CN105438443A - 一种保形折叠翼 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可用于有改变飞机机翼气动面积，节省停放空间等要求保形折叠翼。该发明所涉及的折叠翼由内翼段、外翼段以及保形回转体等三部分构成，其根据此保形折叠翼布局设计的机翼在折叠时有效保持了机翼外形气动连续性，同时还能提供足够的支持刚度。因此，该发明不仅能够满足飞机在地面停放状态下的机翼折叠要求，还能实现在飞行过程中根据飞行控制要求进行规定角度的折叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于有改变飞机机翼气动面积，节省停放空间等要求保形折叠翼。
背景技术
通常情况下，由于航母空间有限，为了更多地停放飞机，要求其舰载飞机的机翼可进行折叠。这些折叠的机翼机构往往是绕着机翼上表面的一个转轴，进行开裂式的旋转。对于这种传统舰载型折叠翼结构而言，具有以下缺点：
1)结构完整性被破坏；
2)折叠时结构内部组件和系统暴露，容易受到污染腐蚀或其他意外损伤；
3)由于支持刚度及结构暴露等原因，无法在飞行过程中改变机翼面积；
4)维持折叠的结构系统重量较大。
此外，对于一些新型对空拦截作战无人机来讲，通过需要高效兼顾亚音速高升阻比巡航和超音速突防对气动力的需求，也需要协调解决了亚音速隐身巡航和超音速飞行航向安定性对气动布局要求之间的矛盾。为此，改变机翼面积是其重要的手段之一，这就要求机翼在飞行过程中具有改变机翼气动面积的能力。折叠机翼是最有效最直接的解决手段。而这种折叠机翼相比舰载型折叠机翼又有新的要求：
1)折叠时要有足够的支持刚度；
2)折叠时对气动面的影响尽量小；
3)能够上下折叠一定角度。
发明内容
本发明的目的是一种可在飞行过程中改变飞机机翼气动面积，节省停放空间的保形折叠翼机构。
本发明的技术解决方案是：机构由内翼段1、外翼段2以及保形回转体3等三部分构成，内翼段的一端与机身固定连接，保形回转体是内翼段的固定延伸部分；内翼段1的外形与保形回转体3的外形间采用翼身融合过度，保持外形的平滑光顺；内翼段的另一端的端面上布置内翼环形接头，并延伸至保形回转体3内部，内翼环形接头的外圈面为保形回转体3外形的偏置面，外翼段2靠近保形回转体3的一边设置有外翼环形接头，外翼环形接头的外表面外形为保形回转体在该处的外形，外翼环形接头与内翼环形接头交叉布置，旋转作动器11置于外翼环形接头的内圈和内翼环形接头的内圈中，并与内翼环形接头和外翼环形接头连接，实现外翼段紧贴保形回转体的外形旋转。
所述的内翼段1与保形回转体3两部分结构采用一体化设计或组件连接。
所述的保形回转体3的外形的剖面线为多曲率或单曲率剖面线。
所述的保形回转体3的回转轴线与航向平行或与航向有夹角，与回转轴线垂直的每一个切面和回转体外形的交线为一个圆。
所述的内翼环形接头的内圈布置有至少2个以上的凸台7与旋转作动器11连接。
所述的外翼环形接头的内圈布置有至少2个以上的凸台9与旋转作动器11连接。
本发明具有如下有益效果和优点：
1)结构布局简单、外形适应性强：该保形折叠翼将机翼分为内翼段、外翼段以及保形回转体等三部分。其中，内翼段和外翼段与飞机总体外形保持一致，保证了机翼的有效气动面积。而在内外翼间布置的保形回转体是内翼段的延伸部分，与机翼外形交界处采用了局部外形融合，所以对机翼的气动特性影响很小，甚至能够在局部减少气流分离，起翼刀的作用，从而改善机翼气动力特性。由于，仅在常规机翼上增加布置了保形回转体，所以该折叠翼布局对于不同机翼的外形适应性很强。因此，简单的结构布局，减小了设计难度，制造成本。较强的外形适应性，不仅能够适应不同的机翼构型，还能够在总体方案的迭代变动的情况下，高效的完成方案设计。
