CN105523169B - 一种可变弯的机翼舵面 - Google Patents
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Abstract
一种可变弯的机翼舵面，本发明涉及一种机翼舵面，本发明为了解决现有技术中舵面与机翼的连接是利用铰链连接，使机翼和舵面之间存在缝隙，增加阻力的同时，增加了能量的损耗，以及无缝舵面利用柔性结构实现，导致舵面的承载能力差和驱动困难的问题，它包括舵面体和外围固定板，舵面体包括第一舵面板、第二舵面板、第三舵面板、第四舵面板、第五舵面板、第六舵面板、第一驱动器和第二驱动器，第一舵面板、第二舵面板、第三舵面板、第四舵面板、第五舵面板和第六舵面板均为条形板，外围固定板和舵面体密封安装在机翼体的长方形豁口内，第一驱动器安装在第三舵面板上，第二驱动器安装在第四舵面板上，本发明用于飞行器领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种机翼舵面，具体涉及一种可变弯的机翼舵面。
背景技术
机翼是飞行器设计时的一个主要部件。而对一般意义上的航空领域来说，对飞行器的姿态控制主要决定于舵面，一般而言包括对飞行器俯仰，滚转，以及偏航的控制。而在常规的机翼中，舵面与机翼的连接是利用铰链连接，使机翼和舵面之间存在缝隙，增加阻力的同时，增加了能量的损耗。而通常的无缝舵面技术，是利用柔性结构实现，带来的问题主要有，舵面的承载能力差和驱动困难。同时，现有利用多稳态板制成的后缘结构虽然使机翼在弦向方向保证连续，却忽略了在展向方向与固定机翼连续。基于以上所述，2015年中国优秀硕士学位论文全文数据库，李承泽发表的《压电纤维复合材料自适应后缘结构设计与分析》论文，该文献中公开了一种可变弯的机翼舵面，具体特征为后缘模块的上下表面粘贴有MFC，上表面形状为机翼的翼形，但该技术工作时不能达到机翼舵面实现三态变形，多个后缘结构模块沿展向布置连接结构不稳定，承载能力差，因此，设计一种便于驱动的无缝机翼舵面已经成为一个非常重要的研究课题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中舵面与机翼的连接是利用铰链连接，使机翼和舵面之间存在缝隙，增加阻力的同时，增加了能量的损耗，以及无缝舵面利用柔性结构实现，导致舵面的承载能力差和驱动困难，以及现有技术工作时不能达到机翼舵面实现三个稳定状态变形，多个后缘结构模块沿展向布置连接结构不稳定的问题，进而提供一种可变弯的机翼舵面。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：它包括舵面体和外围固定板，舵面体包括第一舵面板、第二舵面板、第三舵面板、第四舵面板、第五舵面板、第六舵面板、第一驱动器和第二驱动器，第一舵面板、第二舵面板、第三舵面板、第四舵面板、第五舵面板和第六舵面板均为长方形板，第一舵面板和第二舵面板结构形状相同，第三舵面板和第四舵面板结构形状相同，第五舵面板和第六舵面板结构形状相同，第一舵面板和第五舵面板分别设置在第三舵面板的两端，且第三舵面板分别与第一舵面板和第五舵面板密封连接构成一个第一条形板，第二舵面板和第六舵面板分别设置在第四舵面板的两端，第四舵面板分别与第二舵面板和第六舵面板密封连接构成一个第二条形板，第一条形板和第二条形板并排设置，第一条形板的一个侧面和第二条形板的一个侧面均固定安装在外围固定板上，且第一条形板上和外围固定板连接的一个侧面上相对的另一个侧面与第二条形板上和外围固定板连接的一个侧面上相对的另一个侧面连接，机翼体的后缘处加工有长方形豁口，外围固定板和舵面体密封安装在机翼体的长方形豁口内，第一驱动器安装在第三舵面板上，第二驱动器安装在第四舵面板上。
本发明的有益效果是：本发明的舵面安装在机翼后缘上实现无缝机翼可以有效地提高机翼的气动效率，同时减小阻力。本发明的三稳态板可以在稳态下，不需自锁驱动既有有较大的承载能力，改善了现有利用三稳态板制成的舵面与机翼后缘结构使机翼在展向方向和弦向方向保证连续，本发明的舵面体安装在机翼体上具有小应力，大应变能以及节约能源的特点，本发明舵面板的三稳态结构只需要很小的能量输入就能改变其构型，并且整个结构能够同时作为承载结构和控制面，大大减小变形系统的质量，舵面板通过驱动器使舵面板实现向上弯曲摆动，向下弯曲摆动，以及保持中立三种状态，通过舵面体9与机翼体8后缘处的长方形豁口实现无缝隙连接，有效地提高机翼的气动效率，同时减小阻力。三稳态板可以在稳态下，不需自锁驱动具有较大的承载能力以及方便驱动的优点。
