申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2018-12-04

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109533278B

主分类号：B64C3/18

分类号：B64C3/18;B64C3/54;B64C3/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2022.03.04#实质审查的生效;2019.03.29#公开

摘要：本发明提供了一种可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，包括固定有左滑道的翼肋前端，和固定有右滑道的翼肋后端，以及覆盖在翼肋前端和翼肋后端之间的柔性蒙皮，其中左右滑道上设置有相互配合的卡槽。左滑道与右滑道上分别均匀设置有若干沿滑道滑动的滑块，滑块上下两端分别连接有充压式伸缩装置。所述的充压式伸缩装置两端分别通过固定件与左滑道和右滑道连接，充压式伸缩装置竖直方向上通过滑块为柔性蒙皮提供面外支撑刚度，充压式伸缩装置水平方向上通过伸缩调整滑块之间的间距。本发明实现翼肋结构面内弦向的较大变形，且变形均匀，弦向变形量可以达到50%——80%，并且具有足够的面外支撑刚度。

主权项：1.一种可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，包括包覆有柔性蒙皮的翼肋前端（1）和翼肋后端（8），其特征在于：所述的翼肋前端（1）和翼肋后端（8）之间设置有连接充压阀（2）的充压式伸缩装置（3）、左滑道（4）、滑块（5）、右滑道（7），其中左滑道（4）的一端与翼肋前端（1）固定连接，右滑道（7）的一端与翼肋后端（8）固定连接，左滑道（4）和右滑道（7）上设置有相互配合的卡槽，当前后梁之间的弦向距离发生变化时，左滑道（4）与右滑道（7）仅能发生沿弦向的相对滑动；左滑道（4）与右滑道（7）上分别均匀设置有若干沿滑道滑动的滑块（5），滑块（5）上下两端分别连接有充压式伸缩装置（3）；所述的充压式伸缩装置（3）两端分别通过固定件与左滑道（4）和右滑道（7）连接，充压式伸缩装置（3）竖直方向上通过滑块（5）为柔性蒙皮提供面外支撑刚度，充压式伸缩装置（3）通过水平方向上的伸缩调整滑块（5）之间的间距；所述的滑块（5）由支杆、滑套和半圆形壳组成，其中滑套套在左滑道（4）和右滑道（7）上，中部设有凸起，滑套通过凸起在左滑道（4）、右滑道（7）以及左滑道（4）与右滑道（7）配合的部位上滑动；支杆一端固定在滑套上，另一端与半圆形壳固定连接，充压式伸缩装置（3）嵌套在半圆形壳内；所述的半圆形壳上设置有与半圆形壳结构相近的卡箍（6），柔性蒙皮与卡箍（6）的缘条固定，半圆形壳和卡箍（6）组合成空心圆环将充压式伸缩装置（3）紧锁。