2)机构形式简单可靠：该保形折叠翼的内翼段、外翼段以及保形回转体均可采用常规的翼面结构，并不会给结构带来附加的设计难点，可以是金属结构，也可以是复合材料结构，总之，均可采用现有成熟的结构与材料设计技术实现。由于保形回转体外形本身在每一个垂直于回转轴线的剖面都是一个圆(除外形融合区)，这样可以让外翼段的内缘绕着保形回转体的外形旋转，不会产生干涉，而且理论缝隙很小。因此，还充分节省的保形回转体内部空间，可以布置内外翼的环形接头和旋转做动器。而在回转轴线上布置的旋转作动器技术成熟可靠，只需要根据驱动力矩和环形接头的接口匹配型号和连接点形式即可，无需特别设计内部结构。在旋转作动器的驱动下，外翼段紧贴保形回转体的外形旋转，使得在旋转过程中速度均匀可控，再利用旋转作动器的锁定功能，可以在一定范围内的保持折叠姿态。此外，通过合理的外部修行，该保形折叠翼机构通常都能达到正负120度的折叠范围。这不仅满足在地面停放状态下的机翼折叠要求，还能覆盖在飞行过程中的折叠角度要求。
3)在满足折叠时的支持刚度的同时，维持机翼整体气动外形：传统折叠翼由于是开裂式的，所以机翼一旦折叠，其内部的系统结构就会直接暴露于空气中，这仅仅能够适应地面停放时的要求。该构型显然不能适应飞行过程中的折叠，其主要原因有以下几个方面：
a)开裂的结构严重破坏了机翼的气动外形，在开裂位置的气动力严重不连续，增加了机翼的诱导阻力，降低了升阻比，恶化了整个飞机的气动品质；
b)折叠后暴露的内部结构在气动吹袭下，容易出现损坏，而且一旦受到鸟撞等外物撞击，轻则机构损坏，重则机毁人亡；
c)这种折叠结构，无法提供在飞行过程中折叠时的支持刚度：因其转动轴线的布置是在机翼靠近外形一侧，而受到机翼剖面外形的曲率影响，其转轴的加强空间十分有限，很难承受折叠翼带来的气动载荷，同时驱动机构也很难布置。
d)传统开裂折叠翼的开裂区在机构运动中属于运动包络空间，既这些空间不能布置有刚性固体结构，否则会与外翼干涉相碰，要实现这个区域的包裹，只有采用超柔性材料，而且这种材料还必须有足够的刚性承受气动力，目前现有的材料技术还无法实现。
而保形折叠翼有效的克服了传统折叠翼无法在飞行过程中折叠的限制，通过保形回转体的布置，让外翼段在回转体外部旋转实现折叠，有效的保证了气动连续性，保护内部结构及系统设备。由于主要旋转运动不侵占内部空间，所有内部有足够的空间布置驱动结构和驱动装置。所以结构不仅容易加强而且还能设计得紧凑高效。
总的来讲，该发明采用了传统可靠的机械方式有效的解决了机翼折叠时对气动连续性的影响，保证了变形时的支持刚度，能够很好的适应机翼在高速飞行时的折叠要求。其机构行驶简单，可靠，使得机翼在折叠时有效保持了机翼外形气动连续性，同时还能提供足够的支持刚度，可以应用于在飞行过程中对机翼有折叠变体要求的飞行器。
附图说明
图1是本发明现有技术结构示意图；
图2是本发明提出的保形折叠翼的总体方案示意图；
图3是本发明提出的保形折叠翼的内翼段示意图；
图4是本发明提出的保形折叠翼的内翼段端头接头形式示意图；
图5是本发明提出的保形折叠翼的外翼段示意图；
图6是本发明提出的保形折叠翼的外翼段端头接头形式示意图；
图7是本发明提出的保形折叠翼主要连接示意图；
图8是本发明提出的保形折叠翼的驱动方式示意图；
图9是本发明提出的保形折叠翼转动姿态意图。
具体实施方式：
下面结合附图详细说明依据本国防专利的结构形式和工作方式。
图1所示的实施例是保形折叠翼的总体方案示意图。是由内翼段1、外翼段2以及保形回转体3等三部分构成。保形回转体的回转轴线与航向平行，这样保证外翼段折叠时不会带来附加的气动阻力。
