CN102686478B - 变形板结构的适应性结构芯及其配置方法 - Google Patents

Abstract

适应性结构芯包括以重复图案排列的多个芯构件、多个芯构件上设置的多个致动器附接点以及接合多个致动器附接点的至少一个致动器。

Description

变形板结构的适应性结构芯及其配置方法

技术领域

本公开涉及适用于空气动力学应用的变形板（morphing panel）结构。尤其是，该公开涉及适用于航空航天和其他应用的变形板结构的适应性结构芯。

背景技术

变形板结构可以被用于空气动力学应用，其中大的压力和温度梯度或负载会施加于机翼或其他表面上。变形板结构的空气动力学特性需要在结构的柔性和支撑能力之间有微妙的平衡。因此，理想的是，适用于空气动力学应用的变形板结构耐平面外弯曲或挠曲变形同时保持可顺从于平面内变形。

需要变形板结构的适应性结构芯以便促进该结构耐平面外弯曲或挠曲变形同时使得能够具有平面内变形。

发明内容

本公开大体针对变形板结构的适应性结构芯，其促进该结构耐平面外弯曲或挠曲变形，同时使得结构能够平面内变形。适应性结构芯的说明性实施例包括多个以重复图案排列的芯构件、在多个芯构件上设置的多个致动器附接点以及接合多个致动器附接点的至少一个致动器。

在某些实施例中，适应性结构芯可包括：以芯单元的重复图案排列的多个芯构件，每个芯单元有其单元空间；在单元空间内多个芯构件上设置的多个致动器附接点；设置在单元空间内的并接合多个致动器附接点中第一对的第一致动器；以及设置在单元空间内的并接合多个致动器附接点中第二对的第二致动器。

该公开通常进一步针对适应性结构芯方法。该方法的说明性实施例包括提供多个芯构件、以重复图案排列多个芯构件以及在多个芯构件 上设置多个致动器附接点。

在某些实施例中，变形板结构的适应性结构芯可包括：以芯单元的平面重复图案排列的多个交叉芯构件，每个芯单元具有单元空间及面对单元空间的多个单元壁；被设置在单元空间内多个芯构件上的多个致动器附接开口；单元空间内对角设置并接合多个致动器附接点中第一对的第一致动器；以及单元空间内对角设置并接合多个致动器附接点中第二对的第二致动器。第一致动器和第二致动器中的每一个均适于以合作方式和对抗方式中的一种选定方式将力施加在单元壁上。

在某些实施例中，适应性结构芯方法可包括：提供多个芯构件；通过以重复图案排列多个芯构件来形成适应性结构芯；在多个芯构件上设置多个致动器附接点；提供多个致动器；将致动器附接到芯构件上的致动器附接点；在多个芯构件上设置至少一个复合面板；通过以合作方式操作致动器来改变适应性结构芯的形状；以及通过以对抗方式操作致动器来加强适应性结构芯。

用于变形板结构的适应性结构芯，其包括：以重复图案排列的多个芯构件；在多个芯构件上设置的多个致动器附接点；以及接合多个致动器附接点的至少一个致动器。

适应性结构芯，其中多个芯构件被排列成平面重复图案。

适应性结构芯，其中重复图案包括菱形图案。

适应性结构芯，其中重复图案包括平行四边形图案。

适应性结构芯，其中多个芯构件限定多个芯单元，每个芯单元有多个单元壁。

适应性结构芯，其中多个致动器附接点包括在每个芯单元的多个单元壁中的对置壁上设置的一对致动器附接点。

适应性结构芯，其中多个致动器附接点中的每个附接点均包括致动器附接开口。

适应性结构芯，进一步包括附接到多个芯单元中每个芯单元的多个单元壁中的对置壁的多个致动器。

适应性结构芯，其中多个致动器中的每个致动器均经配置以合作方式施加力于单元壁上。

适应性结构芯，其中多个致动器中的每个致动器均经配置以对抗方 式施加力于单元壁上。

适应性结构芯，其中多个芯构件包括多个金属芯构件。

适应性结构芯，其中多个芯构件包括多个复合芯构件。

另一种用于变形板结构的适应性结构芯，包括：以芯单元的重复图案排列的多个芯构件，每个芯单元有单元空间；在单元空间内的多个芯构件上设置的多个致动器附接点；在单元空间内设置并接合多个致动器附接点中第一对的第一致动器；以及在单元空间内设置并接合多个致动器附接点中第二对的第二致动器。

