一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，包括变形板，大泊松比网壳轴向驱动器和充压共轨管；其特征在于：大泊松比网壳轴向驱动器由弹性材料和碳纤维包络编织网制作而成，其两端分别连接在变形板长度方向的两端部内壁上，且贯穿于与变形板的宽度方向的侧壁内壁固定的充压共轨管；其中，大泊松比网壳轴向驱动器和充压共轨管的连接处相通，大泊松比网壳轴向驱动器和变形板的连接处密封；通过充压共轨管向大泊松比网壳轴向驱动器中充压，产生沿大泊松比网壳轴向驱动器轴向方向的驱动力，对变形板中性层产生力矩，使得变形板变形。本发明专利技术为纯机械结构，不受电磁场环境的干扰，具有变形形状可调，变形特性稳定、低能耗等优点。

A deformable plate structure based on large Poisson ratio reticulated shell axial actuator

The present invention provides a deformable plate structure based on the axial driver of a large Poisson's specific reticulated shell, including a deformable plate, a large Poisson's specific reticulated shell axial drive and a pressure filled common rail. The characteristic is that the axial driver of the large Poisson's reticulated reticulated shell is made of elastic materials and carbon fiber envelopes, and the two ends are connected to the deformable plates respectively. The inner wall of the two ends of the length direction is filled with the pressure common rail which runs through the inner wall of the side wall of the deformed plate; in which the large Poisson is connected to the connection of the axial drive of the reticulated shell and the pressure common rail, and the large Poisson is sealed at the connection of the axial drive and the deformable plate of the reticulated shell; In the axial drive of the reticulated shell, the driving force is generated along the axial direction of the big Poisson's axial drive in the reticulated shell, and the moment is generated on the neutral layer of the deformed plate, and the deformation plate is deformed. The invention is a pure mechanical structure, which is not disturbed by electromagnetic field environment, and has the advantages of adjustable deformation shape, stable deformation characteristics and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构
本专利技术属于只能材料与结构领域，具体地说是涉及一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构。
技术介绍
众所周知，常规固定机翼的几何外形是根据飞行器特定的飞行任务、高度、马赫数和飞机重量进行设计的，其通常只对一个设计点是最优化的，而对其它设计点进行折中处理。在一个完整的飞行过程中，不同飞行阶段所对应的飞行参数是不断变化的，固定机翼的几何外形在多数情况下都不能达到最优。比如，飞行器在起降时要求机翼具有高升力系数和大机翼面积；巡航时具有高升阻比和大机翼面积；高速飞行时具有低展弦比和小机翼面积。如果能让机翼的气动外形随着外界飞行环境的变化而变化，从而使飞行器在整个飞行过程中始终保持最优的气动特性，这将会极大的提高飞行器的适用性和利用率。变体飞行器能够用来解决传统固定型机翼飞行器存在的问题。近年来，随着智能材料和复合材料的出现和迅猛发展，为变体飞行器的发展提供了良好的材料基础。变体飞行器可以根据外界的飞行环境来改变自身的气动布局，扩展飞行包线和改善操纵特性，减小阻力，加大航程，减少或消除颤振、抖振和涡流干扰等的影响，从而达到飞行性能最优的目的。可变形蒙皮材料和结构是实现机翼可变飞行器的关键技术之一。机翼要实现其弦长、展长、后掠角和面积等的大幅度变化，蒙皮必须能够承受足够大的变形，且在变形过程中要有足够的面外刚度来维持机翼的气动外形，同时在变形过程中蒙皮材料的面内刚度要尽可能的小以减少驱动器对能量的要求目前，能够实现变形功能的蒙皮主要可以分为三大类。第一类是通过材料本身来实现，如柔性和弹性比较大的橡胶类材料。第二类是通过机构来实现变形，采用分片式可移动的传统硬蒙皮是通过机构来实现变形的典型代表。第三类是通过结构来实现变形，波纹材料是通过结构来实现变形的典型代表。因此，综合分析目前机翼可变飞行器的研究现状，现有的基于智能结构和材料的可变体飞行器尚处于概念研究阶段，距离工程实用还有很大的距离，亟需一种重量轻、承载力强、可实现多种变形且变形控制精度高的可变体结构。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构。本专利技术主要利用在变形板内布置由弹性材料和碳纤维包络编织网制作而成的大泊松比网壳轴向驱动器，通过充压共轨管对其充压，调整内部压力的大小和包络角大小，改变大泊松比网壳轴向驱动器轴向伸长量，从而实现承载力强，可多种变形且变形精度高的效果。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，包括变形板，大泊松比网壳轴向驱动器和充压共轨管；其特征在于：所述大泊松比网壳轴向驱动器由弹性材料和碳纤维包络编织网制作而成，所述大泊松比网壳轴向驱动器的两端分别连接在所述变形板长度方向的两端部内壁上，且贯穿于与所述变形板的宽度方向的侧壁内壁固定的所述充压共轨管；其中，所述大泊松比网壳轴向驱动器和所述充压共轨管的连接处相通，所述大泊松比网壳轴向驱动器和所述变形板的连接处密封；通过所述充压共轨管向所述大泊松比网壳轴向驱动器中充压，产生沿所述大泊松比网壳轴向驱动器轴向方向的驱动力，对所述变形板中性层产生力矩，使得所述变形板变形。进一步地，所述大泊松比网壳轴向驱动器是主要由橡胶材料(或硅胶、铍青铜、弹簧钢、复合材料)和碳纤维包络编织网制作而成的双层笔筒状圆柱管，其一端为密封结构，另一端为开口结构；所述大泊松比网壳轴向驱动器的开口端和所述充压共轨管连接且内腔相通；所述大泊松比网壳轴向驱动器的密封端和所述变形板的侧壁内壁连接固定。进一步地，所述大泊松比网壳轴向驱动器通过调整碳纤维编织网不同的包络角来改变其充压后的变形状态；当碳纤维编织网的包络角大于54°时，充压后所述大泊松比网壳轴向驱动器的轴向长度增加；当碳纤维编织网包络角小于54°时，充压后所述大泊松比网壳轴向驱动器的轴向长度减小。进一步地，布置时，可将所述变形板的上层布置碳纤维编织网的包络角大于54°的所述大泊松比网壳轴向驱动器，在下层布置碳纤维编织网的包络角小于54°的所述大泊松比网壳轴向驱动器；加压时，上层所述大泊松比网壳轴向驱动器伸长，下层所述大泊松比网壳轴向驱动器收缩，呈现出上凸的变形结构，并会效果叠加以增大变形量。进一步地，所述变形板的侧壁内壁上还设有将所述变形板的内腔分割成多段空腔的隔板，所述隔板套置在所述大泊松比网壳轴向驱动器上，所述隔板与垂直平面存在预设的、可增大所述变形板的变形量的夹角，所述预设的夹角的角度在0到90°之间变化。隔板4用来将变形板1的内腔分隔成多段空腔，以便满足复杂变形的要求，如S形。进一步地，所述大泊松比网壳轴向驱动器的设置个数为1个或1个以上，1个以上时为层级结构；相应地，所述变形板内部结构与所述大泊松比网壳轴向驱动器相匹配，为上下两层空腔或多层空腔结构。进一步地，所述变形板的材质为橡胶、硅胶、复合材料或金属中的一种。本专利技术具有以下优点：1)本专利技术可通过选取不同的可变形板的材质，从而调整整体结构的承载能力；2)本专利技术大泊松比网壳轴向驱动器在布置时，通过设置不同层结构的碳纤维编织网的包络角，充压时，实现驱动器不同层结构的伸长和收缩现象，从而实现复杂精确的变形，如S形弯曲等；3)本专利技术大泊松比网壳轴向驱动器内充满一定的压力时，不仅可以使整个结构产生大变形，还可以在一定程度上提高结构刚度；4)本专利技术充压式可变体结构可以根据结构所需要变形的种类和变形量的大小，调节每个大泊松比网壳轴向驱动器内的压力大小以适应变形需求，实现连续变形输出，从而实现对结构变形的精确控制。综上所述，本专利技术为纯机械结构，不受电磁场环境的干扰，具有制造工艺简单，变形量精确可调，变形后结构稳定、低能耗等优点，在民用工程(建筑/运输基础设施)、航空/机械工程、电子工程、变体飞行器、汽车等方面均有广泛应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术可变形板的局部剖视图。图2为本专利技术可变形板的侧视图。图3为本专利技术可变形板实现弯曲功能的示意图。图4为本专利技术可变形板实现复杂功能的示意图。图中：1、变形板；2、大泊松比网壳轴向驱动器；3、充压共轨管；4、隔板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，包括变形板1，大泊松比网壳轴向驱动器2和充压共轨管3，所述变形板1的材质为橡胶、碳纤维或铝板中的一种。所述大泊松比网壳轴向驱动器2是主要由橡胶材料(或硅胶、复合材料或金属材料，如铍青铜、弹簧钢等)和碳纤维包络编织网制作而成的双层笔筒状圆柱管，其一端为密封结构，另一端为开口结构；所述大泊松比网壳轴向驱动器2的两端分别连接在所述变形板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，包括变形板(1)，大泊松比网壳轴向驱动器(2)和充压共轨管(3)；其特征在于：所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)由弹性材料和碳纤维包络编织网制作而成，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)的两端分别连接在所述变形板(1)长度方向的两端部内壁上，且贯穿于与所述变形板(1)的宽度方向的侧壁内壁固定的所述充压共轨管(3)；其中，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)和所述充压共轨管(3)的连接处相通，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)和所述变形板(1)的连接处密封；通过所述充压共轨管(3)向所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)中充压，产生沿所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)轴向方向的驱动力，对所述变形板(1)中性层产生力矩，使得所述变形板(1)变形。

