CN102390229A - 潜水飞机机翼变换机构 - Google Patents

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王云
刘伟
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Abstract

一种潜水飞机机翼变换机构，机身内连有电机，电机连接螺杆，螺杆在机身的中心与机身纵轴平行，螺杆上连有滑块，滑块上刚性连接上机翼后梁内段，机翼后梁内段通过转轴连接机翼后梁外段，机翼前梁与机翼后梁平行，机翼前梁内段连接机身壁，机翼前梁的外端部和机翼后梁的外端部通过前半段翼肋和后半段翼肋连接。本发明的技术效果是：采用布置在机身下方的对称翼型的水翼在潜水时可以产生向下的升力从而保证潜水飞机潜水的要求，在水面起飞时它还可以起滑橇式起落架的作用。

Description

潜水飞机机翼变换机构
技术领域
 本发明涉及一种机翼变换机构，尤其涉及一种潜水飞机机翼变换机构。
背景技术
潜水飞机是一种既能在空气中飞行又能在水下潜行的航空航海器。潜水飞机这个概念最早在第二次世界大战期间就被人们提出来了，由于当时的技术条件未能攻克潜水飞机的关键难点。19世纪60年代美国研制出了世界上第一架潜水飞机，飞行员驾驶他完成了试飞任务，虽然他实现了潜水和飞行两种运行模式，但由于未能很好的解决材料、机翼等关键问题使他的技术参数达不到海军的要求从而被迫停止研究。最近美国先期计划局重新提出了潜水飞机的方案，他们总结了潜水飞机研制的关键难点，其中很重要的一点就是机翼的问题。
潜水飞机机翼存在以下难点；
第一，潜水飞机飞行时需要机翼产生向上的升力来保证飞机的飞行要求，而在潜水时由于整架密闭的潜水飞机要制作的尽量轻，密度比水小，不能依靠自身的重力沉下去，这就需要机翼产生一个向下的升力来使飞机沉下去，所以潜水飞机在潜行时机翼需要产生向下的升力。
第二，众所周知空气和水的密度相差数百倍，所以潜水飞机在空气中飞行时需要很大的机翼来产生足够大的升力保证飞机飞起来，而潜水时只需要相对很小的机翼就能使潜水飞机潜下去。并且过大的机翼在水下会使潜水飞机的阻力显著增大。由以上可以看出潜水飞机机翼存在飞行和潜水模式下机翼升力方向相反、机翼面积相差大，阻力特性变化大的难点。
由于潜水飞机机翼相对较大，如果采用普通的硬式伸缩机翼将使飞机机身的横向尺寸很大才能容下收缩后的机翼，这样不利于潜水飞机水下航行。而采用普通的折叠机翼的方式时，飞机的横截面积并没有减小，水下潜行时阻力过大。采用普通的充气机翼时虽然可以有效的解决机翼的收缩问题，但是其蒙皮刚度有限能承受的空气速压很小不能满足潜水飞机的飞行要求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种潜水飞机机翼变换机构，收缩后体积和浸湿面积足够小伸展后机翼蒙皮刚度足够大，水下航行时可以产生向下升力的机翼，从而保证潜水飞机潜水和飞行的要求。
本发明是这样来实现的，它包括机身、电机、螺杆、滑块、机翼后梁转轴、机翼后梁、机翼前梁、翼肋前梁转轴、后半段翼肋,其特征是机身内连有电机，电机连接螺杆，螺杆在机身的中心与机身纵轴平行，螺杆上连有滑块，滑块上刚性连接上机翼后梁内段，机翼后梁内段通过转轴连接机翼后梁外段，机翼前梁与机翼后梁平行，机翼前梁内段连接机身壁，机翼前梁的外端部和机翼后梁的外端部通过前半段翼肋和后半段翼肋连接。
本发明的技术效果是：1、机翼前半段采用总体硬壳的机构形式，可以有效提高潜水飞机机翼的最大速压，克服软式机翼蒙皮刚度小从而使飞行速度小的问题。2、机翼后半段采用软式蒙皮的形式，通过收放机构可以方便的改变机翼面积大小便于机翼的收放。3、采用可以向后转折90°的机翼横梁来收放机翼的方式，可以使潜水飞机水下航行时机翼的迎水面积大大减小，解决机翼在水下阻力大的问题。4、采用布置在机身下方的对称翼型的水翼在潜水时可以产生向下的升力从而保证潜水飞机潜水的要求，在水面起飞时它还可以起滑橇式起落架的作用。
附图说明