全文数据：可实现均匀伸缩变形的翼肋结构技术领域本发明涉及飞机结构设计领域，具体是一种可实现均匀伸缩变形的翼肋结构。背景技术变体飞机在飞行过程中，可以根据不同的任务使命和飞行条件，相应地改变结构的形状，在整个飞行包线内部以最优的气动性能执行飞行任务。机翼是提供操控飞机的气动力的主要构件，因此对于变体飞机的研究主要集中于机翼构型的变化，包括变翼型弯度、变翼型厚度、变展长、变后掠、变面积等，其中最关键的是结构如何实现。在以往的报道中，变弯度、变后掠、变展长、变厚度的结构技术均有较多的研究报道，而通过机翼弦向变形改变机翼面积的技术研究报道很少。发明内容本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种可实现弦向均匀伸缩变形的翼肋结构，实现翼肋结构面内弦向的较大变形，且变形均匀，弦向变形量可以达到50%——80%，并且具有足够的面外支撑刚度。本发明包括包覆有柔性蒙皮的翼肋前端和翼肋后端，所述的翼肋前端和翼肋后端之间设置有连接气压阀的充压式伸缩装置、左滑道、滑块、右滑道，其中左滑道的一端与翼肋前端固定连接，右滑道的一端与翼肋后端固定连接，左滑道和右滑道上设置有相互配合的卡槽，当前后梁之间的弦向距离发生变化时，左滑道与右滑道仅能发生沿弦向的相对滑动；左滑道与右滑道上分别均匀设置有若干沿滑道滑动的滑块，滑块上下两端分别连接有充压式伸缩装置；所述的充压式伸缩装置两端分别通过固定件与左滑道和右滑道连接，充压式伸缩装置竖直方向上通过滑块为柔性蒙皮提供面外支撑刚度，充压式伸缩装置水平方向上通过伸缩调整滑块之间的间距。进一步改进，所述的滑块由支杆、滑套和半圆形壳组成，其中滑套套在左滑道和右滑道上，中部设有凸起，滑套通过凸起在左滑道、右滑道以及左滑道与右滑道配合的部位上滑动；支杆一端固定在滑套上，另一端与半圆形壳固定连接，充压式伸缩装置嵌套在半圆形壳内。为了使充压式伸缩装置的驱动力可以有效地传递至滑块上，而不发生相对滑动，所述的半圆形壳上设置有与半圆形壳结构相近的卡箍，柔性蒙皮与卡箍的缘条固定，半圆形壳和卡箍组合成空心圆环将充压式伸缩装置紧锁。为了弥补柔性蒙皮与卡箍的高度差，柔性蒙皮与卡箍的缘条之间设置有垫片。柔性蒙皮与卡箍的缘条之间设置有垫片。所述的翼肋前端和翼肋后端上均固接有凹型的固定件，充压阀与相对应的凹型固定件连接，充压阀上有连接接头，其中位于翼肋前端的为充压接头，位于翼肋后端的为卸压接头。为翼肋提供了足够的抗扭能力，所述的左滑道和右滑道均为闭合截面构型。进一步改进，所述的充压式伸缩装置包括内充压弹性体和增强纤维网两部分，其中内充压弹性体为中空的圆柱形弹性体，增强纤维网以编织网的形式缠绕在弹性壳体外部。所述的增强纤维网中纤维有多对，每一对纤维包含两簇分别以顺时针和逆时针方向对称缠绕的纤维，纤维的材料为弹性模量较大的聚合物或金属丝线。所述的纤维与充压式伸缩装置轴向的夹角为60°至90°，角度越大轴向的伸长能力就越强。本发明有益效果在于：（1）采用该型翼肋的飞机可以使飞机机翼在飞行过程中能够实现在弦向上的均匀伸缩变形，改变机翼的面积,从而改变机翼上的升力和阻力，改善飞机的气动外形。（2）该新型翼肋结构简单，容易实现，在改善机翼气动特性的同时没有过高的增加重量。附图说明图1未伸缩变形时的翼肋结构示意图。图2伸缩变形时的翼肋结构示意图。图3左右滑道装配前后截面示意图。图4滑道滑块装配后俯视示意图。图5滑块与滑道装配后截面示意图。图6连接装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明在实现翼肋的基本功能的情况下，能够让翼肋沿弦向进行长度上的变化，从而改变机翼面积。该型翼肋主要包括翼肋前端1、气压阀2、充压式伸缩装置3、左滑道4、滑块5、卡箍6、右滑道7、翼肋后端8，翼肋未伸缩变形时的结构如附图1所示，伸缩变形后的结构如附图2所示。左滑道4的一端与固定在前梁腹板上的翼肋前端1固定连接，右滑道7的一端与连在后梁腹板上的翼肋后端8固定连接。当前后梁之间的弦向距离发生变化时，左右滑道相对滑动，充压式伸缩装置3充压调整翼肋的长度，滑块5均匀布置在滑道上支撑充压式伸缩装置3，为柔性蒙皮提供面外支撑刚度，随着充压式伸缩装置3的伸长，滑块5之间的间距也随之均匀改变。左滑道4与右滑道7上均设置有卡槽，进行装配后左滑道4与右滑道7仅能发生沿弦向的相对滑动，其装配前与装配后的截面形状如附图3所示。左滑道4和右滑道7均为闭合截面构型，为翼肋提供了足够的抗扭能力。滑块5由支杆、滑套和半圆形壳组成。其中滑套套在左滑道4和右滑道7上，中部设有凸起，使其能够在左滑道4、右滑道7以及左滑道4与右滑道7配合的部位上滑动，其配合后俯视图如附图4所示，截面如附图5所示。支杆一端固定在滑套上，另一端与半圆形壳固定连接。充压式伸缩装置3连接气压阀2后通过固定件分别与翼肋前后端连接，如附图6所示。充压式伸缩装置3的结构主要包含由内充压弹性体和增强纤维网两部分。其中内充压弹性体为中空的圆柱形弹性体，材料可以采用橡胶、乳胶等超弹性材料。其中纤维以编织网的形式缠绕在弹性壳体外部，当弹性体内部充压，增强纤维网限制了弹性体的径向变形，而轴向具有较强的变形能力。