【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天设备，尤其涉及一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统及使用方法。
技术介绍
1、变形蒙皮技术是保证变体飞行器进行实施和应用的关键技术。优良的变形蒙皮能够在结构变形过程中使机翼表面保持光滑连续的状态，并且能够承受飞行器在飞行过程中产生的局部气动载荷。目前，变形蒙皮的实施途径主要通过材料和结构变形以及通过机构运动来实现。
2、哈尔滨工业大学研制了了一种碳纤维棒和凯夫拉纤维增强的硅橡胶复合材料蒙皮，可以实现蒙皮±30度的剪切变形，能承受最大80m/s速度时的气动载荷。
3、除了利用材料和结构变形的原理研制变形蒙皮，许多专家学者从机构学和仿生学的角度研制仿鱼鳞式刚性分段蒙皮。德克萨斯a&m大学的rediniotis等人设计的仿脊椎变后缘机翼机构采用分段叠片式变形蒙皮。庞巴迪公司也研制了用于变形机翼的多段刚性滑动蒙皮机构，这种蒙皮能满足机翼变展长、弦长、变后掠等需求。
4、综上，现有技术中存在的缺陷为：
5、现有能产生大范围变形的蒙皮，难以可靠的实现机翼变形过程中对于蒙皮“柔”的需求以及高速飞行时对于蒙皮“刚”的需求，原因在于：基于柔性材料的蒙皮结构承载能力差(如硅胶及其相关的复合材料)。此外，具备变刚度特性的柔性智能材料(如smp)，需要在大范围内均匀且快速的施加使蒙皮刚度变化的相应激励物理场(如热场)，这会使变刚度系统变得复杂、难以进行工程实现，且变刚度材料本身的可靠性也制约了其应用。刚性蒙皮若想表现出“柔性”的连续变形，需采用类似鳞片的复杂结构，同样不利于工程应用
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统及使用方法，既能满足机翼表面的连续光滑的变形要求，又能满足飞行器高速飞行时的刚度和承载需求。采用的技术方案如下：
2、一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，包括：
3、机翼，用于安装张力控制机构ⅰ、蒙皮滑动端固定机构ⅱ、可滑动变形蒙皮结构ⅳ和驱动装置ⅴ，包括：连接墙15和一对中部肋板1，中部肋板1固定于连接墙15，一对中部肋板1形成安装张力控制机构ⅰ的间隙；
4、所述张力控制机构ⅰ、可滑动变形蒙皮结构ⅳ和蒙皮固定端固定结构ⅲ，依次连接；
5、所述可滑动变形蒙皮结构ⅳ，包括蒙皮5，其一端与蒙皮固定端固定结构ⅲ固定连接，另一端与张力控制机构ⅰ活动连接；
6、所述蒙皮固定端固定结构ⅲ，通过所述驱动装置ⅴ与连接墙15连接；
7、所述驱动装置ⅴ，可伸缩并铰接在连接墙15和蒙皮固定端固定结构ⅲ之间，当需要蒙皮5变形时，蒙皮5可随驱动装置ⅴ伸出而实现弯曲；
8、所述蒙皮滑动端固定机构ⅱ，当不需要蒙皮5变形时，其用于锁定蒙皮5，设置于中部肋板1上。
9、优选地，所述可滑动变形蒙皮结构ⅳ还包括：
10、柔性导管5-1，预埋于蒙皮5内部，并套设于绳索5-2外；
11、绳索5-2，其两端均延伸出蒙皮5，其一端缠绕于张力控制机构ⅰ上的绳轮13，另一端固定于蒙皮固定端固定结构ⅲ。
12、优选地，所述张力控制机构ⅰ包括：
13、无框直驱电机2，用于驱动转轴12转动，其定子固定于其中一个中部肋板1中，其转子和转轴12的一端过盈配合；转轴12的另一端通过轴承14转动安装于另一个中部肋板1上；
14、绳轮13，固定于转轴12上。
15、优选地，所述蒙皮5朝向蒙皮滑动端固定机构ⅱ的表面上设置若干胶条卡齿10。
16、优选地，蒙皮滑动端固定机构ⅱ包括：
17、滑槽3，用于承接蒙皮5，其开设于对应的中部肋板(1)上，其第一端延伸至中部肋板1的末端，中部肋板1的末端朝向连接墙15，其第二端位于中部肋板1上；
18、电磁卡舌开关4，固定于中部肋板1，其包括卡舌11；当不需要蒙皮5变形时，电磁卡舌开关4处于未开启状态，此时卡舌11伸出并卡合在相邻2个胶条卡齿10之间；当需要蒙皮5变形时，电磁卡舌开关4处于开启状态，卡舌11缩回。
19、优选地，所述蒙皮固定端固定结构ⅲ，具体包括：纵墙9和连接件；
20、其中，一部分连接件用于将蒙皮5固定在纵墙9上；另一部分连接件用于将绳索5-2固定在纵墙9上。
21、优选地，所述驱动装置ⅴ包括：
22、铰链8，分别设置在纵墙9和连接墙15上；
