CN105000169B - 一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型折叠机翼，整体分为内段、中段、外段三个部分，折叠位置分为90°位置和180°位置两种，折叠方式简明易实现且效率较高。本发明选择了铰链四杆机构作为驱动机构的主体，同时选择液压作动筒作为动力来源。材料方面，本发明选用高强度合金调质钢作为轴销的材料，选用强度钛合金材料作为连杆结构和耳片的材料。本发明在前后梁上下凸缘处布置转动和上锁结构，保证可靠地实现开锁和上锁。本发明设计过程中通过满足一定的强度要求来确定尺寸。

Description

一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构

技术领域

本发明属于折叠机翼结构设计领域，具体涉及一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构。

背景技术

随着我国第一代舰载机歼十五的问世，舰载机作为一个特殊的机种开始为大家所熟知。舰载机与一般陆基飞机最大的区别就是其作战平台的特殊性，航空母舰号称移动的机场，但由于外形尺寸的限制，航母机库的容积是一定的，如何在有限的空间中搭载更多的飞机，是航母设计者最关心的问题之一。

飞行器设计人员在节省空间方面已经考虑得十分周到，他们设计出了能够折叠机翼的飞机。即舰载机在着舰后能够收起外段机翼以达到减小展长的目的，从而减少单架飞机停放所需的空间，最终实现航母载机数量的增加。时至今日，世界上已有多个国家能够自主设计具有折叠机翼的飞机。其中美国除舰载战斗机之外，还设计出能够折叠机翼的电子战飞机、反潜机和倾转旋翼机，大大丰富了机队的种类。我国目前只有歼十五一种折叠机翼飞机，折叠翼技术还不够成熟，有必要进行深入地研究。

折叠翼飞行器的最大好处就是节省空间，便于携带和运输，极大的提高了飞行器的便捷性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构，整体分为内段、中段、外段三个部分。本发明借鉴航天领域太阳能帆板机构的工作原理，即实现机翼沿垂直翼面方向的折叠。本发明与现有舰载机等折叠方式有相似之处但折叠效率更高，同时提出了实现折叠的驱动机构和锁死机构，现有技术条件下实现工程应用较为可行。本发明不仅适用于舰载机，也可根据具体任务需求用于其他种类折叠机翼飞机。

一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构，折叠机翼包括内段、中段和外段；

内段与中段通过90°折叠位置连接，中段与外段通过180°折叠位置连接；内段下沿与中段的内侧下沿通过销钉与耳片连接，中段能够绕此连接轴线转动，外段上沿与中段的外侧上沿由销钉与耳片连接，外段能够绕此连接轴线做定轴转动；

机翼采用双梁式布局，分布在两个折叠位置的连接及锁死机构都布置在两梁之间；

90°折叠位置的连接机构中，第一单臂杆的一端与中段的上沿进行铰链连接，第一双臂杆的一端与中段的下沿进行铰链连接，第一传力杆的一端与第二双臂杆的一端进行铰链连接，第一单臂杆的另一端、第一双臂杆的另一端、第一传力杆的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第二双臂杆的另一端通过铰链连接到内段上沿；

90°折叠位置的动力装置固定在内段靠近折叠位置的翼肋上；动力装置提供动力，动力作用在第一单臂杆、第一双臂杆和第一传力杆共用的连接铰链上，驱动机翼中段转动至90°折叠位置，折叠完成后机构中第一传力杆、第二双臂杆共线；

180°折叠位置的连接机构中，第二单臂杆的一端与外段的上沿进行铰链连接，第四双臂杆的一端与外段的上沿进行铰链连接，第二传力杆的一端与第三双臂杆的一端进行铰链连接，第二单臂杆的另一端、第四双臂杆的另一端、第二传力杆的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第三双臂杆的另一端通过铰链连接到中段下沿；

180°折叠位置的动力装置固定在中段靠近折叠位置的翼肋上；动力装置提供动力，动力作用在第三双臂杆和第二传力杆共用的连接铰链上，驱动机翼外段转动至180°折叠位置，最终机翼外段与中段平行放置并固定为一体；

锁死机构包括销钉、作动筒、传动条和锁栓；

作动筒的一端通过销钉铰链连接传动条，传动条的另一端通过销钉铰链连接锁栓，传动条的中间位置固定一销钉，并能够绕此销钉进行定轴转动；锁死机构的零部件都安装在折叠位置的翼肋上；

机翼后梁和前梁均设有耳片，其中一个耳片与对应的锁死机构相对位置始终保持不变，另一个耳片在机翼展平时插入第一个耳片与锁栓之间，当两个耳片的孔到达共轴位置时，锁栓插入孔中，进行锁定。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的新型折叠机翼及驱动与锁死机构，折叠效率较高，并选用合适材料，结合具体参数，充分验证其工程应用的可能性。同时该发明也适用于对其他尺寸大小的折叠翼的设计；

