CN103129735B - 三段双折叠翼 - Google Patents

Abstract

传统的折叠翼多采用单次折叠方式，对缩减飞行器（特别是大展弦比飞机）地面占用空间的效果有限。本发明涉及一种新型折叠翼设计，能更有效地缩减飞行器地面行驶、储放横向占用空间。本发明的三段双折叠翼分为内翼、中翼和外翼三段，通过连杆折叠机构来实现翼面两次折叠。在内翼铰链处使用扭力弹簧提供辅助力矩，改善了折叠系统的驱动性能。机翼折叠/展开运动连续平稳，翼面能实现匀速转动，控制规律简单。

Description

三段双折叠翼

技术领域:

本发明涉航空飞行器中的折叠翼设计，尤其适用于舰载机、陆空两用飞行器和飞行汽车技术领域。

技术背景：

折叠翼主要用于舰载机、导弹和无人机。目前大部分折叠翼为双段单折叠翼面，当飞行器储放时，外翼向上折起，地面横向占用空间减小。然而对于较大展弦比的飞行器及飞行汽车，翼面单次折叠后，内翼的横向尺寸仍占据较大的空间，不利于地面行驶及储放。为此，设计一种新型折叠翼来进一步缩减折叠翼飞行器地面行驶、储放占用空间。

发明内容：

本发明着眼于进一步缩减折叠翼飞行器地面行驶、储放占用空间的新型折叠翼设计。

该折叠翼分为内翼、中翼和外翼三段。机翼折叠时，中翼相对于内翼向上偏转90度，外翼相对于中翼向下偏转180度；设计采用平面连杆机构来实现机翼的两次折叠；机翼完全展开时，折叠机构埋藏于机翼内部，避免给飞行时带来附加阻力，且折叠机构未破坏机翼的外露翼面。同时采用扭转弹簧提供辅助力矩来改善折叠系统的驱动性能。

附图说明：

图1a-1c显示了根据本发明的一个实施例的三段双折叠翼的折叠方式。其中,图1a显示了机翼完全折叠时的状态，图1b显示机翼折叠运动的中间状态，图1c显示了机翼完全展开时的状态。

图2显示了根据本发明的一个实施例的三段双折叠翼的工作原理。

图3显示了根据本发明的一个实施例的辅助扭转弹簧装置的设置。

具体实施方式：

图1a-1c示意显示了根据本发明的一个实施例的三段双折叠翼的折叠方式。

图2示意显示了根据本发明的一个实施例的三段双折叠翼的工作原理。

图3显示了根据本发明的一个实施例的辅助扭转弹簧装置。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的折叠翼包括内翼（2）、中翼（4）、外翼（8）三段翼面，其中内翼（2）与机身融合。在该实施例中，采用平面连杆机构来实现翼面的两次折叠；为了保证该平面连杆机构在机翼内有足够的运动空间，该平面连杆机构被设置在翼型最大厚度所在的平面。

此三段双折叠翼包括两个平面连杆机构，且有3个自由度，通过伺服电机或液压机构（未显示）驱动三个动力摇臂（10）、（12）和（14）来实现翼面折叠。使中翼（4）相对于内翼（2）转动的第一折叠机构（1）为平面四连杆机构，动力摇臂（14）的转动，通过连杆（13）的推拉，使中翼（4）绕内翼铰链（3）转动，折叠/展开角度为90度。使外翼（8）相对于中翼（4）转动的第二折叠机构（5）包括一个复合机构，该复合机构包括两个四连杆机构，该两个四连杆机构共用中间的三角形构件（7）。其中第一动力摇臂（10）和第二动力摇臂（12）提供的力矩大小相等，方向相反，外翼（8）在反作用力下绕中翼铰链（11）相对于中翼（4）转动，折叠/展开角度为180度。

为了保证良好的传力性能，第一和第二折叠机构（1）和（5）中的各杆件的长度，处于使得机翼折叠/展开过程中的传动角不小于40度的长度范围内。

机翼折叠/展开过程中必须协调好中翼（4）和外翼（8）转动角速度的关系。如果外翼（4）在机翼折叠过程中转速过快，或机翼展开时转速过慢，会出现翼尖（9）低于机翼下表面的情况，可能造成折叠过程中翼尖（9）触地，对机翼造成冲击。反之,外翼（8）重力力臂增大，从而需要翼根驱动装置提供更多能量来克服重力做功；如果要求折叠/展开时间比较短，在上述两种情况下外翼角速度会快速变化，引起很大瞬时角加速度，对折叠运动的平稳性造成不利影响。为了避免上述不利状况发生，取外翼（8）与中翼（4）的展向长度相等，根据四连杆机构运动规律（见机械设计手册），通过控制三个动力摇臂的角速度，使得外翼（8）与中翼（4）在折叠/展开过程中做匀速转动，且转速相等；此时，图1的折叠翼运动过程等效为对心曲柄滑块机构。

由机械设计手册可知，一般形式的平面四连杆机构，从动件与原动件的角速度关系较为复杂，实现折叠翼的匀速转动需要设计专门控制系统，对系统可靠性和成本增加造成不利影响。将平面四连杆折叠机构（1）设计成平行四边形形式，将组成折叠机构（5）的两个四连杆机构亦设计成平行四边形形式。根据平行四边形的几何性质，此时从动件和主动件的角速度相等，只要匀速驱动动力摇臂（10）、（12）和（14）匀速转动就能实现机翼折叠/展开过程是匀速转动。

由于机翼展长远比折叠机构的尺寸大，在机翼折叠运动初期和展开运动末期，重力力臂较长，动力摇臂（14）需要很大转矩才能克服重力力矩。这对动力装置提出较高要求，同时可能会带来飞行器内部使用空间和质量增加的不利影响。根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，采取在内翼折叠铰链（3）处设置扭转弹簧（15），其中扭转弹簧（15）的弹簧圈固定在铰链（3）上，扭转弹簧（15）的两个扭转臂分别作用在内翼（2）和中翼（4）上，且机翼处于折叠状态时，扭转弹簧（15）处于松弛状态。扭转弹簧（15）的扭转刚度越大，其提供的扭矩就越大，通过选择适当扭转刚度的扭转弹簧（15），来辅助动力摇臂（14）驱动中翼（4）转动来改善驱动性能。

本发明的优点和有效效益包括：

（1）提供了一种新型折叠翼，机翼折叠后较之传统的折叠翼，更有效地缩减了飞行器地面行驶、储放横向占用空间。对大展弦比的飞行器和飞行汽车效果尤为明显；

（2）机翼折叠机构结构简单、占用体积小、重量轻；

（3）机翼折叠/展开运动连续平稳，翼面能实现匀速转动，控制规律简单。

Claims (2)

1.三段双折叠翼，其特征在于包括：

内翼(2)，

中翼(4)，

外翼(8)，

用于中翼(4)折叠的平面四连杆机构(1)和用于外翼(8)折叠的平面连杆复合机构(5)，通过包含伺服电机和/或液压系统的驱动机构的驱动来实现机翼的两次折叠，

在内翼铰链(3)采用扭转弹簧(15)提供辅助力矩来改善折叠翼的驱动性能，

其中

扭转弹簧(15)的弹簧圈固定在铰链(3)上，扭转弹簧(15)的两个扭转臂分别作用在内翼(2)和中翼(4)上，

其中

当机翼处于折叠状态时，扭转弹簧(15)处于松弛状态。

2.根据权利要求1的三段双折叠翼，其特征在于

将四连杆折叠机构(1)为平行四边形，组成连杆折叠机构(5)的两个四连杆机构亦成平行四边形形式。