本发明专利技术公开的一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，属于飞行器技术领域。本发明专利技术针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量；针对机翼前缘承受气动载荷大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形；针对后缘部分气动载荷小的特点，机翼后缘采用压电片驱动的波纹结构，使机翼的后缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形，且具有能量密度高、重量轻、安静、高效的优点。高效的优点。高效的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种可变弯度的无舵面飞行器机翼
[0001]本专利技术涉及一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，属于飞行器
技术介绍
[0002]随着航空工业的发展，现代战争的需要对飞行器的综合性能提出了越来越高的要求，这导致越来越多的刚性飞行器结构不能适应不同气动条件。多年来，机翼表面在飞行过程中改变其几何形状的能力引起了研究人员和设计人员的兴趣，因此人们提出了变形翼飞行器的概念。变形翼飞行器的主要思想是使飞行器的气动形状适应每种飞行条件，以获得更好的性能。变形翼飞行器机动性强、飞行环境适应性强、飞行性能好，具有独特的优势，应用前景广阔，因此具有重要的研究价值和意义。
[0003]传统舵面在对飞行器进行控制时往往效率较低，还存在结构复杂和重量大等缺陷。并且，由于材料的变形能力有限，加之飞行条件和材料强度的限制，传统的结构设计方法难以满足变形翼的设计需求。此外，现有的变形机翼设计方案通常未考虑结构的轻量化设计和实际承载的要求，也未根据机翼前后缘不同的承载特点实现机械驱动和智能材料驱动的协调设计，在变形翼飞行器结构设计和变形驱动方式上仍然存在许多亟待解决的难题。
[0004]变形翼技术通过改变弯度和前后缘形状等来平滑地改变飞行器机翼翼型的形状，可以提高其飞行性能和飞行效率，增强对飞行环境的适应性。弯度的变化使机翼既需要面内变形，又需要承受面外载荷，这样，运动机构同时也是承力结构。因此，结构/机构一体化设计能够综合考虑机构运动和结构强度的要求，非常适合用于变形翼的设计。机械机构驱动方式不仅驱动力大、输出位移大，而且具有很强的承载能力，但是重量大、效率低；智能材料重量轻、结构紧凑、转换机构快速简单且安静高效，但是输出位移小、承载能力弱，所以应当针对前后缘不同的承载和变形特性，协调地选择机械机构驱动方案和智能材料驱动方案以满足前后缘弯度变化的功能，在轻量化的前提下实现飞行器机翼的承载/变形一体化设计。
技术实现思路
[0005]针对传统飞行器舵面控制效率低、气动性能差、结构繁重等问题，本专利技术的目的是提供一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，根据无舵面飞行器变弯度机翼承受气动载荷大小和变形量大小的差异，将机翼分为机翼前缘、机翼中间段、机翼后缘，机翼前缘和机翼后缘采用柔性变弯度变形设计，不仅能够有效地对飞行器进行姿态控制，而且有效地提高飞行器的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力。针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量。针对机翼前缘承受气动载荷大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连
续而平滑的柔性弯度变形；针对后缘部分气动载荷小的特点，机翼后缘采用压电片驱动的波纹结构，使机翼的后缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形，且具有能量密度高、重量轻、安静、高效的优点。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007]本专利技术公开的一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，根据无舵面飞行器变弯度机翼承受气动载荷大小和变形量大小的差异，将机翼分为机翼前缘、机翼中间段、机翼后缘，机翼前缘和机翼后缘采用柔性变弯度变形设计，不仅能够有效地对飞行器进行姿态控制，而且有效地提高飞行器的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力。针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量。针对机翼前缘承受气动载荷大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形；针对后缘部分气动载荷小的特点，机翼后缘采用压电片驱动的波纹结构，使机翼的后缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形，且具有能量密度高、重量轻、安静、高效的优点。