(2)本发明提出的新型折叠机翼及驱动与锁死机构，符合飞机折叠翼结构设计的强度、刚度、气动、重量以及疲劳寿命等要求，同时不对飞机的使用、维护性产生不利影响；

附图说明

图1是折叠机翼总体结构示意图；

图2是90°折叠位置铰链四杆机构结构示意图；

图3是180°折叠位置铰链四杆机构结构示意图；

图4是折叠位置耳片结构示意图；

图5是锁死机构示意图；

图中：

1、90°折叠位置 2、180°折叠位置 3、第一单臂杆

4、第一双臂杆 5、第一传力杆 6、第二双臂杆

7、第二单臂杆 8、第二传力杆 9、第三双臂杆

10、双孔耳片 11、单孔耳片 12、作动筒

13、传统条 14、锁栓 15、第四双臂杆

16、内段 17、中段 18、外段

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的整体机翼为双梁式布局，在翼梁上布置两个同轴铰链作为转轴而将驱动机构置于两铰链之间。驱动力由两个铰链共同承担，转化为作用于两铰链上的剪力，从而消除了由于单铰链造成的力矩，使得载荷分布趋于合理。

本发明是一种新型折叠机翼及驱动与锁死机构，如图1所示，折叠机翼包括内段16、中段17和外段18。

内段16与中段17通过90°折叠位置1连接，中段17与外段18通过180°折叠位置2连接。内段16下沿与中段17的内侧下沿通过销钉与耳片连接，中段17能够绕此连接轴线(销钉与耳片组成)转动，同理，外段18上沿与中段17的外侧上沿由销钉与耳片连接，外段18能够绕此连接轴线(销钉与耳片组成)做定轴转动。

机翼采用双梁式布局，分布在两个折叠位置的连接及锁死机构都布置在两梁之间。

90°折叠位置1的连接机构如图2所示，第一单臂杆3的一端与中段17的上沿进行铰链连接，第一双臂杆4的一端与中段17的下沿进行铰链连接，第一传力杆5的一端与第二双臂杆6的一端进行铰链连接，第一单臂杆3的另一端、第一双臂杆4的另一端、第一传力杆5的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第二双臂杆6的另一端通过铰链连接到内段16上沿。

在折叠过程中，动力装置提供动力，其动力作用在第一单臂杆3、第一双臂杆4和第一传力杆5共用的连接铰链上，以中段17及内段16的下沿为轴，第二双臂杆6绕机翼内段16上沿轴线做定轴转动，第一传力杆5双向连接第一单臂杆3、第一双臂杆4及第二双臂杆6，第一单臂杆3、第一双臂杆4两根杆在转动中相对中段机翼位置固定，由此驱动机翼中段17转动至90°折叠位置，折叠完成后机构中第一传力杆5、第二双臂杆6共线，运动机构到达死点位置。90°折叠位置1的动力装置固定在内段16最靠近折叠位置的翼肋上。

180°折叠位置2的连接机构如图3所示，

第二单臂杆7的一端与外段18的上沿进行铰链连接，第四双臂杆15的一端与外段18的上沿进行铰链连接，第二传力杆8的一端与第三双臂杆9的一端进行铰链连接，第二单臂杆7的另一端、第四双臂杆15的另一端、第二传力杆8的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第三双臂杆9的另一端通过铰链连接到中段17下沿。

在折叠过程中，动力装置提供动力，其动力作用在第三双臂杆9和第二传力杆8共用的连接铰链上，以中段17及外段18上沿为轴，第三双臂杆9绕机翼中段下沿轴线做定轴转动，第二传力杆8(连接作用同第一传力杆5)双向连接第二单臂杆7、第四双臂杆15及第三双臂杆9，动力通过第二传力杆8传递至第二单臂杆7、第四双臂杆15(第二单臂杆7、第四双臂杆15两根杆在转动中相对外段机翼位置固定)，由此驱动机翼外段18转动至180°折叠位置，运动机构到达死点位置。最终机翼外段与中段平行放置并固定为一体。180°折叠位置2的动力装置固定在中段17最靠近折叠位置的翼肋上。

如图5所示，锁死机构包括销钉、作动筒12、传动条13和锁栓14。

作动筒12的一端通过销钉铰链连接传动条13，传动条13的另一端通过销钉铰链连接锁栓14，传动条13的中间位置固定一销钉，并可绕此销钉进行定轴转动。锁死机构的零部件都安装在折叠位置的翼肋上。

如图4，耳片分两种：一种是双孔耳片10，另一种是单孔耳片11，图所示10和11都固定在机翼后梁上。机翼前梁同样分布有这两种耳片。双孔耳片用于将机翼锁死，它们都固定在翼梁上。将机翼锁死需要两种双孔耳片10，一种与对应的锁死机构相对位置始终保持不变，另一种则在机翼展平时插入第一种双孔耳片与锁栓14之间，当两种双孔耳片的孔到达共轴位置时，锁栓14插入孔中，将其锁定。

