CN106005368A - 一种可变后缘的柔性机翼颤振模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变后缘的柔性机翼颤振模型，属于气动弹性试验技术领域。所述颤振模型包括机翼梁、前缘维形框段、后缘框段、后缘控制连杆以及舵机，所述前缘维形框段固定在所述机翼梁上，并与后缘框段铰接，舵机设置在机翼梁上，从而可以通过所述舵机驱动所述后缘框段相对于所述前缘维形框段偏转，所述后缘控制连杆一端设置在所述前缘维形框段上，另一端设置在后缘框段上，用于控制所述后缘框段中多个框段的偏转方向。本发明采用铰链杆形式，通过连杆的运动可以实现机翼后缘的变形，改变机翼非定常气动力的分布，使机翼向外散逸能量，从而达到颤振抑制的目的。

Description

一种可变后缘的柔性机翼颤振模型

技术领域

本发明属于气动弹性试验技术领域，具体涉及一种可变后缘的柔性机翼颤振模型。

背景技术

与传统的机翼结构相比，主动柔性机翼结构可以实现机翼形状、厚度、弯度等重要参数的实时改变，所以一方面可以减少甚至取消传统机翼活动面和相关操纵系统，同时可以明显改变机翼非定常气动力的分布，使机翼向外散逸能量，从而达到提高颤振速度、减缓阵风与机动载荷的目的。

现有的机翼颤振模型的后缘框段通常为整体设计，由固定在机翼前缘的驱动机构驱动后缘框段进行偏转，由此带来的缺陷为机翼后缘框段整体偏转，不利于机翼非定常气动力分布，进而使得机翼向外散逸能量效率低下，如果要进行对后缘框段的分阶段偏转，则常常要设计多个驱动机构，对整个机翼的气动力布局会产生较大影响，给设计和加工带来困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可变后缘的柔性机翼颤振模型，将机翼的后缘框段分段设计，各段之间相互铰接，并能通过一系列的连杆机构进行不同框段的偏转角度的驱动与控制，通过机构的运动可以实现机翼后缘的变形，从而达到颤振抑制的目的。

本发明可变后缘的柔性机翼颤振模型，其主要包括机翼梁、前缘维形框段、后缘框段、后缘控制连杆以及舵机，所述前缘维形框段固定在所述机翼梁上，并与后缘框段铰接，舵机设置在机翼梁上，并通过所述舵机的操纵接头连接在后缘框段上，用于驱动所述后缘框段相对于所述前缘维形框段偏转，所述后缘控制连杆一端设置在所述前缘维形框段上，另一端设置在后缘框段上，用于控制所述后缘框段中多个框段的偏转方向，其中，

所述后缘框段包括第一后缘框段、第二后缘框段以及第三后缘框段，第一后缘框段的一端通过第一铰接转动轴铰接在所述前缘维形框段上，另一端通过第二铰接转动轴铰接第二后缘框段的一端，第二后缘框段的另一端通过第三铰接转动轴铰接第三后缘框段；

所述后缘控制连杆包括第一连杆、第二连杆、第三连杆以及第四连杆，第一连杆的一端固定在前缘维形框段上，另一端铰接于第二连杆的一端，第二连杆的另一端设置有套环，套接在第一后缘框段与第二后缘框段之间的第二铰接转动轴上，并且与第二后缘框段固定连接，同理，第三连杆的一端固定在第一后缘框段上，另一端铰接于第四连杆的一端，第四连杆的另一端设置有套环，套接在第二后缘框段与第三后缘框段之间的第三铰接转动轴上，并且与第三后缘框段固定连接；

所述舵机设置在所述机翼梁上，通过操纵杆与操纵接头连接，操纵接头固定在所述第一后缘框段上。

优选的是，所述舵机通过舵机支座固定在机翼梁上。

在上述方案中优选的是，所述前缘维形框段由缘条与肋垂直交叉构成，所述缘条包括构成所述前缘维形框段边框的前缘、后缘以及设置在前缘与后缘之间的维形条，所述肋包括构成所述前缘维形框段另外两条边框的加强肋以及设置在两条加强肋之间的维形肋。

在上述方案中优选的是，所述机翼梁的轴线平行于所述缘条的轴线，且所述机翼梁设置在所述前缘与后缘之间，所述舵机固定在所述后缘上，并向外延伸形成一用于加强固定舵机的舵机支座，所述舵机支座通过螺栓固定在所述机翼梁上。