图1为机翼前后分段结构图。
图2为飞行模式下潜水飞机机翼变换机构结构图。
图3为潜水模式下潜水飞机机翼变换机构结构图。
图中：1后半段翼肋、2机翼前梁、3机翼后梁、4螺杆、5滑块、6电机、7前半段硬壳翼肋、8翼肋前梁转轴、9翼肋后梁转轴、10、机翼前梁转轴 11、机翼后梁转轴 12水翼。
具体实施方式
图中1为通过前后两根转轴固定在前后翼梁上的后半段翼肋，通过转轴它可以在水平面内相对翼梁转动。
图中2为固定在机身上的机翼前主梁，在其与机身相交的翼跟处有一个z轴方向的转轴将机翼横梁分成内外两段，翼梁外段可绕转轴转动90度，转动完成后翼梁与机身纵轴平行。
图中3为固定在机身上的机翼后主梁，在其与机身相交靠里的翼跟处有一个z轴方向的转轴将机翼横梁分成内外两段，翼梁外段和机翼前梁一起可绕转轴转动90度，转动完成后翼梁与机身纵轴平行。
图中4为螺杆，它和滑块5一起组成丝杆滑块机构，通过的螺杆转动滑块可在螺杆上前后运动，当螺杆停止转动时滑块就被自动限制在它停止的位置，而完成了自锁的功能。
图中5为滑块，滑块通过转轴与机翼后梁连接在一起，通过滑块的前后运动可以驱动机翼后梁绕滑块上的转轴转动，从而实现机翼的收放运动。
图中6为带动螺杆转动的机翼收放主电机。
图中7为机翼前半段硬壳式翼肋，整个前半段机翼固定在机翼前梁上随机翼前梁一起转动当它向后转动90°后迎水面积大为减小。
图中8为翼肋连接在前梁上的转轴，通过该转轴和转轴9翼肋可以相对翼梁转动。
图中9为翼肋连接在后梁上的转轴，它的作用和转轴8是一样的。
图中10为机翼前梁转轴，它固定在机身上转动范围为90°，机翼前梁可绕该转轴向后旋转90°。
图中11为机翼后梁转轴，它固定在滑块5上，随滑块一起前后转动，机翼后梁可绕该转轴转动。
图中12为潜水飞机水翼，它采用的是对称翼型，在攻角为正时产生向上的升力，攻角为负时产生向下的升力。它位于机身下通过差动转动在飞机飞行时可以充当副翼的作用，在飞机起降时可以充当起落架的作用。
潜水飞机机翼及其变换机构工作过程可分为：
1机翼向前展开——2机翼向后收缩。现结合图1、2、3来说明本发明是如何工作的。
如图3假设机翼原始状态为潜水模式，即翼梁与机身纵轴平行。
1、机翼向前展开：机翼收放电机带动螺杆转动，驱动滑块5向后运动，并带动后翼梁一起运动，后翼梁在转轴11处形成逆时针力矩使后翼梁向前转动，通过后半段翼肋1和转轴8、9的作用后翼梁带动前梁一起向前转动，直到翼梁转到图2所示位置电机6停止转动，滑块停止在螺杆上保持机翼展开后的位置不动完成自锁功能。至此机翼从潜水模式向飞行模式转变完成；
2、机翼向后收缩：机翼收放电机带动螺杆转动，驱动滑块5向前运动，并带动后翼梁一起运动，后翼梁在转轴11处形成顺时针力矩使后翼梁向前转动，通过后半段翼肋1和转轴8、9的作用后翼梁带动前梁一起向后转动，直到翼梁转到图3所示位置电机6停止转动，滑块停止在螺杆上保持机翼收起后的位置不动完成自锁功能。至此机翼从飞行模式向潜水模式转变完成；
潜水飞机在水下潜行时，主机翼处于收缩状态，横截面积比伸展状态大大减小，位于机身下方的水翼通过舵机转动到负攻角状态，产生向下的升力，使潜水飞机保持在水下。
潜水飞机在飞行时机翼伸展开，机翼面积增大，同时机翼前段的硬壳蒙皮能够承受比较大的速压，从而保证潜水飞机飞行要求。
根据本发明的潜水飞机机翼及其变换机构可以很好的解决潜水飞机潜水和飞行模式机翼升力方向相反，机翼面积变化大，以及大机翼带来的大阻力的问题。

Claims (1)

1. 一种潜水飞机机翼变换机构，它包括机身、电机、螺杆、滑块、机翼后梁转轴、机翼后梁、机翼前梁、翼肋前梁转轴、后半段翼肋,其特征是机身内连有电机，电机连接螺杆，螺杆在机身的中心与机身纵轴平行，螺杆上连有滑块，滑块上刚性连接上机翼后梁内段，机翼后梁内段通过转轴连接机翼后梁外段，机翼前梁与机翼后梁平行，机翼前梁内段连接机身壁，机翼前梁的外端部和机翼后梁的外端部通过前半段翼肋和后半段翼肋连接。
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