附图说明
图1是本发明中舵面体9中第一舵面板1、第三舵面板3、第五舵面板5和外围固定板7安装在机翼体8上的示意图，图2是本发明中舵面体9中第二舵面板2、第四舵面板4、第六舵面板6和外围固定板7安装在机翼体8上的示意图，图3是本发明中第三舵面板3呈凸起变形状态，第一舵面板1和第五舵面板5发生随动变形的示意图，图4是本发明中第四舵面板4向第三舵面板3方向凹向变形状态，第二舵面板2和第六舵面板6发生随动变形的示意图，图5是本发明中第四舵面板4呈凸起变形状态，第二舵面板2和第六舵面板6发生随动变形的示意图，图6是本发明中第三舵面板3向第四舵面板4方向凹向变形状态，第一舵面板1和第五舵面板5发生随动变形的示意图，
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图6说明本实施方式，一种可变弯的机翼舵面，它包括舵面体9和外围固定板7，舵面体9包括第一舵面板1、第二舵面板2、第三舵面板3、第四舵面板4、第五舵面板5、第六舵面板6、第一驱动器10和第二驱动器11，第一舵面板1、第二舵面板2、第三舵面板3、第四舵面板4、第五舵面板5和第四舵面板4均为长方形板，第一舵面板1和第二舵面板2结构形状相同，第三舵面板3和第四舵面板4结构形状相同，第五舵面板5和第六舵面板6结构形状相同，第一舵面板1和第五舵面板5分别设置在第三舵面板3的两端，且第三舵面板3分别与第一舵面板1和第五舵面板5密封连接构成一个第一条形板，第二舵面板2和第六舵面板6分别设置在第四舵面板4的两端，第四舵面板4分别与第二舵面板2和第六舵面板6密封连接构成一个第二条形板，第一条形板和第二条形板并排设置，第一条形板的一个侧面和第二条形板的一个侧面均固定安装在外围固定板7上，且第一条形板上和外围固定板7连接的一个侧面上相对的另一个侧面与第二条形板上和外围固定板7连接的一个侧面上相对的另一个侧面连接，机翼体8的后缘处加工有长方形豁口，外围固定板7和舵面体9密封安装在机翼体8的长方形豁口内，第一驱动器10安装在第三舵面板3上，第二驱动器11安装在第四舵面板4上。
本实施方式中第一舵面板1为实现三稳态的第一舵面板，第二舵面板2为实现三稳态的第二舵面板，第三舵面板3为实现三稳态的第三舵面板，第四舵面板4为实现三稳态的第四舵面板，第五舵面板5为实现三稳态的第五舵面板，第六舵面板6为实现三稳态的第六舵面板，所述三稳态板即舵面板通过驱动器使舵面板实现向上弯曲摆动，向下弯曲摆动，以及保持中立三种状态，通过舵面体9与机翼体8后缘处的长方形豁口实现无缝隙连接，有效地提高机翼的气动效率，同时减小阻力。三稳态板可以在稳态下，不需自锁驱动既有有较大的承载能力。
具体实施方式二：结合图1-图6说明本实施方式，一种可变弯的机翼舵面，所述第一舵面板1是通过多层金属叠层压制而成，第二舵面板2是通过多层金属叠层压制而成，第三舵面板3是通过多层金属叠层压制而成，第四舵面板4是通过多层金属叠层压制而成，第五舵面板5是通过多层金属叠层压制而成，第六舵面板6是通过多层金属叠层压制而成，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1-图6说明本实施方式，一种可变弯的机翼舵面，所述第一舵面板1是通过多层增强纤维铺设固化制成，第二舵面板2是通过多层增强纤维铺设固化制成，第三舵面板3是通过多层增强纤维铺设固化制成，第四舵面板4是通过多层增强纤维铺设固化制成，第五舵面板5是通过多层增强纤维铺设固化制成，第六舵面板6是通过多层增强纤维铺设固化制成，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1-图6说明本实施方式，一种可变弯的机翼舵面，所述增强纤维包括碳纤维层，芳纶纤维层，玻璃纤维层中的一种或几种材料组成，其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1-图6说明本实施方式，一种可变弯的机翼舵面，所述第三舵面板3分别与第一舵面板1和第五舵面板5通过铆钉密封连接，第一舵面板1、第三舵面板3和第五舵面板5实现无缝隙的结构，第四舵面板4分别与第二舵面板2和第六舵面板6通过铆钉密封连接，第二舵面板2、第四舵面板4和第六舵面板6实现无缝隙的结构，其它与具体实施方式一相同。