另一种适应性结构芯，其中第一致动器和第二致动器在单元空间内以对角取向布置。

另一种适应性结构芯，其中第一致动器和第二致动器在单元空间内以相互交叉关系布置。

另一种适应性结构芯，其中多个芯构件以交叉平面重复图案排列。

一种适应性结构芯方法，其包括：提供多个芯构件；以重复图案排列多个芯构件；以及在多个芯构件上设置多个致动器附接点。

适应性结构芯方法，其中以重复图案排列多个芯构件包括将多个芯构件排列到多个带有多个单元壁的芯单元内，其中在多个芯构件上设置多个致动器附接点包括在多个单元壁中的对置壁上相应地设置附接点。

适应性结构芯方法，进一步包括在多个芯单元中的每个芯单元内设置一对致动器且将这对致动器相应地附接到附接点。

适应性结构芯方法，进一步包括在多个芯构件上的至少一个复合面板。

用于变形板结构的又一适应性结构芯，包括：以芯单元的平面重复图案排列的多个交叉芯构件，每个芯单元有单元空间和面向单元空间的多个单元壁；在单元空间内的多个芯构件内设置的多个致动器附接开口；在单元空间内对角地设置并接合多个致动器附接点中第一对的第一致动器；在单元空间内对角地设置并接合多个致动器附接点中第二对的第二致动器；以及第一致动器和第二致动器中的每个致动器均适于以合作方式和对抗方式中的一种选定方式施加力于单元壁上。

另一种适应性结构芯方法，其包括：提供多个芯构件；通过以重复图案排列多个芯构件来形成适应性结构芯；在多个芯构件上设置多个致 动器附接点；提供多个致动器；将致动器附接到芯构件上的致动器附接点；在多个芯构件上设置至少一个复合面板；通过以合作方式操作致动器来改变适应性结构芯的形状；以及通过以对抗方式操作致动器来加强适应性结构芯。

一种调整变形板的结构芯的方法，其包括：提供带有多个芯单元的适应性结构芯；在适应性结构芯的芯单元内设置至少一个致动器；以及通过致动至少一个致动器来调整适应性结构芯。

调整变形板的结构芯的方法，其中通过致动至少一个致动器来调整适应性结构芯包括以对抗方式致动至少一个致动器来加强芯单元。

调整变形板的结构芯的方法，其中通过致动至少一个致动器来调整适应性结构芯包括以合作方式致动至少一个致动器来改变芯单元的形状。

调整变形板的结构芯的方法，其中提供带有多个芯单元的适应性结构芯包括提供带有多个交叉芯构件的适应性结构芯，其中芯单元由芯构件限定。

调整变形板的结构芯的方法，其中在适应性结构芯的芯单元内设置至少一个致动器包括将至少一个致动器附接到芯构件。

调整变形板的结构芯的方法，其中在适应性结构芯的芯单元内设置至少一个致动器包括在芯单元中的每一个芯单元内相对彼此以对角且相互关系设置一对致动器。

本公开通常进一步针对调整变形板结构的结构芯的方法。该方法的说明性实施例包括：提供带有多个芯单元的适应性结构芯，在适应性结构芯的芯单元内设置至少一个致动器，以及通过致动所述至少一个致动器来调整该适应性结构芯。