在上述方案中优选的是，所述机翼梁设置在所述维形条与后缘之间。

在上述方案中优选的是，所述缘条与所述肋之间胶接。

在上述方案中优选的是，所述缘条与所述肋之间通过环氧树脂或酪素胶胶接。

在上述方案中优选的是，所述后缘框段的内部为轻质泡沫，外层包裹有玻璃布。

本发明连杆机构的工作原理为：

首先通过舵机可以驱动第一后缘框段绕第一铰接转动轴转动。由于第一连杆的一端是固定安装在前缘维形框段上的，另一端与第二连杆之间通过连杆转动铰链连接，而第二连杆的另一端是固定在第二后缘框段上的，并且是套接在第一后缘框段与第二后缘框段的铰接轴上，也就是说第二连杆在第一连杆的作用下可以偏转，并且可以带动第二后缘框段同时偏转，这样，第二后缘框段不仅随着第一后缘框段的偏转而偏转，并且相对于第一后缘框段，其又进一步的偏转了一定角度，同理，第二后缘框段与第三后缘框段的驱动原理相同，从而使第三后缘框段相对于第二后缘框段也发生了一定角度的偏转。

本发明设计的可变后缘的柔性机翼颤振模型，采用铰链杆形式，通过连杆的运动可以实现机翼后缘的变形，能够使后缘按一定的轨迹进行运动，改变机翼非定常气动力的分布，使机翼向外散逸能量，从而达到颤振抑制的目的。本发明机构能够承受较大的压力和冲击力，几何形状简单，易于加工，且容易获得较高的精度。

附图说明

图1为本发明可变后缘的柔性机翼颤振模型的一优选实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的前缘维形框段的正视图。

图3为图1所示实施例的驱动机构连接示意图。

图4为图1所示实施例的后缘框段及设置在其上的连杆机构连接示意图。

图5为图1所示实施例的后缘框段一方向偏转示意图。

图6为图1所示实施例的后缘框段另一方向偏转示意图。

其中，1-机翼梁、2-前缘维形框段、3-后缘框段、4-后缘控制连杆、5-舵机支座、6-舵机、7-后缘转动轴、8-连杆转动铰链；

21-前缘、22-维形肋、23-加强肋、24-后缘、25-维形条；

31-第一后缘框段、32-第二后缘框段、33-第三后缘框段；

41-第一连杆、42-第二连杆、43-第三连杆、44-第四连杆；

61-操纵杆、62-操纵接头；

71-第一铰接转动轴、72-第二铰接转动轴、73-第三铰接转动轴；

81-第一连杆转动铰链、82-第二连杆转动铰链；

91-第一固定端、92-第二固定端。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种可变后缘的柔性机翼颤振模型，将机翼的后缘框段分段设计，各段之间相互铰接，并能通过一系列的连杆机构进行不同框段的偏转角度的驱动与控制，通过机构的运动可以实现机翼后缘的变形，从而达到颤振抑制的目的。

本发明可变后缘的柔性机翼颤振模型，如图1所示，其主要包括机翼梁1、前缘维形框段2、后缘框段3、后缘控制连杆4以及舵机6，所述前缘维形框段2固定在所述机翼梁1上，并与后缘框段3铰接，舵机6设置在机翼梁上，并通过所述舵机6的操纵接头连接在后缘框段3上，用于驱动所述后缘框段3相对于所述前缘维形框段2偏转，所述后缘控制连杆4一端设置在所述前缘维形框段2上，另一端设置在后缘框段3上，用于控制所述后缘框段中多个框段的偏转方向，具体的，

首先参考图4，所述后缘框段3包括第一后缘框段31、第二后缘框段32以及第三后缘框段33，第一后缘框段31的一端通过第一铰接转动轴71铰接在所述前缘维形框段2上，另一端通过第二铰接转动轴72铰接第二后缘框段32的一端，第二后缘框段32的另一端通过第三铰接转动轴73铰接第三后缘框段33，可以理解的是，在上述铰接的基础上，如果没有其它驱动机构以及其它包括连杆在内的控制、限位机构的话，本实施例中，所述后缘框段3的各组成部分将会在外力(包括重力)作用下发生各位置的相对偏转。