机翼完成折叠后，由作动筒12产生推力，通过传动条13推动锁栓14，将其轴插入耳片孔中，锁定耳片。

综上所述，在使用此机翼的飞机起飞前，需将本发明提出的新型折叠机翼展开并锁死，呈现平直状态，如图1所示。图5显示的是锁死状态下的翼肋剖面的锁死机构状况，可以清楚地看出锁死机构的工作原理以及作用位置。飞行结束，机翼在进行折叠时，先进行180°折叠位置2的折叠，将机翼外段折于中段之上，然后将外段和中段一起向下折叠90°，使其垂直于地面。上述过程中的动力均由液压作动筒来提供。

实施例：

便于后续研究，现将机翼基本设计参数罗列如下，供设计者参考。外段长3米，中段长3米，内段长2米；翼载荷W/s＝150kg/m²；机翼面积S＝34.27m²；过载系数g＝1.5；安全系数f＝1.5；气动合力的作用点为35％弦点处。运用力学方法对耳片进行剪力分析，后梁上沿耳片的内径设计为12毫米，后梁下沿耳片的内径设计为9毫米。同理，前梁上沿耳片的内径设计为15毫米，前梁下沿耳片的内径设计为10毫米。

考虑到铰链四杆机构组成部件简单并且可靠，本发明选择了铰链四杆机构作为驱动机构的主体，无需齿轮机构精确的渐开线齿廓，只需要四根杆件用铰链连接，可靠性有较高保障，十分适合于复杂环境中的传动。同时选择输出直线往复位移的液压作动筒作为动力来源。材料方面，本发明选用综合力学性能优良且较为通用的高强度合金调质钢作为轴销的材料，选用强度钛合金材料作为连杆结构和耳片的材料。本发明于折叠位置，在前后梁上下凸缘处布置转动和上锁结构，在上凸缘处布置耳片和转轴，在下凸缘处布置耳片和销钉，以实现机翼在飞行时的锁死状态，并保证可靠地实现开锁和上锁。设计过程中通过满足一定的强度要求来确定尺寸。

Claims (1)

1.一种新型折叠机翼的驱动与锁死机构，其特征在于：折叠机翼包括内段、中段和外段；

内段与中段通过90°折叠位置连接，中段与外段通过180°折叠位置连接；内段下沿与中段的内侧下沿通过销钉与耳片连接，中段能够绕此连接轴线转动，外段上沿与中段的外侧上沿由销钉与耳片连接，外段能够绕此连接轴线做定轴转动；

机翼采用双梁式布局，分布在两个折叠位置的连接及锁死机构都布置在两梁之间；

90°折叠位置的连接机构中，第一单臂杆的一端与中段的上沿进行铰链连接，第一双臂杆的一端与中段的下沿进行铰链连接，第一传力杆的一端与第二双臂杆的一端进行铰链连接，第一单臂杆的另一端、第一双臂杆的另一端、第一传力杆的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第二双臂杆的另一端通过铰链连接到内段上沿；

90°折叠位置的动力装置固定在内段靠近折叠位置的翼肋上；动力装置提供动力，动力作用在第一单臂杆、第一双臂杆和第一传力杆共用的连接铰链上，驱动机翼中段转动至90°折叠位置，折叠完成后机构中第一传力杆、第二双臂杆共线；

180°折叠位置的连接机构中，第二单臂杆的一端与外段的上沿进行铰链连接，第四双臂杆的一端与外段的上沿进行铰链连接，第二传力杆的一端与第三双臂杆的一端进行铰链连接，第二单臂杆的另一端、第四双臂杆的另一端、第二传力杆的另一端通过同一个销钉进行铰链连接，第三双臂杆的另一端通过铰链连接到中段下沿；

180°折叠位置的动力装置固定在中段靠近折叠位置的翼肋上；动力装置提供动力，动力作用在第三双臂杆和第二传力杆共用的连接铰链上，驱动机翼外段转动至180°折叠位置，最终机翼外段与中段平行放置并固定为一体。

锁死机构包括销钉、作动筒、传动条和锁栓；

作动筒的一端通过销钉铰链连接传动条，传动条的另一端通过销钉铰链连接锁栓，传动条的中间位置固定一销钉，并能够绕此销钉进行定轴转动；锁死机构的零部件都安装在折叠位置的翼肋上；

机翼后梁和前梁均设有耳片，其中一个耳片与对应的锁死机构相对位置始终保持不变，另一个耳片在机翼展平时插入第一个耳片与锁栓之间，当两个耳片的孔到达共轴位置时，锁栓插入孔中，进行锁定。