附图说明

图1示出利用适应性结构芯实施例的变形板结构截面图。

图2示出适应性结构芯实施例部分截面透视图，其中在芯中多个芯单元中的每个芯单元内设置致动器附接点。

图3示出适应性结构芯实施例截面俯视图，特别是示出适应性结构芯中多个芯单元中的每个芯单元内的致动器的示例取向，其中一个致动器以实线示出，另一个以虚线示出。

图4示出适应性结构芯实施例的芯单元俯视图，特别是示出致动器以合作方式操作以引起芯形状的改变。

图5示出适应性结构芯实施例的芯单元俯视图，特别是示出致动器以对抗方式操作以引起芯的加强。

图6示出一个示意图，其示出由每个芯单元内的致动器向适应性结构芯实施例中的每个芯单元施加的应力和应变。

图6A示出适应性结构芯的平面重复结构的菱形几何构造。

图6B示出适应性结构芯的平面重复结构的平行四边形几何构造。

图6C示出排列成酒瓶箱构造（wine bottle case configuration）的一对芯构件的截面俯视图。

图6D示出以互锁构造相互附接的一对芯构件的截面俯视图。

图6E示出相互粘附的一对芯构件的截面俯视图。

图6F示出通过焊接相互附接的一对芯构件的截面俯视图。

图6G示出通过粘结（bonding）相互附接的一对芯构件的截面俯视图。

图6H示出通过铜焊相互附接的一对芯构件的截面俯视图。

图6I示出适应性结构芯的实施例的芯单元的框图。

图7示出一个示意图，其示出被连接到适应性结构芯的实施例的致动器控制系统。

图8示出一个线图，其示出125psi时的第一致动器的差异增压对比10psi时的第二致动器的差异增压，其产生13.9N/mm刚度。

图9示出一个线图，其示出125psi时的第一致动器的差异增压对比125psi时的第二致动器的差异增压，其产生19.4N/mm刚度。

图10示出一个绘图，其示出其一部分是适应性结构芯的变形板的实施例中的差异性的平面内扭曲变形能力。

图11示出一个绘图，其示出其一部分是适应性结构芯的变形板的实施例中的差异性的平面内剪切变形能力。

图12示出带有利用适应性结构芯实施例的飞机蒙皮的示例性飞机的透视图。

图13示出有效半展扭转刚度GJ作为有效飞机蒙皮弹性模量和飞机蒙皮厚度的函数的轮廓图。

图14示出适应性结构芯方法的实施例的流程图。

图14A示出调整变形板结构的结构芯的方法的流程图。

图15示出变形板结构透视图。

图16示出适用于如图15所示的变形板结构的适应性结构芯的部分截面的透视图。

图17示出如图16所示的适应性结构芯的透视图，其中在该适应性结构芯的芯单元内设置McKibben致动器。

图18示出飞机生产和服役方法的流程图。

图19示出飞机的框图。

具体实施方式

以下详细描述实际上仅仅是示范性的，而不是为了限制描述的实施例或描述实施例的应用和用途。如这里所用的，词“示范性的”或“说明性的”是指“作为一个例子、示例或图释”。任何这里描述的作为“示范性的”或“说明性的”实施方式不必被解读为相对其他实施方式是优选的或有利的。所有下面描述的实施方式是让本领域的技术人员能够实践该公开而设置的示范性实施方式，不是为了限制本发明权利要求范围。而且，没有意图对存在于上述技术领域、背景技术、发明内容或下面的具体实施方式中的任何表述或暗示的理论约束。

首先参考图1-7，用于变形板结构的适应性结构芯的一个说明性实施例，以下被称为适应性结构芯，其通常用附图标记1表示。如图1所示，在一些应用中，适应性结构芯1可以作为变形板结构28的一部分。正如下文所描述的，适应性结构芯1适于加强变形板结构28或改变变形板结构28的形状。在适应性结构芯1上可设置至少一个复合面板29。在一些实施例中，适应性结构芯1可以被夹在一对复合面板29之间，如图1所示。变形板结构28可以顺从于各种应用。在一些应用中，变形板结构28可以是飞机94的机翼蒙皮40的一部分（图19）。变形板结构28可以顺从于其他应用，包括但不限于翼梢、舱门、可变大小的机舱、稳定翼、控制表面以及涡轮机入口和出口喷嘴，以及非航空航天的应用。

如图2和图3所示，适应性结构芯1可以包括多个芯构件3，例如但不限于，适应性结构芯1可以是金属的或复合材料的。在一些实施例中， 适应性结构芯1可以被构造成网状构造，其中芯构件3在芯构件接头5处交叉（图3）。如图6A和图6B所示，适应性结构芯1可以是菱形42a（图6A）或平行四边形42b（图6B）几何构造的平面重复组件结构42。多个芯单元2（每个均具有单元空间6）可以由交叉芯构件3限定并被限定在其之间。芯构件3可以具有芯壁4，其面对每个芯单元2的芯空间6。

