CN102351045A - 适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构 - Google Patents

Abstract

适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，它涉及一种机翼折叠机构。针对目前刚性折叠机翼无法满足对低速性能有较高要求的飞机、对飞机的机翼的平整度有较高要求及充气式折叠机翼强度、刚度低，容易在弯矩下失稳；材料易老化的问题。在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系，转轴的方向向量为：

机翼安装架绕转轴的轴线旋转角度为

本发明用于无人机。

Description

适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构

技术领域

本发明涉及一种机翼折叠机构。

背景技术

在军事作业中，如果有一种能够快速响应，在短时间内发射，并对目标进行近距离侦查和攻击的无人机，将有利于把握战机，从而极大程度地降低作战损失；在搜救工作中，也强调获取信息的速度和准确性，民用和科研领域，效率也同样至关重要。因此，迫切地需要一种储存运输方便，发射回收简单快捷的无人机系统。

现有的无人机通常设计为可拆卸式，在发射之前需要组装，发射耗时长。也有少数折叠式无人飞行器，如美国“Quicklook”榴弹炮射无人机，炮射广域侦察弹(WASP)，LOCASS一次性炮射巡飞弹等，其折叠机翼的实现方式主要有三种：一、折叠后可以并列在机身上表面或下表面的刚性机翼：如美国炮射广域侦察弹(WASP)。该方案要求机翼弦长小于机身宽度的1/2，机翼面积受到制约，导致较高的翼载荷和失速速度，不适合对低速性能有较高要求的飞机；二、折叠后可以重叠在机身上表面或下表面的刚性机翼：该方案对机翼的平整度有要求，机翼上不能有鼓包或外挂载荷；三、充气式机翼：机翼在非充气状态下可以折叠并容纳进机身中，发射后充气，实现正常飞行。充气式机翼强度、刚度低，容易在弯矩下失稳；材料易老化；且一旦出现破损，整个机翼将会实效，并难以修复；难以在短时间内实现二次发射，往往用于一次性飞行器；难以在机翼上布置舵面；虽然机翼结构质量小，但需要气瓶等附加装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，以解决目前刚性折叠机翼无法满足对低速性能有较高要求的飞机、对飞机的机翼的平整度有较高要求及充气式折叠机翼强度、刚度低，容易在弯矩下失稳；材料易老化的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述机构包括机翼翼梁、机翼安装架、转轴、转轴安装座、锁定装置和展开作动装置，机翼翼梁装在机翼安装架上，转轴的一端与机翼安装架固定，转轴的另一端穿过转轴安装座与展开作动装置传动连接，且转轴与转轴安装座转动连接，转轴安装座上装有用于锁定转轴的锁定装置，在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系，转轴的方向向量为：

其中机翼上反角、后掠角和安装角分别为η、β、

y＝100·cosα·cosη，z＝100·cosα·(1+sinη)，转轴安装座固装在机身上，机翼安装架绕转轴的轴线旋转角度为

$\arccos \left(\frac{\frac{y\·k}{z}-1}{\sqrt{(1+\frac{y^2}{z^2})\·(i^2+k^2+1)}}\right)$

其中：

$k=-\frac{x\·i+y}{z}.$

本发明具有以下有益效果：本发明实现了机翼的折叠，使飞机在折叠状态下可以放入体积小、外形规则的容器中储运和发射，其储存运输方便，发射过程简单快捷且对发射场地要求低；可以实现任意后掠角、上反角和安装角的折叠机翼；2.本发明对机翼弦长的限制小，弦长只需小于机身高度即可应用该发明，因此适用于低速飞行器；两翼之间不会相互干扰，所以对机翼平整度要求低，机翼上可以有鼓包或外挂载荷；3.本发明采用刚性机翼，解决了充气机翼强度、刚度低，破损后整个机翼都会失效，并难以修复的问题；采用刚性机翼，容易在机翼上布置舵面和载荷；4.本发明展开行程中机翼气动力的作用始终使机翼有向展开方向旋转的趋势，故只需要较小的驱动力矩，或只在展开初期施与一个小的展开扭矩就可以实现机翼的展开；展开后机翼被锁定装置固定，将不会再发生折叠，因此可以实现倒飞等常规固定翼飞机所具有的全部飞行功能。

附图说明

图1为飞机机翼在折叠状态下的整体外形图；图2为飞机机翼在展开状态下的整体外形图；图3为本发明结构示意图；图4为锁定装置示意图，图5是具体实施例锁定装置结构示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的所述机构包括机翼翼梁1、机翼安装架2、转轴3、转轴安装座4、锁定装置5和展开作动装置6，机翼翼梁1装在机翼安装架2上，转轴3的一端与机翼安装架2固定，转轴3的另一端穿过转轴安装座4与展开作动装置6传动连接，且转轴3与转轴安装座4转动连接，转轴安装座4上装有用于锁定转轴的锁定装置5，其特征在于在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系，转轴3的方向向量为：

