CN107628228B - 一种机翼前缘连续变弯结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机翼前缘连续变弯结构，属于机翼前缘结构设计技术领域。包括：固定翼肋两端分别固定在所述柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面上；记忆合金杆组件穿过固定翼肋及随动翼肋，一端固定在固定翼肋上，另一端与机翼前缘滑动连接；随动翼肋沿记忆合金杆组件长度方向上下均布设置，一端与记忆合金杆组件连接，另一端与柔性蒙皮上翼面或柔性蒙皮下翼面滑动连接；记忆合金杆组件设置有第一记忆合金杆及第二记忆合金杆；第一记忆合金杆受热作弯曲变形；第二记忆合金杆受热作平直变形；进而记忆合金杆组件受热后，驱动随动翼肋移动使柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面弯曲变形，进而改变机翼外缘的气动外形。

Description

一种机翼前缘连续变弯结构

技术领域

本发明属于机翼前缘结构设计技术领域，具体涉及一种机翼前缘连续变弯结构。

背景技术

前缘襟翼通常布置在飞机机翼前部，在大迎角飞行状态，通过前缘襟翼的偏转运动，有效延迟失速的发生，增大最大升力系数，改善飞机的气动性能。

现有飞机的前缘襟翼是由铰链或滑轨连接到机翼前部上，襟翼与机翼之间存在明显不连续折点和阶差缝隙，气流经过时易发生分离，在很大程度上影响飞机的气动效率，并造成机翼抖振，降低飞机的飞行操控品质。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种机翼前缘连续变弯结构，通过控制温度使记忆合金弯管组件驱动蒙皮进行连续的弯曲变形，改变蒙皮的弯度，保持最佳的气动外形来飞行，并利用记忆合金高强度、高刚度性能特点，提供可靠的前缘结构，大幅提升飞机使用效能。

本发明的技术方案：一种机翼前缘连续变弯结构，包括：

柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面围成的机翼前缘内腔中设置有固定翼肋、随动翼肋及记忆合金杆组件；

所述固定翼肋沿机翼展向布置，其两端分别固定在所述柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面上；

所述记忆合金杆组件穿过所述固定翼肋及随动翼肋，其一端固定在所述固定翼肋上，另一端与机翼前缘滑动连接；

所述随动翼肋沿所述记忆合金杆组件长度方向上下均布设置，一端与所述记忆合金杆组件连接，另一端分别与柔性蒙皮上翼面或柔性蒙皮下翼面滑动连接；

所述记忆合金杆组件设置有第一记忆合金杆及第二记忆合金杆；

所述第一记忆合金杆的形变温度为Ta，加热温度达到Ta后，第一记忆合金杆作弯曲变形；

所述第二记忆合金杆的形变温度为Tb，加热温度达到Tb后，第二记忆合金杆作平直变形；

所述记忆合金杆组件受热后驱动随动翼肋移动使柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面弯曲变形，进而改变机翼外缘的气动外形。

优选地，所述第一记忆合金杆和第二记忆合金杆通过卡箍连接成一体；

所述第一记忆合金杆和第二记忆合金杆分界面设置有隔热层。

所述第一记忆合金杆及第二记忆合金杆分别为带有锥度的半圆形管，组合在一起后形成一锥形管。

所述记忆合金杆组件设置有角形连接片，所述记忆合金杆组件通过角形连接片与所述随动翼肋连接。

优选地，所述第一记忆合金杆和第二记忆合金杆分别通过两套独立的加热装置加热。

优选地，所述加热装置采用电加热的方式，其设置有第一导线电阻丝及第二导线电阻丝；

所述第一导线电阻丝均布设置在第一记忆合金杆的内壁上；

所述第二导线电阻丝均布设置在第二记忆合金杆的内壁上。

优选地，所述柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面分别设置有滑块，所述随动翼肋通过滑块沿所述柔性蒙皮上翼面及柔性蒙皮下翼面的切向运动；

所述记忆合金杆组件与所述机翼前缘的连接处设置有滑块。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明采用多级随动翼肋与记忆合金杆组件协同偏转，运动原理简单，弯曲变形光顺连续，形变角度由记忆合金杆直接的控制，作用直接高效，操纵响应迅速，强度刚度大，可靠性高，外形光顺连续，没有对缝阶差，减阻增升收益明显，从而节约燃料、增加航程，达到了完美的气动和隐身性能。

附图说明

图1为本发明机翼前缘连续变弯结构的一优选实施例的结构组成示意图；

图2为本发明机翼前缘连续变弯结构的一优选实施例的剖视示意图；

图3为图2所示实施例的局部K详图；

图4为图1所示实施例的记忆合金杆组件示意图；

图5为图4所示实施例的记忆合金杆组件E-E方向剖视图；

图6为图5所示实施例的记忆合金杆组件F-F方向剖视图；

图7为图1本发明实施例的记忆合金杆组件变形机理示意图；

图8为图1本发明实施例的前缘襟翼结构变形机理示意图；

其中，1-柔性蒙皮上翼面，2-柔性蒙皮下翼面，3-固定翼肋，4-随动翼肋，5-记忆合金杆组件，6-第一导线电阻丝，7-滑块，8-角形连接片，9-第二导线电阻丝，51-第一记忆合金杆，52-第二记忆合金杆，53-卡箍，54-隔热层。