芯构件3可以由一系列叠层或平纹织物制成或作为沿着扩展条在狭窄的周期性位置连结的一系列扩展条。如图6C所示，在一些实施例中，芯构件3可以被构造为“酒箱隔间”44（竖直交错条带）。芯构件3可以互锁46（图6D）、粘附47（图6E）、焊接48（图6F）、粘结（bonded）49（图6G）、铜焊50（图6H）和/或其他方式彼此附接。适应性结构芯1可以经由例如但不限于机加工、激光切割、水射切割、EDM或蚀刻由例如但不限于金属合金或复合材料制造为整块或可组装部分。对复合芯构件3而言，可以用激光切割或水射切割来切割条带或整块芯。各种现有织物层置和树脂渗透技术可以用于制造小型芯卷或芯结构的可组装部分。

如图2和图6I所示，在一些实施例中，可以在芯构件3中设置致动器附接点8以便促进致动器12、12a和/或传感器、电缆或其他功能性配件（未显示）和芯构件3的附接，从而提供在那些配件和适应性结构芯1之间的机械连接。在一些实施例中，致动器附接点8可以是设置在芯构件3中的开口，如图2所示。在一些实施例中，第一致动器12可以在每个芯单元2的单元空间6内定向成第一对角取向。第二致动器12a可以在每个芯单元2的单元空间6内定向成第二对角取向，并相对于第一致动器12呈交叉关系。在其他实施例中，致动器12、12a的替换性取向是可能的。

在一些实施例中，致动器12、12a可以是但不限于：形状记忆镍钛合金丝；磁致伸缩Galfeno棒，微型气动或液压McKibben致动器，微型超声波压电电机或电致伸缩PVDF聚合物条带。每个致动器12、12a相对于控制/原动作用力信号均可以是离散的或是连续的。为有助于构造、减少控制复杂性以及减少重量和体积，致动器12、12a可以连续穿越适应性结构芯1中的许多芯单元2。例如但不限于，致动器附接点8（图2）可以是在不影响适应性结构芯1的剪切强度的情况下在节点处或沿芯构 件3的其他位置处用于插入致动器、传感器或电缆的孔或间隙。在一些实施例中，McKibben致动器12可以被组装到芯节点5处的致动器附接点8内，从而建立和适应性结构芯1的机械连接，但是每个致动器12、12a的管件（未示出）连续穿过致动器附接点8，使得致动器12、12a能够移动流体。气动或液压McKibben致动器12、12a或非液压致动器12、12a，例如但不限于，可以流体地（fluidically）沿着许多芯单元2以单行（或一个致动器方向）、多行连续或甚至在适应性结构芯1的行和列之间（两个致动器方向）连续。这使得远程流体阀调（未显示）和分配歧管（未显示）成为可能。在安装致动器12、12a和/或其他配件后，复合面板29可以通过粘结、焊接、铜焊和/或其他附接技术被附接到适应性结构芯1来制作变形板结构28（图1）。

致动器12、12a可以通过气体或不可压缩的或基本不可压缩的液压工作流体来操作。在一些实施例中，应变传感器（未显示）可以被嵌入变形板结构28（图1）的复合面板29内。应变传感器可以反馈到致动器控制系统20的控制软件内（图7）并且可以用于控制阀门和泵的液压控制致动器。

致动器12、12a可以以如下方式分布在适应性结构芯1的芯单元2中，即以便优化不同性能值，比如刚度、位移、重量、控制机构能量、制作便利性等。如图7所示，在一些实施例中，远程致动器控制系统20可以被连接到每个致动器12、12a（图6）。通过适当地设计致动器控制系统20到分布式致动器12、12a的连接性，致动器12、12a之间可能存在差异化控制。这种差异化控制可以包括操作处于不同取向、空间区域（机翼内侧对外侧位置或者机翼后缘对前缘位置）或不同致动器状态（初始位置、剩余使用寿命等）的致动器12、12a。当致动器12、12a在芯单元2内以不同取向被连接和操作时，能够实现合作构造以改变芯单元2的形状，如图4所示，其中芯单元2的原始形状用虚线显示，改变后的形状用实线显示。可替代地，致动器12、12a能够以对抗构造操作以加强芯单元2，如图5所示。当以图4所示对抗构造操作致动器12、12a时，芯单元2的形状可以保持不变而每个芯单元2的芯构件3可以被加强。