增强纤维网中纤维有多对，每一对纤维包含两簇分别以顺时针和逆时针方向对称缠绕的纤维。纤维的材料应当采用弹性模量较大的聚合物或金属丝线。根据经验，纤维与充压式伸缩装置3轴向的夹角可在60°——90°内取值，角度越大轴向的伸长能力就越强，角度的具体数值根据实际情况而定。本发明一种具体装配实施方法如下：（1）左滑道4与右滑道7按照附图3所示的进行装配，滑动接触面的粗糙度应有较高的要求，并有润滑油进行润滑，以尽可能减小滑动摩擦力。（2）滑块5由支杆、滑套和半圆形壳构成，通过整体机加而成。依照滑块5在滑道上的位置，根据实际翼型的尺寸，应对各个滑块上支杆的高度进行调整。半圆形壳与弦向的角度依据相应翼面与弦向的夹角而定。（3）滑块5按照附图5与滑道进行装配，滑动接触面的粗糙度应有较高的要求，并有润滑油进行润滑，以尽可能减小滑动摩擦力。（4）左滑道4和右滑道7分别固定在翼肋前端1和翼肋后端8上。翼肋前端1和翼肋后端8则分别与机翼前梁和机翼后梁连接。（5）充压式伸缩装置3两端分别连接一个充压阀2，翼肋前端1和翼肋后端8上均固接有凹型的固定件，充压阀2则与相对应的凹型固定件连接，如附图6所示。充压阀2上有连接接头，其中位于翼肋前端1的为充压接头，位于翼肋后端8的为卸压接头。充（卸）压接头的具体位置，以及充压阀2的具体形式可以根据实际情况进行相应变化。（6）充压式伸缩装置3放置在半圆形壳上，为了使充压式伸缩装置3的驱动力可以有效地传递至滑块上，而不发生相对滑动。在放置充压式伸缩装置3的半圆形壳上再设置一个结构与半圆形壳相近的卡箍6，并将两者固定，从而锁紧充压式伸缩装置3，使驱动力可以有效传递至滑块。（7）柔性蒙皮的展向纤维与充压式伸缩装置3固定。在半圆形壳和卡箍6锁紧充压式伸缩装置3的部位，柔性蒙皮与卡箍6的缘条固定。为弥补其高度差，柔性蒙皮与卡箍6的缘条之间应有垫片。（8）与该型翼肋连接的前梁和后梁中，后梁应为可动梁，在根部有滑道和驱动器使其能沿弦向发生位移。该型翼肋的实际伸长距离与充压式伸缩装置3的变形和输出性能、滑轨间的摩擦因数、翼肋的实际承载以及后梁根部可移动距离和驱动器性能均有较大的关系。实际应用中可以通过位移传感器测量充压式伸缩装置3的变形情况，来控制气压源对充压式伸缩装置3的充压与减压。根据实际需要变形能力和承载情况，调整部分结构的形式和设计充压式伸缩装置3。本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，包括包覆有柔性蒙皮的翼肋前端（1）和翼肋后端（8），其特征在于：所述的翼肋前端（1）和翼肋后端（8）之间设置有连接气压阀（2）的充压式伸缩装置（3）、左滑道（4）、滑块（5）、右滑道（7），其中左滑道（4）的一端与翼肋前端（1）固定连接，右滑道（7）的一端与翼肋后端（8）固定连接，左滑道（4）和右滑道（7）上设置有相互配合的卡槽，当前后梁之间的弦向距离发生变化时，左滑道（4）与右滑道（7）仅能发生沿弦向的相对滑动；左滑道（4）与右滑道（7）上分别均匀设置有若干沿滑道滑动的滑块（5），滑块（5）上下两端分别连接有充压式伸缩装置（3）；所述的充压式伸缩装置（3）两端分别通过固定件与左滑道（4）和右滑道（7）连接，充压式伸缩装置（3）竖直方向上通过滑块（5）为柔性蒙皮提供面外支撑刚度，充压式伸缩装置（3）水平方向上通过伸缩调整滑块（5）之间的间距。2.根据权利要求1所述的可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，其特征在于：所述的滑块（5）由支杆、滑套和半圆形壳组成，其中滑套套在左滑道（4）和右滑道（7）上，中部设有凸起，滑套通过凸起在左滑道（4）、右滑道（7）以及左滑道（4）与右滑道（7）配合的部位上滑动；支杆一端固定在滑套上，另一端与半圆形壳固定连接，充压式伸缩装置（3）嵌套在半圆形壳内。3.根据权利要求2所述的可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，其特征在于：所述的半圆形壳上设置有与半圆形壳结构相近的卡箍（6），柔性蒙皮与卡箍（6）的缘条固定，半圆形壳和卡箍（6）组合成空心圆环将充压式伸缩装置（3）紧锁。4.根据权利要求3所述的可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，其特征在于：所述的柔性蒙皮与卡箍（6）的缘条之间设置有垫片。5.根据权利要求1所述的可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，其特征在于：所述的翼肋前端（1）和翼肋后端（8）上均固接有凹型的固定件，充压阀（2）与相对应的凹型固定件连接，充压阀（2）上有连接接头，其中位于翼肋前端（1）的为充压接头，位于翼肋后端（8）的为卸压接头。6.根据权利要求1所述的可实现均匀伸缩变形的翼肋结构，其特征在于：所述的左滑道（4）和右滑道（7）均为闭合截面构型。

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