23、直线驱动伺服电缸6，一端铰接于纵墙9上的铰链8，另一端铰接于连接墙15上的铰链8；
24、直线运动被动件7，其一端铰接于纵墙9上的铰链8，另一端铰接于连接墙15上的铰链8。
25、优选地，所述直线运动被动件7为伸缩杆。
26、一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统的使用方法，包括以下步骤：
27、当不需要蒙皮变形时：
28、步骤1、飞机控制系统控制电磁开关4，使蒙皮滑动端固定机构ⅱ处于锁定状态，以锁定蒙皮滑动端；
29、步骤2、飞机控制系统控制张力控制机构ⅰ正转以回收绳轮13上的绳索5-2，拉紧绳索5-2，绳索5-2对蒙皮5施加朝向机翼内部的压力，蒙皮5对绳索5-2产生朝向机翼外部的反作用力，从而提高调整蒙皮的刚度；
30、在需要蒙皮变形时：
31、步骤a、飞机控制系统控制电磁开关4，使蒙皮滑动端固定机构ⅱ处于非锁定状态；
32、步骤b、飞机控制系统控制张力控制机构ⅰ反转以释放绳索5-2，同时控制驱动装置ⅴ伸出；
33、此时，位于滑槽3内的蒙皮5在滑槽3内滑动，位于滑槽3外部的蒙皮5产生滑动和弯曲变形。
34、与现有技术相比，本专利技术的优点为：
35、1、能够在较大范围内改变蒙皮刚度，能够满足变体飞行器变形过程中对于蒙皮的小刚度需求，以及高速飞行时对于蒙皮的大刚度需求。具体原因在于，本设计利用内嵌可张紧绳索的方式，通过释放绳索张力，使得柔性蒙皮获得大柔度(小刚度)，此时绳索不会影响柔性蒙皮本身的刚度。反之，可以通过张紧绳以及固定蒙皮两端的运动，通过结构的应力刚化效应，使得蒙皮刚度显著增加。
36、2、充分利用机构运动与结构变形，即蒙皮既能在滑槽内滑动，也能利用自身柔性产生形变，相比于仅仅基于柔性材料的蒙皮结构，能够产生更大范围的变形的同时使蒙皮内部应力较小。
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1.一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述可滑动变形蒙皮结构(Ⅳ)还包括：
3.根据权利要求2所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述张力控制机构(Ⅰ)包括：
4.根据权利要求1所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述蒙皮(5)朝向蒙皮滑动端固定机构(Ⅱ)的表面上设置若干胶条卡齿(10)。
5.根据权利要求4所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，蒙皮滑动端固定机构(Ⅱ)包括：
6.根据权利要求2所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述蒙皮固定端固定结构(Ⅲ)，具体包括：纵墙(9)和连接件；
7.根据权利要求2所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述驱动装置(Ⅴ)包括：
8.根据权利要求7所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述直线运动被动件(7)为伸缩杆。
9.一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述可滑动变形蒙皮结构(ⅳ)还包括：
3.根据权利要求2所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述张力控制机构(ⅰ)包括：
4.根据权利要求1所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮系统，其特征在于，所述蒙皮(5)朝向蒙皮滑动端固定机构(ⅱ)的表面上设置若干胶条卡齿(10)。
5.根据权利要求4所述的变刚度滑动复合柔性蒙皮...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵胤君，王洁羽，田应仲，奚风丰，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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