【技术特征摘要】
1.一种基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，包括变形板(1)，大泊松比网壳轴向驱动器(2)和充压共轨管(3)；其特征在于：所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)由弹性材料和碳纤维包络编织网制作而成，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)的两端分别连接在所述变形板(1)长度方向的两端部内壁上，且贯穿于与所述变形板(1)的宽度方向的侧壁内壁固定的所述充压共轨管(3)；其中，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)和所述充压共轨管(3)的连接处相通，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)和所述变形板(1)的连接处密封；通过所述充压共轨管(3)向所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)中充压，产生沿所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)轴向方向的驱动力，对所述变形板(1)中性层产生力矩，使得所述变形板(1)变形。2.根据权利要求1所述的基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，其特征在于，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)是主要由橡胶材料和碳纤维包络编织网制作而成的双层笔筒状圆柱管，其一端为密封结构，另一端为开口结构；所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)的开口端和所述充压共轨管(3)连接且内腔相通；所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)的密封端和所述变形板(1)的侧壁内壁连接固定。3.根据权利要求2所述的基于大泊松比网壳轴向驱动器的可变形板结构，其特征在于，所述大泊松比网壳轴向驱动器(2)通过调整碳纤维编织网不同的包络角来改变其充压后的变形状态；当碳纤维编织网的包络角大于54°时，充...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑，房启飞，王玮，高仁璟，刘书田，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21