在图6中，示出一个示意图，其示出了由在每个芯单元2内的致动 器12、12a向适应性结构芯实施例中的每个芯单元2施加的应力14和应变15。芯单元2可以被设计为使得致动器12、12a以加固适应性结构芯1的屈从方向/顺从方向14、15的位置被附接。当在不同取向的致动器12、12a以合作方式54（比如推-拉54）被致动时，如图4所示，则变形机制14、15可以导致芯单元2和适应性结构芯1（图3）改变形状。相反地，当致动器12、12a以对抗方式55（比如拉-拉55）被致动时，如图5所示，则由于致动器12、12a的竞争行为会阻挡变形机制14、15，从而加强适应性结构芯1。

使用形成菱形42a（图6A）或平行四边形42b（图6B）的四个静态压缩构件（C4）以及对角跨过平行四边形的两个拉伸致动构件（T2）对对角致动的芯组件单元的几何学构造限定可以由如下方程式（I）、方程式（II）和方程式（II）表示。在张拉整体式术语中，这种构造被称作C4T2。其他张拉整体式形式可以适用于平面致动模式。方程式（I）是表示了根据致动器设计变量由每个致动器12、12a产生的截面积标准化作用力的应力方程式。方程式（II）代表了基于芯设计变量的单向动态应变。

方程式1：σ_McKibben1＝(P+δP)[3/tan²(α₁₀)(1-Kε)²-1/sin²(α₁₀)]

方程式2：

ε₁=ΔL₁/L₁₀=2s[sin(∏/4-Δθ_design/2+δθ)-sin(∏/4-Δθ_design/2)]/2s sin(∏/4-Δθ_design/2)

基于上面的方程式（I）和（II），致动器12、12a和芯单元2的应变和应力模型可以用于计算致动器和对抗构造的刚度。对于给定的输入δ、P和δP，致动器12、12a施加于芯单元2的最终应力和应变可以被计算出来。当致动器12、12a置于芯单元2中时，由致动器12、12a产生的应变14和应力15的动态关系可以被用于计算有效致动模量，该有效致动模量是当芯单元2在致动器12、12a的不同增压等级时承受角扰动时应力14对应变15的比值，依据下面的方程式（III）：

方程式3：E_McKibben，1=σ_McKibben，1/ε₁，E_McKibben，2=σ_McKibben，2/ε₂

如果没有产生额外的芯刚度损失，则对抗致动配置的有效模量可以 由两个致动器12、12a的并行贡献确定。因此，两个致动器12、12a的总有效模量可以由方程式4表示：

方程式4:E_actuator=E_McKibben，1+E_McKibben，2

可以通过预加载来张紧芯单元2的芯构件3。在合作致动期间，一个致动器12、12a的收缩（因此增加的增压，+δP）会伴随着另一个致动器12、12a的扩张（轻微的减压，-δP）。以此方式，虽然在同时致动时每个McKibben致动器12、12a的刚度会发生改变，但他们的刚度变化会相互弥补，并且有效刚度会保持相对恒定于给定偏置增压P。可是，为了针对给定偏置增压P轻微地增加刚度，两个致动器12、12a都会轻微地增加增压+δP从而保持目前的位置。这会运动学地锁定致动器12、12a附接芯构件3的节点5，从而等比于2δP/P增加目前的致动器刚度。

