一种剪切变后掠翼面及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种剪切变后掠翼面及其设计方法，该翼面包括内翼和外翼，所述内翼与机身固定；所述外翼包括平行的至少三根梁和布设在多根梁之间的若干翼肋，所述翼肋与梁采用销轴连接，所述翼肋、梁绕销轴转动；所述外翼一端伸入内翼内部，每根梁装配到与内翼固定的一个转轴上，多个转轴按沿来流方向的直线布置；一根梁延伸到机身内部，连接到驱动机构上。本发明专利技术翼肋在变后掠过程中始终保持与来流方向平行，即翼型始终保持与来流方向平行，保持了翼型良好的气动特性，在飞行中保证了飞行器在不同后掠角状态下都具有较高的气动效率和低阻力特性。力特性。力特性。

【技术实现步骤摘要】
一种剪切变后掠翼面及其设计方法


[0001]本专利技术属于变体飞行器
，具体涉及一种剪切变后掠翼面及其设计方法。

技术介绍

[0002]变体飞行器由于可以根据不同的飞行环境和任务改变自身形状以获得最优的气动性能并降低耗能，以满足在不同飞行速度和高度下执行多种任务如巡航、机动、攻击等的要求，提高飞行器的性能指标。变体飞行器主要的变形部件包括翼面和发动机进气道等。
[0003]目前国内外经过飞行试验的变后掠翼飞行器主要采用旋转变后掠，如美国的F
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14，苏联的TU
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160。旋转变后掠翼的缺点是在某一个状态下翼型平行于来流方向，当翼面后掠角发生旋转时，翼型与来流方向不再平行，因此对升阻特性有一定的损失，特别是对于高亚声速巡航的飞行器而言，这个效应更为明显。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中旋转变后掠翼过程中存在翼型与来流方向有时不平行的技术问题，本专利技术提供了一种剪切变后掠翼面及其设计方法，可实现翼面在变后掠角过程中翼型始终平行于来流方向，避免翼面升阻特性的损失。
[0005]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种剪切变后掠翼面，包括内翼和外翼，所述内翼与机身固定；所述外翼包括平行的至少三根梁和布设在多根梁之间的若干翼肋，所述翼肋与梁采用销轴连接，所述翼肋、梁绕销轴转动；所述外翼一端伸入内翼内部，每根梁装配到与内翼固定的一个转轴上，多个转轴按沿来流方向的直线布置；一根梁延伸到机身内部，连接到驱动机构上。
[0007]进一步地，所述梁为三根，包括主翼梁、前梁、后梁，所述若干翼肋相互平行，所述翼肋为不规则板状结构，每个翼肋包括中心孔、两端凸出的限位部；所述主翼梁从翼肋中心孔穿过，所述销轴穿过翼肋、翼肋中心孔中的梁，所述中心孔留有容纳翼肋与梁相对转动的余量；所述翼肋两个限位部分别伸入前后梁的限位孔中，所述销轴穿过梁、梁限位孔中的翼肋限位部，所述限位孔留有容纳翼肋与梁相对转动的余量。
[0008]进一步地，所述若干翼肋之间还布置桁条，所述桁条与梁平行，所述桁条嵌入翼肋边缘的开槽中，所述开槽留有余量，容纳桁条相对翼肋转动。
[0009]进一步地，所述桁条与翼肋通过销轴连接，桁条与翼肋能够相对转动。
[0010]进一步地，所述外翼上下表面采用柔性蒙皮覆盖，所述蒙皮包括多个小块，所述蒙皮用压条固定在翼肋和桁条上。
[0011]进一步地，所述蒙皮采用形状记忆聚合物作为基底，加入复合材料纤维进行增强；所述蒙皮弹性模量取值范围为5
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20Mpa。
[0012]进一步地，所述驱动机构包括液压驱动器、液压驱动杆，所述液压驱动杆与中间的一根梁通过转轴连接；所述驱动机构还包括位移传感器，所述位移传感器固定在液压驱动
器侧面安装板上，所述位移传感器拉杆通过连接板与液压驱动杆相连，所述拉杆与液压驱动杆同步运动。
[0013]进一步地，所述外翼靠外侧的两条梁上分别固定有外翼前缘和后缘，所述内外翼交界处留有一定的缝隙，当弹翼剪切变后掠后，所述外翼后缘部分进入内翼内部。
[0014]本专利技术还提供了一种剪切变后掠翼面设计方法，包括如下步骤
[0015]根据蒙皮承受最大气动压力，给定蒙皮初始尺寸，
[0016]以蒙皮初始尺寸为初始值，建立中间为蒙皮、四边为骨架、四个角可自由转动的有限元模型，在蒙皮上垂直施加最大气动压力，通过静力分析，进行蒙皮尺寸和弹性模量的优化；
[0017]根据优化后的蒙皮尺寸布置梁、翼肋、桁条，建立翼面有限元模型，将销轴设置为在平面内转动的旋转副，驱动机构施加力矩，推动外翼剪切旋转，获得不同剪切角需要的驱动力矩。
