CN100429120C - 一种可改变机翼形状的飞行器 - Google Patents

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Abstract

一种可改变机翼形状的飞行器，它涉及一种能够改变机翼形状的飞行器。针对现有的变形机翼飞行器存在机翼运动机构复杂、重量大、研制成本高，飞行器操作难度大、飞行性能低的问题。本发明由机身(1)和两个机翼(2)组成；每个机翼(2)由固定机翼(3)、滑动机翼(4)、形状记忆合金棒(5)、圆柱体(6)、滑轮(7)组成；固定机翼(3)的一端与机身(1)固接，固定机翼(3)的骨架内装有圆柱体(6)和与圆柱体(6)固接的形状记忆合金棒(5)，圆柱体(6)上设有螺旋形凹槽(8)，滑动机翼(4)装在固定机翼(3)的骨架内，滑动机翼(4)的首端装有滑轮(7)，滑轮(7)装在螺旋形凹槽(8)内。本发明利用形状记忆合金棒作为变形机翼的驱动源，其质量轻、机构简单、维修方便，通过机翼形状的变化解决了飞行器高、低速飞行性能的矛盾。

Description

一种可改变机翼形状的飞行器
技术领域
本发明涉及一种能够改变机翼形状的飞行器。
背景技术
机翼是飞行器在飞行中可重新构型的主要部件。在飞行中有目地的改变机翼外形(如机翼后掠、改变翼展和弯度等)可以有效地增加机翼的飞行性能。其中，改变翼展和机翼面积的效果最为突出。比如，飞机在巡航时通常要求机翼具有高展弦比和大机翼面积，而飞机要想高速飞行，就要求低展弦比和小机翼面积。现代超音速飞机广泛采用的小展弦比大后掠机翼，超音速阻力较小，但低速时气动效率低，升力特性不好，用低速性能好的大展弦比小后掠角的机翼又会使超音速性能变坏。变展弦比飞机通过机翼展弦比的变化可以解决高、低速性能要求的矛盾。飞机在起飞着陆和低速飞行时用较大的展弦比，因而具有较高的低速巡航效率和较大的起飞着陆升力；在超音速飞行时用较小的展弦比，对于减小超音速飞行的阻力很有利。此外，超音速轰炸机和强击机作超低空高速飞行时，为了减少不平稳气流引起的颠簸，也要求机翼具有较小的展弦比，引证1.Bowman，J.，Sanders，B.，and Weisshaar，T.，“Evaluating the Impact of MorphingTechnologies on Aircraft Performance，”AIAA Paper 2002-1631，April 2002.(1.鲍曼.J，山德斯.B，外斯哈.T，变形技术对飞机性能影响的评估，美国飞机工业协会文章2002-1631，2002.4)。
而当今的一些变形机翼飞行器，机翼需要通过一套强有力的驱动装置方可在飞行中快速改变其形状，这就势必存在机翼运动机构复杂、重量大、研制成本高，飞行器操作难度大、飞行性能低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可改变机翼形状的飞行器，它可解决现有的变形机翼飞行器存在机翼运动机构复杂、重量大、研制成本高、操作难度大、飞行性能低的问题。
本发明由机身和两个机翼组成；所述每个机翼由固定机翼、滑动机翼、形状记忆合金棒、圆柱体、滑轮组成；所述固定机翼的一端与机身固接，固定机翼的骨架内沿固定机翼的尾端至首端的方向上依次装有圆柱体和与圆柱体固接的形状记忆合金棒，圆柱体的外表面上沿圆柱体的长度方向设有螺旋形凹槽，所述滑动机翼装在固定机翼的骨架内，滑动机翼的首端装有滑轮，所述滑轮装在所述螺旋形凹槽内。
本发明具有以下有益效果：在本发明中，驱动滑动机翼线性移动的驱动器是形状记忆合金棒，预先给形状记忆合金棒施加一定角度的旋转，利用电阻丝加热的方式对形状记忆合金棒加热，当形状记忆合金棒加热后，热驱动使形状记忆合金棒恢复到原来的形状，这样，随着形状记忆合金棒的扭转带动圆柱体转动，带动滑动机翼上的滑轮在圆柱体的螺旋形凹槽内滑动，从而实现了滑动机翼的伸出与收回。因此，本发明同现在广泛采用的大型枢轴装置相比，具有质量轻、机构简单、维修方便等优点，不仅可大大降低飞行器的整体质量，提高武器系统的作战机动性和安全性，同时还可减少武器在服役过程中的风险性，降低维护成本。从长远来看，飞行器这种机翼外形上的变化能够使飞机达到更高的速度，并且拥有高燃油效率、高飞行质量、高安全性能以及更好的可操作性、更快的着陆速度，适应各种条件的起飞场，如战斗机可以借助其较大的展弦比和较大的机翼助其在较短的跑道上起飞，或在敌方目标的上空慢速徘徊，当需要投下炸弹时，机翼可以并拢缩短机翼，减小展弦比，以便为快速攻击做好准备。类似地，一些民航客机也可以在飞行时改变其机翼形状，便于省油和更迅速地抵达目的地。也就是说，本发明既可以使飞行器具有较短的起飞距离、较长的滞空时间；在必要时又可以使飞行器具有较快的飞行速度，较高的灵活性。因此，本发明不仅可以改变机翼形状，利用此相关技术还可以用于可变翼巡航导弹、舰船潜艇结构等军用武器结构中，为实现武器系统的安全化、智能化、自适应化提供有力的基础保障，大大地提高了武器系统(尤其是无人机)的作战性能和安全性。
附图说明
图1是本发明的俯视图(机翼形状不变)，图2是本发明的俯视图(改变机翼形状)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由机身1和两个机翼2组成；两个机翼2对称设置在机身1的左右两侧，所述每个机翼2由固定机翼3、滑动机翼4、形状记忆合金棒5、圆柱体6、滑轮7组成；所述固定机翼3的一端与机身1固接，固定机翼3的骨架内沿固定机翼3的尾端至首端的方向上依次装有圆柱体6和与圆柱体6固接的形状记忆合金棒5，圆柱体6的外表面上沿圆柱体6的长度方向设有螺旋形凹槽8，所述滑动机翼4装在固定机翼3的骨架内，滑动机翼4的首端装有滑轮7，所述滑轮7装在所述螺旋形凹槽8内，固定机翼3和滑动机翼4所用材料与现有机翼材料相同；所述形状记忆合金棒5的加热方式是直接通电加热或通过电阻丝加热。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的形状记忆合金棒5是TiNi形状记忆合金棒、Cu-Zn形状记忆合金棒、Cu-Al-Ni形状记忆合金棒、Cu-Sn形状记忆合金棒、Mn-Cu形状记忆合金棒、Fe-Pt形状记忆合金棒或Fe-Mn-Si形状记忆合金棒其中的一种。形状记忆合金棒在外界扭转力作用下(环境温度低于形状记忆合金马氏体转化温度)，形状记忆合金棒产生一定的扭转变形(扭转应变低于10％)，然后对形状记忆合金棒加热，形状记忆合金棒发生奥氏体向马氏体的转变，扭转变形回复至原始形状。如此设置，以上形状记忆合金棒具有扭矩大、可回复扭转角度大、响应速度快、热-机械循环可重复性高的特点。另外，如采用通电加热，以上形状记忆合金棒还有电响应特性，便于控制系统的运动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (3)