在一些应用中，适应性结构芯1可以是用于制作飞机机翼上的飞机蒙皮和飞机其他表面的变形板结构28（图1）的一部分。致动器12、12a可以以如下方式被附接到适应性结构芯1的芯单元2，即以便加固变形板结构28的屈从方向/顺从方向（或机制）。因此，当致动器12、12a以如图4所示的合作方式54（比如推-拉54）被致动时，每个芯单元2且因此适应性结构芯1会改变形状，如以虚线和实线所指示的芯单元2的差异。这会诱使飞机机翼或其他表面在飞机起飞前、后或期间发生所希望的形态变化。当致动器12、12a以如图5所示的对抗方式55（比如拉-拉55）被致动时，由于致动器12、12a的竞争行为阻碍了变形机制14、15，从而飞机起飞前、后或期间导致了芯构件3中的自应力并加强了适应性芯结构1和飞机机翼或其他表面。适应性结构芯1是其一部分的变形板结构28可以被用于结合到定制的子结构、致动方案、感应反馈和控制系统，以便可逆和可控地将飞机机翼的形态改变成所需形状。在一些应用中，通过将致动器12、12a锁定就位并且关闭向致动器12、12a通过液压的液压泵（未显示），变形板结构1可以保持在该变形构造。在一些应用中，液压泵会停留在开动状态来维持向致动器12、12a的液压供应。适应性结构芯1可以应用于各种航空航天应用以及非航空航天应用，其中航空航天应用包括但不限于翼梢、襟翼、舱门、密封件、可变大小的机舱以及涡轮机入口和出口喷嘴。

适应性结构芯1的优点在于可以解决用于控制结构位移所需的为了气动稳定性和低能量（且由此低的致动和电源重量）的刚度。变形飞机可以增强飞行控制、续航时间以及整个飞行的应用多面性。

适应性结构芯1的厚度17（图1）可以是变形板结构28的整体厚度18的大部分，也可以是夹层面板29的厚度19的一到十倍之间，通常在0.02英寸到4英寸之间。嵌入式致动器12的直径或厚度13（图4）可以在0.01英寸到1英寸之间，长度13a（图5）可以足够短以适配在每个芯单元2内。在一些应用中，适应性结构芯1可以是0.10英寸，致动器12、12a的直径13可是0.04英寸。对于变形翼的应用，飞机蒙皮的重量和厚度可以是整个部件（例如，机翼）厚度的一小部分。在对厚度具有合理限制以充分实现如本公开上述的形状保真度的情况下，芯的单元尺寸和重复组件距离可以与芯厚度是同一数量级。

图8和图9示出适应性结构芯1的组件单元2的比例放大图，其具有对抗的致动器12、12a及相关的刚度常数（刚度=Δ力58/Δ位移59）。图8是示出线图60，其示出了125psi时第一致动器12的差异增压61对比10psi时第二致动器12a的差异增压62，其产生13.9N/mm的刚度。图9是线图64，其示出了125psi时第一致动器12的差异增压65对比125psi时第二致动器12a的差异增压66，其产生19.4N/mm的刚度。

参考紧随其后的图10和图11，显示了在适应性结构芯1的一种说明性实施例的实施方式中的变形板结构28的平面内变形能力。图10示出变形板结构28的差异平面内全局扭曲变形能力（differential in-plane global twisting deformation capability）68。结构28的屈从轴线/顺从轴线被定向成相对于翼展轴线70处于正的（逆时针）角度71和负的（顺时针）角度72，从而可逆剪切变形设计可以通过围绕整个闭合几何构造73相对于顺时针角72产生逆时针角71的差异变形，从而允许机翼在闭合机翼几何构造73内扭曲。这个形状的改变允许如图10所示的绕翼展轴线70的最终扭曲68。图11示出结构28的差异平面内剪切变形能力76。当结构28的顶部77和底部78之间对称地发生差异变形76时，会发生扫掠变化79以及翼弦和翼展中的相应微小变化。可以通过使得上述差异变形相对于面积变化平面80是镜面对称的，从而由剪切变形设计76来实现翼面中的纵横比（翼弦/曲面变化或面积变化）。

参考紧随其后的图12和图13，在一些应用中，适应性结构芯1可以用于飞机24的机翼蒙皮25。图13是有效半展扭转刚度GJ（参考图13的附图标记83）作为采用图12中适应性结构芯1的机翼25的有效蒙皮模量和蒙皮厚度84的函数的轮廓图82。研究应用要求是594Pa-m⁴。通过把飞机蒙皮25的夹层板结构85的扭曲特征和适应性结构芯1中的对抗致动86相结合，可以满足机翼蒙皮25中的扭转刚度83。