工作原理
本发明进行工作时通过第一驱动器10驱动第三舵面板3使第三舵面板3进行向上弯曲摆动，向下弯曲摆动，以及保持中立三种状态，由于第一舵面板1和第五舵面板5分别安装在第三舵面板3的两端，通过第一驱动器10驱动第三舵面板3改变状态，当驱动器传动给第三舵面板3的驱动力超过临界承载能力时第一舵面板1和第五舵面板5发生随动变形，第四舵面板4向第三舵面板3方向产生凹向变形，第二舵面板2和第六舵面板6发生随动变形，实现机翼体后缘和舵面体无缝隙的向上偏转，通过第二驱动器11驱动第四舵面板4使第四舵面板4进行向上弯曲摆动，由于第二舵面板2和第六舵面板6分别安装在第四舵面板4的两端，通过第二驱动器11驱动第四舵面板4改变状态，当第二驱动器11传动给第四舵面板4的驱动力超过临界承载能力时第二舵面板2和第六舵面板6发生随动变形，第三舵面板3向第四舵面板4方向产生凹向变形，第一舵面板1和第五舵面板5发生随动变形，实现机翼体后缘和舵面体无缝隙的向上偏转。
Claims (1)
1.一种可变弯的机翼舵面，其特征在于：它包括舵面体(9)和外围固定板(7)，舵面体(9)包括第一舵面板(1)、第二舵面板(2)、第三舵面板(3)、第四舵面板(4)、第五舵面板(5)、第六舵面板(6)、第一驱动器(10)和第二驱动器(11)，第一舵面板(1)、第二舵面板(2)、第三舵面板(3)、第四舵面板(4)、第五舵面板(5)和第六舵面板(6)均为长方形板，所述第一舵面板(1)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第二舵面板(2)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第三舵面板(3)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第四舵面板(4)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第五舵面板(5)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第六舵面板(6)是通过多层金属叠层压制而成或者是通过多层增强纤维铺设固化制成，第一舵面板(1)和第二舵面板(2)结构形状相同，第三舵面板(3)和第四舵面板(4)结构形状相同，第五舵面板(5)和第六舵面板(6)结构形状相同，第一舵面板(1)和第五舵面板(5)分别设置在第三舵面板(3)的两端，且第三舵面板(3)分别与第一舵面板(1)和第五舵面板(5)密封连接构成一个第一条形板，第三舵面板(3)分别与第一舵面板(1)和第五舵面板(5)通过铆钉密封连接，第二舵面板(2)和第六舵面板(6)分别设置在第四舵面板(4)的两端，第四舵面板(4)分别与第二舵面板(2)和第六舵面板(6)密封连接构成一个第二条形板，第四舵面板(4)分别与第二舵面板(2)和第六舵面板(6)通过铆钉密封连接，第一条形板和第二条形板并排设置，第一条形板的一个侧面和第二条形板的一个侧面均固定安装在外围固定板(7)上，且第一条形板上和外围固定板(7)连接的一个侧面上相对的另一个侧面与第二条形板上和外围固定板(7)连接的一个侧面上相对的另一个侧面连接，机翼体(8)的后缘处加工有长方形豁口，外围固定板(7)和舵面体(9)密封安装在机翼体(8)的长方形豁口内，第一驱动器(10)安装在第三舵面板(3)上，第二驱动器(11)安装在第四舵面板(4)上，第一舵面板(1)为实现三稳态的第一舵面板，第二舵面板(2)为实现三稳态的第二舵面板，第三舵面板(3)为实现三稳态的第三舵面板，第四舵面板(4)为实现三稳态的第四舵面板，第五舵面板(5)为实现三稳态的第五舵面板，第六舵面板(6)为实现三稳态的第六舵面板，通过舵面体(9)与机翼体(8)后缘处的长方形豁口实现无缝隙连接。
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