其中机翼上反角、后掠角和安装角分别为η、β、

y＝100·cosα·cos η，z＝100·cosα·(1+sin η)，

转轴安装座4固装在机身上，机翼安装架2绕转轴3的轴线旋转角度为

$\arccos \left(\frac{\frac{y\·k}{z}-1}{\sqrt{(1+\frac{y^2}{z^2})\·(i^2+k^2+1)}}\right)$

其中：

$k=-\frac{x\·i+y}{z}.$

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的上反角η为3°、后掠角β为0°和安装角

为2°时，转轴3在以飞机飞行方向为x轴负方向，竖直向上方向为z轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(-105.1，99.7，108.8)，此结构适用于低速、平直翼的飞行器。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的上反角η为0°、后掠角β为50°和安装角

为1°时，转轴3在转轴3在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(35.6，100.0，100.6)，此结构适用于中速、略有后掠角的飞行器。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的上反角η为4°、后掠角β为15°和安装角

为0°时，转轴3在转轴3在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(14.0，99.5，106.7)，此结构适用于高速、高机动性的飞行器。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施例：

机翼折叠状态下的整体外形，如图1所示，机身7通过展开作动机构6与机翼8连接，展开作动装置6通过转轴3带动机翼安装架旋转148°6’，以实现上反角η为5°、后掠角β为45°和安装角

为3°时，机翼8的展开，如图2。

本发明在机翼8与机身7之间设置的折叠机构包括机翼翼梁1、机翼安装架2、转轴3、转轴安装座4、锁定装置5和展开作动装置6，机翼翼梁1装在机翼安装架2上，转轴3的一端与机翼安装架2固定，转轴3的另一端穿过转轴安装座4与展开作动装置6传动连接，且转轴3与转轴安装座4转动连接，转轴安装座4上装有用于锁定转轴的锁定装置5，其中展开作动装置6为舵机，如辉盛MG995舵机，该舵机适用于小型无人机，所述转轴为舵机的输出轴，锁定装置5能够在机翼安装架2到达展开行程末端时锁定其位置，使机翼无法继续向展开方向或折叠方向转动。

如图3和图5，锁定装置5由耳片9、锁舌10和弹簧12构成，耳片9固定在转轴3上，耳片9上设有与锁舌10相对应的通孔11，折叠机构由折叠状态变为展开状态时，转轴3在转轴安装座4中转动，耳片9将锁舌10压入凹槽13中，直至折叠机构到达完全展开状态，通孔11处于锁舌10上方，锁舌10受弹簧12作用弹出，进入通孔11中，至此折叠机构被完全锁定，确保了飞行期间飞机气动外形的稳定。

Claims (4)

1.一种适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，所述机构包括机翼翼梁(1)、机翼安装架(2)、转轴(3)、转轴安装座(4)、锁定装置(5)和展开作动装置(6)，机翼翼梁(1)装在机翼安装架(2)上，转轴(3)的一端与机翼安装架(2)固定，转轴(3)的另一端穿过转轴安装座(4)与展开作动装置(6)传动连接，且转轴(3)与转轴安装座(4)转动连接，转轴安装座(4)上装有用于锁定转轴的锁定装置(5)，其特征在于在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系，转轴(3)的方向向量为：

其中机翼上反角、后掠角和安装角分别为η、β、

y＝100·cos α·cos η，z＝100·cos·(1+sin η)，转轴安装座(4)固装在机身上，机翼安装架(2)绕转轴(3)的轴线旋转角度为

$\arccos \left(\frac{\frac{y\·k}{z}-1}{\sqrt{(1+\frac{y^2}{z^2})\·(i^2+k^2+1)}}\right)$

其中：

$k=-\frac{x\·i+y}{z}.$

2.根据权利要求1所述适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，其特征在于当上反角(η)为3°、后掠角(β)为0°和安装角

为2°时，转轴(3)在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(105.1，99.7，108.8)。

3.根据权利要求1所述适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，其特征在于当上反角(η)为0°、后掠角(β)为50°和安装角

为1°时，转轴(3)在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(35.6，100.0，100.6)。

4.根据权利要求1所述适用于任意角度折叠机翼的机翼折叠机构，其特征在于上当反角(η)为4°、后掠角(β)为15°和安装角

为0°时，转轴(3)在以沿机身轴线且指向飞机前方的方向为x轴正方向，沿两翼翼尖连线且指向飞机左侧的方向为y轴正方向的空间直角坐标系中的方向向量为(14.0，99.5，106.7)。

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