可以通过将芯构件3组装到菱形几何构造的芯单元2中且每个芯单元中有两个致动器12、12a，来制造适应性结构芯1。使用附接的流体分配歧管（未显示），利用气动或液压系统可以增压在两个取向上的致动器12、12a。独立平面自由度的数目可以直接依赖于形成的独立气动或液压回路的数目。在一些应用中，需要最少两个独立的气动或液压回路来接合剪切致动控制所需的对抗致动模式或刚度增强的模式。两个以上的独立气动或液压回路可以增加可靠性、冗余度、不同空间自由度的平面区，但可能需要更加复杂（且笨重）的硬件和软件。使两个气动或液压回路增压并且当需要剪切变形时，可以通过轻微地降压一个致动器而轻微地增压另一个致动器来实现合作致动。为了增加刚度效果，两个致动器12、12a可以不是被差异增压的，而是维持或增加其相应压力以致不发生剪切位移或变形。这可能会施加额外的压缩力在芯构件3上，从而增加了适应性结构芯1的强度和刚度。这种形式的对抗操作会促进菱形重复组件芯单元2。可以需要传感器（未显示）来验证剪切变形，以便促进操作并给软件控制系统提供反馈信号。

两个不同的致动器控制信号回路可以被附接到芯构件3，以便当被致动时芯单元2是静态不确定（所有芯构件3处于自应力状态）。控制信号可以通过电气或流体导管（比如歧管和阀门）或者被粘结到芯构件3的柔性电子线路来提供。传感器可以是压力传感器、负载传感器、位移或角度传感器或者线性或角度电位器。

参考紧随其后的图14，示出适应性结构芯方法的一种说明性实施例的流程图1400。在图1402，提供芯构件3。在块1404，通过以重复图案排列芯构件3来形成适应性结构芯1。在块1406，在芯构件3上设置致动器附接点8。在块1408，提供致动器12、12a。在块1410，致动器12、12a被附接到芯构件3上的致动器附接点8。在块1412，在适应性结构芯 1上设置至少一个复合面板29。在块1414，在一些应用中，可以通过以合作方式54操作致动器12来改变芯1的形状。在块1416，在一些应用中，可以通过以对抗方式55操作致动器12、12a来加强芯1。在一些航空应用中，飞机操作员可以针对采用芯1的机翼蒙皮25（图12）选择变形形状。飞机操作员可以操作芯1的每个芯单元2中的致动器12、12a以改变每个芯单元2的形状，如之前关于图4所描述的。芯1可以改变或变形机翼蒙皮25的形状。供应的产品可以针对操作员被制成确认机翼蒙皮25的选定形状是否符合飞机操作员所选择的形状。

参考紧随其后的图14A，示出流程图1400a，其示出了调整变形板结构的结构芯的方法。在块1402a，提供适应性结构芯1，其具有交叉芯构件3和由芯构件3限定的芯单元2。在块1404a中，在每个芯单元2中可以设置至少一个致动器12、12a。在一些实施例中，可以在每个芯单元2中相对彼此以对角且交叉的关系设置一对致动器12、12a。在块1406a，致动器12、12a可以被附接到芯构件3。在块1408a，可以通过致动器12、12a的致动54、55来调整结构芯1。致动器12、12a可以以对抗方式55被致动来加强芯单元2。致动器12、12a可以以合作方式54被致动来改变芯单元2的形状。

参考紧随其后的图15-17，图15示出说明性变形板结构31。变形板结构31可以包括如图16所示的适应性结构芯34。适应性结构芯34可以包括限定芯单元36的多行和多列的交叉芯构件35的网络。适应性结构芯34可以被安装在芯框架32中，该芯框架32可以适配到框架安装开口33内，以便有助于采用螺栓或其他紧固件（未显示）将芯框架32附接到结构（未显示）。两套McKibben致动器37可以相对彼此以交叉关系对角延伸穿过适应性结构芯34的每个芯单元36。在一些实施例中，每个McKibben致动器37可以连续穿越多个芯单元36，如图17所示。如图15所示，可以在适应性结构芯34的至少一个表面上设置复合面板38。在一些实施例中，适应性结构芯34可以被夹在被设置在适应性结构芯34的相反表面上的一对复合面板38之间。

