下合页铰接。5.根据权利要求4所述的副翼，其特征在于：中合页所在平面与副翼展向垂直。6.根据权利要求5所述的副翼，其特征在于：所述蒙皮支撑铰链有多组，均匀分布在零泊松比蜂窝与波纹板支撑蜂窝之间。7.根据权利要求6所述的副翼，其特征在于：所述副翼上下蒙皮之间还填充有零泊松比蜂窝，所述零泊松比蜂窝位于蒙皮支撑铰链与上下蒙皮尖端之间。8.根据权利要求7所述的副翼，其特征在于：所述副翼驱动装置为直线驱动装置，所述直线驱动装置的驱动端运动方向与展向平行并l型铰链的竖直合页垂直。9.根据权利要求8所述的副翼，其特征在于：所述直线驱动装置包括：液压作动器、电推杆作动器、齿轮齿条。

技术总结
本发明属于柔性副翼结构设计技术领域，具体涉及一种基于柔顺变体结构的大角度连续变弯度副翼，包括：机翼内段后梁、机翼内段中梁、机翼内段上蒙皮、机翼内段下蒙皮、副翼驱动装置、副翼上蒙皮、副翼下蒙皮、L型铰链、波纹板；机翼内段后梁、机翼内段中梁分别通过螺栓垂直固定于机翼内段上蒙皮和机翼内段下蒙皮之间；副翼驱动装置一端通过螺栓固定于机翼内段中梁；副翼上蒙皮后端与机翼内段后梁上表面固定连接，副翼上蒙皮尖端与副翼下蒙皮尖端固定连接，副翼下蒙皮后端通过波纹板与机翼内段后梁下表面固定连接；L型铰链包括两片铰接的合页；水平合页与副翼下蒙皮内表面固定连接，副翼驱动装置另一端穿过机翼内段后梁的预留孔与竖直合页固定。直合页固定。直合页固定。


技术研发人员：张帆 金伟 谭光辉 石上路 王艺坤
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/3/30