图2所示的实施例是保形回转体局部融合形式示意图。内翼段1和外翼段2与保形回转体3之间的外形具有翼身融合区4，保形回转体的前部和后部突出机翼前后缘，这种设计可以对气流进行整流，减少分离，从而改善气动品质。
图3所示的实施例是保形折叠翼的内翼段示意图。在内翼段1端头的支持肋5连接由两组环形接头6。环形接头6的设计可以很好的适应外形。
图4所示的实施例是保形折叠翼的内翼段端头接头形式示意图。每个环形接头6的外环面为气动面，内环长有三个均布的耳片状凸台7，可以与旋转作动器的连接。
图5所示的实施例是保形折叠翼的外翼段示意图。在外翼段2端头的支持肋10连接由两组环形接头8。环形接头8的设计可以很好的适应外形。
图6所示的实施例是保形折叠翼的外翼段端头接头形式示意图。每个环形接头8外环面为气动面，内环长有三个均布的耳片状凸台9，可以与旋转作动器的连接。
图7所示的实施例是保形折叠翼主要连接示意图。内翼段1的环形接头6和外翼段2的环形接头8在保形回转体区3内交叉装配，旋转作动器11分别与环形接头6上的耳片状凸台7和环形接头8上的耳片状凸台9采用螺栓连接，为了留出安装通道，耳片状凸台7和耳片状凸台9的布置错开一定角度。
图8所示的实施例是保形折叠翼的驱动方式示意图。旋转作动器11置于外翼环形接头8的内圈和内翼环形接头6的内圈中，并与内翼环形接头6和外翼环形接头8连接。通过旋转作动器11的动环旋转，可以带动外翼段2绕着保形回转体3外形旋转，保证了机翼折叠过程中，外形连续，在合理设计保形回转体3与内翼段1和外翼段2的翼身融合区4后，机翼可以折叠超过正负90度。
图9所示的实施例是保形折叠翼转动姿态意图。外翼段2在旋转作动器驱动下，可以紧贴保形回转体的外形旋转，使得在旋转过程中，折叠区外形保持平滑光顺。
Claims (6)
1.一种保形折叠翼，其特征在于，机构由内翼段(1)、外翼段(2)以及保形回转体(3)三部分构成，内翼段的一端与机身固定连接，保形回转体是内翼段的固定延伸部分；内翼段(1)的外形与保形回转体(3)的外形间采用翼身融合过度，保持外形的平滑光顺；内翼段的另一端的端面上布置内翼环形接头(6)，并延伸至保形回转体(3)内部，内翼环形接头(6)的外圈面为保形回转体(3)外形的偏置面，外翼段(2)靠近保形回转体(3)的一边设置有外翼环形接头(8)，外翼环形接头(8)的外表面外形为保形回转体在该处的外形，外翼环形接头(8)与内翼环形接头(6)交叉布置，旋转作动器(11)置于外翼环形接头(8)的内圈和内翼环形接头(6)的内圈中，并与内翼环形接头(6)和外翼环形接头(8)连接，实现外翼段紧贴保形回转体的外形旋转。
2.根据权利要求1所述的一种保形折叠翼机构，其特征在于，所述的内翼段(1)与保形回转体(3)两部分结构采用一体化设计或组件连接。
3.根据权利要求1所述的一种保形折叠翼机构，其特征在于，所述的保形回转体(3)的外形的剖面线为多曲率或单曲率剖面线。
4.根据权利要求1所述的一种保形折叠翼机构，其特征在于，所述的保形回转体(3)的回转轴线与航向平行或与航向有夹角，与回转轴线垂直的每一个切面和回转体外形的交线为一个圆。
5.根据权利要求1所述的一种保形折叠翼机构，其特征在于，所述的内翼环形接头的内圈布置有至少(2)个以上的凸台(7)与旋转作动器(11)连接。
6.根据权利要求1所述的一种保形折叠翼机构，其特征在于，所述的外翼环形接头的内圈布置有至少(2)个以上的凸台(9)与旋转作动器(11)连接。
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