[0018]进一步地，所述进行蒙皮尺寸和弹性模量的优化，优化变量是蒙皮的长、宽、厚度和弹性模量，优化目标是蒙皮尺度最大和驱动力矩最小，优化约束条件是在最大气动压力下蒙皮面的变形不超过2mm，弹性模量变化范围5
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20Mpa。
[0019]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0020](1)本专利技术提供了一种翼面剪切变后掠角的实现方式，外翼采用梁和翼肋为骨架，设计成平行四边形，通过控制梁的转动使得外翼在平面内转动，翼肋可以在变后掠过程中始终保持与来流方向平行，即翼型始终保持与来流方向平行，保持了翼型良好的气动特性，在飞行中保证了飞行器在不同后掠角状态下都具有较高的气动效率和低阻力特性；
[0021](2)本专利技术提供了一种剪切变后掠翼面的蒙皮实现方式，通过柔性蒙皮与翼面骨架的组合，既实现了具有承载能力，又可产生明显的变形。
附图说明
[0022]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术具体实施例提供的剪切变后掠翼面结构示意图；
[0024]图2为本专利技术具体实施例提供的外翼骨架结构示意图；
[0025]图3为本专利技术具体实施例提供的翼肋与梁安装示意图；
[0026]图4为本专利技术具体实施例提供的内外翼交界处示意图。
[0027]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0028]1、蒙皮；2、主翼梁；3、翼肋；4、桁条；5、压条；6、销轴；7、液压驱动器；8、液压驱动杆；9、轴承；10、外翼；11、内翼；12、前梁；13、后梁； 15、内外翼交界；16、主翼梁外延杆；17、转轴。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制
性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。
[0030]在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0031]本专利技术提供的一种剪切变后掠翼面，包括内翼和外翼，内翼与机身固定，外翼包括平行的至少三根梁和布设在多根梁之间的若干翼肋，翼肋与梁采用销轴连接，翼肋与梁绕销轴转动；外翼一端伸入内翼内部，每根梁装配到与内翼固定的一个转轴上，多个转轴按沿来流方向的直线布置；一根梁延伸到机身内部，连接到驱动机构上。外翼的多根梁与翼肋形成一个平行四边形，当翼面剪切变后掠时，通过驱动机构驱动在外翼所在平面内转动，翼肋与梁之间的夹角会发生变化，从而实现了从翼根到翼稍不同位置的翼肋平行于来流方向前后移动，保证了翼型平行于来流方向。
[0032]下面结合附图和一个具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细阐述。
[0033]本专利技术提供的一种剪切变后掠翼面，包括柔性蒙皮1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种剪切变后掠翼面，其特征在于，包括内翼和外翼，所述内翼与机身固定；所述外翼包括平行的至少三根梁和布设在多根梁之间的若干翼肋，所述翼肋与梁采用销轴连接，所述翼肋、梁绕销轴转动；所述外翼一端伸入内翼内部，每根梁装配到与内翼固定的一个转轴上，多个转轴按沿来流方向的直线布置；一根梁延伸到机身内部，连接到驱动机构上。2.根据权利要求1所述的剪切变后掠翼面，其特征在于，所述梁为三根，包括主翼梁、前梁、后梁，所述若干翼肋相互平行，所述翼肋为不规则板状结构，每个翼肋包括中心孔、两端凸出的限位部；所述主翼梁从翼肋中心孔穿过，所述销轴穿过翼肋、翼肋中心孔中的梁，所述中心孔留有容纳翼肋与梁相对转动的余量；所述翼肋两个限位部分别伸入前后梁的限位孔中，所述销轴穿过梁、梁限位孔中的翼肋限位部，所述限位孔留有容纳翼肋与梁相对转动的余量。3.根据权利要求2所述的剪切变后掠翼面，其特征在于，所述若干翼肋之间还布置桁条，所述桁条与梁平行，所述桁条嵌入翼肋边缘的开槽中，所述开槽留有余量，容纳桁条相对翼肋转动。4.根据权利要求3所述的剪切变后掠翼面，其特征在于，所述桁条与翼肋通过销轴连接，桁条与翼肋能够相对转动。5.根据权利要求3所述的剪切变后掠翼面，其特征在于，所述外翼上下表面采用柔性蒙皮覆盖，所述蒙皮包括多个小块，所述蒙皮用压条固定在翼肋和桁条上。6.根据权利要求5所述的剪切变后掠翼面，其特征在于，所述蒙皮采用形状记忆聚合物作为基底，加入复合材料纤维进行增强；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑凯华，李彦苏，周丹杰，张坤，王超，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：