1、一种可改变机翼形状的飞行器，它由机身(1)和两个机翼(2)组成；其特征在于所述每个机翼(2)由固定机翼(3)、滑动机翼(4)、形状记忆合金棒(5)、圆柱体(6)、滑轮(7)组成；所述固定机翼(3)的一端与机身(1)固接，固定机翼(3)的骨架内沿固定机翼(3)的尾端至首端的方向上依次装有圆柱体(6)和与圆柱体(6)固接的形状记忆合金棒(5)，圆柱体(6)的外表面上沿圆柱体(6)的长度方向设有螺旋形凹槽(8)，所述滑动机翼(4)装在固定机翼(3)的骨架内，滑动机翼(4)的首端装有滑轮(7)，所述滑轮(7)装在所述螺旋形凹槽(8)内。
2、根据权利要求1所述的一种可改变机翼形状的飞行器，其特征在于形状记忆合金棒(5)是TiNi形状记忆合金棒、Cu-Zn形状记忆合金棒、Cu-Al-Ni形状记忆合金棒、Cu-Sn形状记忆合金棒、Mn-Cu形状记忆合金棒、Fe-Pt形状记忆合金棒或Fe-Mn-Si形状记忆合金棒其中的一种。
3、根据权利要求1或2所述的一种可改变机翼形状的飞行器，其特征在于所述形状记忆合金棒(5)的加热方式是直接通电加热或通过电阻丝加热。
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