参考紧随其后的图18和图19，本公开的实施例可用于如图18所示飞机制造和服役方法78以及如图19所示的飞机94的背景。在预生产期间，示范性方法78可以包括飞机94的规格和设计80以及原料采购82。 在生产期间，进行飞机94的部件和子组件制造84和系统整合86。此后，飞机94可以经历认证和交付88以便被置于服役90。当由客户使用时，飞机94按计划例行维护和维修92（这还可包括改进、重构、翻新等等）。

方法78中的每一个过程均可以由系统集成商、第三方和/或操作者（例如，客户）来实现或执行。用于本描述目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的卖方、分包商及供应商；以及操作者可能是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。

如图19所示，由示范性方法78生产的飞机94可以包括带有多个系统96和一个内部100的机身98。高级系统96的例子包括一个或更多个推进系统102、电气系统104、液压系统106以及环境系统108。可包括任何数量的其他系统。虽然显示的是航空的例子，但是本发明的原理可应用于其他行业，例如汽车工业。机翼蒙皮40可以被设置在机身98上。至少一个变形板结构28可以被结合到飞机蒙皮40中。

在这里体现的设备可使用在生产和服役方法78的任何一个或更多个阶段。例如，对应生产过程84的部件或子组件可以以和飞机94在服役时生产的部件或子组件类似的方式被制造或建造。同样，一个或更多个设备实施例可用在生产阶段84和86，例如通过大大加快飞机94的组装并减少飞机94的成本。类似地，一个或更多个设备实施例可用在飞机94服役时，例如但不限于，维护和维修92期间。

虽然本公开的实施例对照一些示范性实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当明白具体实施例用于说明目的而不是限制，仍然会有其他的变异出现。

Claims (14)

1.一种用于变形板结构的适应性结构芯，其包括：

以重复图案排列的多个芯构件，其中所述多个芯构件限定多个芯单元，每个所述芯单元均具有多个单元壁；

在所述多个芯构件上设置的多个致动器附接点；以及

接合所述多个致动器附接点的至少一个致动器，并且所述至少一个致动器连续穿过多个芯单元。

2.权利要求1所述的适应性结构芯，其中所述多个芯构件以平面重复图案被排列。

3.权利要求2所述的适应性结构芯，其中所述重复图案包括菱形图案。

4.权利要求2所述的适应性结构芯，其中所述重复图案包括平行四边形图案。

5.权利要求1所述的适应性结构芯，其中所述多个致动器附接点包括在每个所述芯单元的所述多个单元壁中的对置壁上设置的一对致动器附接点。

6.权利要求5所述的适应性结构芯，其中所述多个致动器附接点中的每个致动器附接点均包括致动器附接开口。

7.权利要求1所述的适应性结构芯，其进一步包括被附接到所述多个芯单元中的每个芯单元的所述多个单元壁中的对置壁上的多个致动器。

8.权利要求7所述的适应性结构芯，其中所述多个致动器中的每个致动器均经配置以合作方式施加力到所述单元壁上。

9.权利要求7所述的适应性结构芯，其中所述多个致动器中的每个致动器均经配置以对抗方式施加力到所述单元壁上。

10.权利要求1所述适应性结构芯，其中所述多个芯构件包括多个金属芯构件或复合芯构件。

11.一种用于配置适应性结构芯的方法，其包括：

提供多个芯构件；

以重复图案排列所述多个芯构件，其中所述多个芯构件限定多个芯单元，每个所述芯单元均具有多个单元壁；

在所述多个芯构件上设置多个致动器附接点；以及

提供接合所述多个致动器附接点的至少一个致动器，并且所述至少一个致动器连续穿过多个芯单元。

12.权利要求11所述的方法，其中所述在所述多个芯构件上设置多个致动器附接点包括相应地在所述多个单元壁中的对置壁上设置附接点。

13.权利要求12所述的方法，其进一步包括在所述多个芯单元中的每个芯单元内设置的一对致动器并相应地将该对致动器附接到所述附接点。

14.权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述多个芯构件上有至少一个复合面板。