为了使后缘框段3内的各组成部分发生预设方向及预设角度的偏转，本发明还提供了一套连杆机构，即后缘控制连杆4，具体的，仍然参考图4，或者图5及图6，所述后缘控制连杆4包括第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43以及第四连杆44，第一连杆41的一端通过第一固定端91固定在前缘维形框段2上，且该固定为紧固连接，即第一连杆41相对于前缘维形框段2不会发生包括偏转、转动在内的任何方向的角度变化，第一连杆41另一端铰接于第二连杆42的一端，即第一连杆41与第二连杆42通过第一连杆转动铰链81铰接在一起，使两杆之间角度可变，第二连杆42的另一端设置有套环，套接在第一后缘框段31与第二后缘框段32之间的第二铰接转动轴72上，并且与第二后缘框段32固定连接，本实施例中，此处的具体连接方式可以是：第一后缘框段31在其与第二后缘框段32铰接的一端凸出有转轴，即第二铰接转动轴72，第二后缘框段32在与第二铰接转动轴72连接的对应位置处首先开孔(此处标记为第一孔)，第二铰接转动轴72即安装在此孔中，并能在此孔中相对转动，在此孔的上方固定设置有带另一孔(此处标记为第二孔)的第二连杆的一端，第二孔与第一孔同轴，且第二孔的孔边缘固定在第二后缘框段32上，第二铰接转动轴72可以仅套设在第一孔内，也可以套设在第二孔内，当第二连杆偏转时，其将带动固定在一起的第二后缘框段32绕第二铰接转动轴72转动，从而达到使第二后缘框段32偏转的目的。

在一个备选实施方式中，第二连杆42在与第二后缘框段32连接的一端也可以不用设置有套环，但其与第二后缘框段32的固定连接点必须设置在第二铰接转动轴72的轴线上，从而能够保证第二连杆42的运动自由度。

同理，第三后缘框段32的偏转原理与前述相同，具体为第三连杆43的一端通过第二固定端92固定在第一后缘框段31上，此处也为紧固连接，另一端铰接于第四连杆44的一端，第四连杆44的另一端设置有套环，套接在第二后缘框段32与第三后缘框段33之间的第三铰接转动轴73上，并且与第三后缘框段33固定连接。

可以理解的是，此处第四连杆44与第三后缘框段33之间也不必设置套环，但其与第三后缘框段33的固定连接点必须设置在第三铰接转动轴73的轴线上，从而能够保证第四连杆44的运动自由度。

本实施例中，参考图3，所述舵,6设置在所述机翼梁上，通过操纵杆61与操纵接头62连接，操纵接头62固定在所述第一后缘框段31上。

在一个备选实施方式中，参考图2及图3，所述舵机6固定在所述后缘24上，并向外延伸形成一用于加强固定舵机的舵机支座5，所述舵机支座通过螺栓固定在所述机翼梁1上。

本实施例中，参考图2，所述前缘维形框段2由缘条与肋垂直交叉构成，形成“田”字型，所述缘条包括构成所述前缘维形框段2边框的前缘21、后缘24以及设置在前缘21与后缘24之间的维形条25，所述肋包括构成所述前缘维形框段2另外两条边框的加强肋22以及设置在两条加强肋22之间的维形肋23。

所述机翼梁1的轴线平行于所述缘条的轴线，且所述机翼梁1设置在所述前缘21与后缘24之间，比如，其可以设置在所述维形条25与后缘24之间。

另外需要说明的是，上述构成前缘维形框段2的缘条与所述肋之间胶接。比如，所述缘条与所述肋之间通过环氧树脂或酪素胶胶接。

本实施例中，所述后缘框段3的内部为轻质泡沫，外层包裹有玻璃布。

本发明连杆机构的工作原理为：

首先通过舵机6可以驱动第一后缘框段31绕第一铰接转动轴71转动，即使得第一后缘框段31首先发生了偏转，如图5及图6所示，分别为由驱动机构舵机6驱动第一后缘框段31向上及向下偏转，以图5为例，第一后缘框段31首先相对于前缘维形框段2向上发生偏转。由于第一连杆41的一端是固定安装在前缘维形框段2上的，另一端与第二连杆42之间通过连杆转动铰链连接，而第二连杆42的另一端是固定在第二后缘框段32上的，并且是套接在第一后缘框段31与第二后缘框段32的铰接轴上，也就是说第二连杆在第一连杆的作用下可以偏转，并且可以带动第二后缘框段32同时偏转，这样，第二后缘框段32不仅随着第一后缘框段31的偏转而偏转，并且相对于第一后缘框段31，其又进一步的向上发生了一定角度的偏转。