[0008]本专利技术公开的一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，包括机翼前缘、机翼中间段、机翼后缘。机翼前缘与机翼中间段固定连接，机翼中间段和机翼后缘固定连接。
[0009]针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量。
[0010]所述机翼前缘包括支撑架、前缘翼肋边框、电机固定装置、电机以及由若干个铰支座和若干个连杆组成的分布式连杆机构。分布式连杆机构驱动方式通过电机施加到主动杆以旋转角度，机翼前缘其余的连杆通过主动杆绕地面的旋转而旋转，从而带动各控制点的移动，使机翼的前缘达到目标变形。针对机翼前缘承受气动载荷大且变形量大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连续而平滑的柔性变弯度变形。
[0011]所述机翼后缘包括支撑架、后缘翼肋波纹结构、压电片以及翼肋保持装置。通过翼肋保持装置固定连接支撑架和后缘翼肋波纹结构。通过调节电压控制压电片驱动后缘翼肋波纹结构变形。针对后缘部分气动载荷小的特点，通过优化后缘翼肋波纹结构的波纹数量、压电片数量、电压大小及压电片的种类及型号，使机翼的后缘产生大范围连续而平滑的柔性变弯度变形，且具有能量密度高、重量轻、安静、高效的优点。
[0012]通过机翼前缘和机翼后缘采用上述柔性弯度变形设计，不仅能够有效地对飞行器进行姿态控制，而且有效地提高飞行器的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力。
[0013]在湍流度为5％～10％、1个标准大气压、温度为273K～323K、攻角为0
°
～8
°
、马赫数为0～0.6的工况下，作为优选，所述机翼前缘包括支撑架、前缘翼肋边框、铰支座、铰支座、连杆、连杆、步进电机固定装置和步进电机。支撑架与前缘翼肋边框之间通过螺栓进行连接。铰支座与前缘翼肋边框固定连接。铰支座与前缘翼肋边框固定连接。铰支座与连杆构成旋转副，铰支座与连杆构成旋转副，连杆与连杆构成旋转副。
[0014]作为优选，压电片与后缘翼肋波纹结构之间采用AB胶粘接，能迅速凝固，使用方便，固化后胶膜透明、硬度高，抗冲击及剪切力强，粘接强度高。
[0015]作为优选，所述旋转副采用光轴和轴承进行连接，可以有效减少铰接处的摩擦力，工作可靠，拆卸方便。
[0016]作为优选，所述压电片可采用压电陶瓷弯曲片或者压电纤维片。压电陶瓷弯曲片输出力较小，但输出位移较大；压电纤维片输出力较大，但输出位移较小，可按需选用合适型号的压电片。
[0017]有益效果：
[0018]1、本专利技术公开的一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，根据无舵面飞行器变弯度机翼承受气动载荷大小和变形量大小的差异，将机翼分为机翼前缘、机翼中间段、机翼本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，其特征在于：根据无舵面飞行器变弯度机翼承受气动载荷大小和变形量大小的差异，将机翼分为机翼前缘、机翼中间段、机翼后缘，机翼前缘和机翼后缘采用柔性变弯度变形设计，不仅能够有效地对飞行器进行姿态控制，而且有效地提高飞行器的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力；针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量；针对机翼前缘承受气动载荷大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形；针对后缘部分气动载荷小的特点，机翼后缘采用压电片驱动的波纹结构，使机翼的后缘产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形，且具有能量密度高、重量轻、安静、高效的优点。2.一种可变弯度的无舵面飞行器机翼，其特征在于：包括机翼前缘、机翼中间段、机翼后缘；机翼前缘与机翼中间段固定连接，机翼中间段和机翼后缘固定连接；针对飞行器机翼承受气动载荷和弯度变化的功能需求，综合考虑传力路线和运动传递路线，通过对机翼前缘、机翼后缘进行拓扑优化分析，在实现机翼前缘和机翼后缘结构材料兼顾承受气动载荷和产生大范围连续而平滑的柔性弯度变形的约束条件下，减轻机翼前缘和机翼后缘的重量；所述机翼前缘包括支撑架、前缘翼肋边框、电机固定装置、电机以及由若干个铰支座和若干个连杆组成的分布式连杆机构；分布式连杆机构驱动方式通过电机施加到主动杆以旋转角度，机翼前缘其余的连杆通过主动杆绕地面的旋转而旋转，从而带动各控制点的移动，使机翼的前缘达到目标变形；针对机翼前缘承受气动载荷大且变形量大的特点，通过优化机翼前缘控制点的数量和分布方式，使机翼的前缘产生大范围连续而平滑的柔性变弯度...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟军辉，胡睿，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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