上述第二后缘框段的偏转方向及偏转角度也可以通过相对运动来理解，即由于在第一固定端91的作用下，第一连杆41不会发生偏转，当第一后缘框段31向上运动时，第一连杆转动铰链81相对于第一后缘框段31向下运动(此处为相对运动，结合图4及图5可以明显看出)，因此，其必然带动铰接与第一连杆转动铰链81的另一连杆--第二连杆的另一端向上翘起，即使第二后缘框段相对于第一后缘框段继续向上方偏转。

同理，第二后缘框段32与第三后缘框段33的驱动原理相同，此处不再赘述，进而使第三后缘框段33相对于第二后缘框段32也发生了向上方继续偏转一定角度，最终形成如图5所示的偏转示意图。

本发明设计的可变后缘的柔性机翼颤振模型，采用铰链杆形式，通过连杆的运动可以实现机翼后缘的变形，能够使后缘按一定的轨迹进行运动，改变机翼非定常气动力的分布，使机翼向外散逸能量，从而达到颤振抑制的目的。本发明机构能够承受较大的压力和冲击力，几何形状简单，易于加工，且容易获得较高的精度。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：包括机翼梁(1)、前缘维形框段(2)、后缘框段(3)、后缘控制连杆(4)以及舵机(6)，所述前缘维形框段(2)固定在所述机翼梁(1)上，并与后缘框段(3)铰接，舵机(6)设置在机翼梁(1)上，并通过所述舵机(6)的操纵接头连接在后缘框段(3)上，用于驱动所述后缘框段(3)相对于所述前缘维形框段(2)偏转，所述后缘控制连杆(4)一端设置在所述前缘维形框段(2)上，另一端设置在后缘框段(3)上，用于控制所述后缘框段(3)中多个框段的偏转方向，其中，

所述后缘框段(3)包括第一后缘框段(31)、第二后缘框段(32)以及第三后缘框段(33)，第一后缘框段(31)的一端通过第一铰接转动轴(71)铰接在所述前缘维形框段(2)上，另一端通过第二铰接转动轴(72)铰接第二后缘框段(32)的一端，第二后缘框段(32)的另一端通过第三铰接转动轴(73)铰接第三后缘框段(33)；

所述后缘控制连杆(4)包括第一连杆(41)、第二连杆(42)、第三连杆(43)以及第四连杆(44)，第一连杆的一端固定在前缘维形框段(2)上，另一端铰接于第二连杆(42)的一端，第二连杆(42)的另一端设置有套环，套接在第一后缘框段(31)与第二后缘框段(32)之间的第二铰接转动轴(72)上，并且与第二后缘框段(32)固定连接，同理，第三连杆(43)的一端固定在第一后缘框段(31)上，另一端铰接于第四连杆(44)的一端，第四连杆(44)的另一端设置有套环，套接在第二后缘框段(32)与第三后缘框段(33)之间的第三铰接转动轴(73)上，并且与第三后缘框段(33)固定连接；

所述舵机(6)设置在所述机翼梁(1)上，通过操纵杆(61)与操纵接头(62)连接，操纵接头(62)固定在所述第一后缘框段(31)上。

2.如权利要求1所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述舵机(6)通过舵机支座(5)固定在机翼梁(1)上。

3.如权利要求2所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述前缘维形框段(2)由缘条与肋垂直交叉构成，所述缘条包括构成所述前缘维形框段(2)边框的前缘(21)、后缘(24)以及设置在前缘(21)与后缘(24)之间的维形条(25)，所述肋包括构成所述前缘维形框段(2)另外两条边框的加强肋(23)以及设置在两条加强肋之间的维形肋(22)。

4.如权利要求3所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述机翼梁(1)的轴线平行于所述缘条的轴线，且所述机翼梁(1)设置在所述前缘(21)与后缘(24)之间，所述舵机(6)固定在所述后缘(24)上，并向外延伸形成一用于加强固定舵机(6)的舵机支座(5)，所述舵机支座通过螺栓固定在所述机翼梁(1)上。

5.如权利要求4所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述机翼梁(1)设置在所述维形条(25)与后缘(24)之间。

6.如权利要求5所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述缘条与所述肋之间胶接。

7.如权利要求6所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述缘条与所述肋之间通过环氧树脂或酪素胶胶接。

8.如权利要求7所述的可变后缘的柔性机翼颤振模型，其特征在于：所述后缘框段(3)的内部为轻质泡沫，外层包裹有玻璃布。