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。

如图1至图2所示，本发明一种机翼前缘连续变弯结构，包括：

柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2围成的机翼前缘内腔中设置有固定翼肋3、随动翼肋4及记忆合金杆组件5；

其中，柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2由柔性合金板制作，可向面外作大角度弯曲变形。

固定翼肋3沿机翼垂向布置，其两端分别固定在柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2上；

记忆合金杆组件5穿过固定翼肋3，一端固定在固定翼肋3上，另一端与机翼前缘通过滑块7滑动连接；

本实施例中，固定翼肋3两端焊接在柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2的内壁上，固定翼肋3与记忆合金杆组件5配合安装处进行开孔，允许记忆合金杆组件5一端从固定翼肋3上穿过并焊接在固定翼肋3上，另一端通过滑动副与机翼前缘连接。

随动翼肋4沿记忆合金杆组件5上下均布，一端与记忆合金杆组件5连接，另一端分别与柔性蒙皮上翼面1或柔性蒙皮下翼面2通过滑动副连接；

如图4至图6所示：记忆合金杆组件5设置有第一记忆合金杆51及第二记忆合金杆52；

第一记忆合金杆51的形变温度为Ta，加热温度达到Ta后，第一记忆合金杆51作弯曲变形，其记忆形状是弯曲状态。

可以理解的是：第一记忆合金杆51可以根据需要设置其记忆弯曲形状，即设置其向上或向下弯曲；

也可以合理布置第一记忆合金杆51的安装位置，满足使用需求。

第二记忆合金杆52的形变温度为Tb，加热温度达到Tb后，第二记忆合金杆52作平直变形，其记忆形状是直管形态。

记忆合金杆组件5受热后驱动随动翼肋4移动使柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2弯曲变形，进而改变机翼外缘的气动外形。

本实施例中，第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52通过卡箍53连接成一体，第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52分界面设置有隔热层54；阻止第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52进行热传导，影响变形效果。

第一记忆合金杆51及第二记忆合金杆52分别为带有锥度的半圆形管，组合在一起后形成一锥形管，有利于记忆合金杆组件5在固定翼肋3的安装。

本实施例中，如图3所示：记忆合金杆组件5设置有角形连接片8，记忆合金杆组件5通过角形连接片8与随动翼肋4连接，避免了随动翼肋4直接与记忆合金杆组件5连接的不便，在记忆合金杆组件5安装角形连接片8相对简单易操作。

安装角形连接片8的一端通过紧固件铆接或者螺接在记忆合金杆组件5的外壁上，另一端通过紧固件铆接或者螺接在随动翼肋3上，实现了将记忆合金杆组件5的形变通过随动翼肋3传递到柔性蒙皮上翼面1和柔性蒙皮下翼面2上。

本实施例中，第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52分别通过两套独立的加热装置加热，采用两套独立的加热装置便于对第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52分别控制，两者在使用过程中，只能保持其中一套处于工作状态。

可以理解的是：上述的加热装置可采用电加热的方式，其设置有第一导线电阻丝6及第二导线电阻丝9，第一导线电阻丝6均布设置在第一记忆合金杆51的内壁上，第二导线电阻丝9设置在第二记忆合金杆52的内壁上，分别对第一记忆合金杆51的第一导线电阻丝和第二记忆合金杆52上的第二导线电阻丝9单独进行通电后，第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52受热后达到自已本身相应的形变温度后，能够分别主导变形。

本实施例中，柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2分别设置有与滑块7配合的滑槽，随动翼肋4通过滑块7沿柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2的滑槽内切向运动；可跟随形状记忆合金杆作运动；

记忆合金杆组件5与机翼前缘的连接处设置有滑块7，能够跟随机翼前缘变形做相应的移动。

下面以实现机翼前缘向下偏转为例，详细说明本装置的技术原理；

如图7所示：单独对第一记忆合金杆51通电加热，温度达到Ta后，第一记忆合金杆51向下作弯曲变形，由于第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52通过卡箍53连接成一体，第二记忆合金杆52被强迫变形至弯曲形状，停止对第一记忆合金杆51通电加热，记忆合金杆组件5稳定的保持在弯曲形状。

单独对第二记忆合金杆52通电加热，温度达到Tb后，第二记忆合金杆52作平直变形，由于第一记忆合金杆51和第二记忆合金杆52通过卡箍53连接成一体，第一记忆合金杆51被强迫由弯曲状态变形至平直形状，停止对第二记忆合金杆52通电加热，记忆合金杆组件5稳定的保持在平直形状。

如图8所示：对于机翼前缘整体结构来说，当对第一记忆合金杆51通电加热，翼肋骨架跟随记忆合金杆组件5形成了连续弯曲形态，随动翼肋4的上下端头在柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2的内表面沿切向滑动，带动柔性蒙皮作弯曲变形，进而达到机翼前缘结构整体连续偏转。

当对第二记忆合金杆52通电加热，翼肋骨架跟随记忆合金杆组件5形成了平直形态，随动翼肋4的上下端头在柔性蒙皮上翼面1及柔性蒙皮下翼面2的内表面沿切向反向滑动，带动柔性蒙皮作回复变形，进而达到前缘襟翼结构整体收平。

本发明一种机翼前缘连续变弯度结构，通过温度来控制记忆合金杆组件作连续的弯曲变形，机翼前缘内部骨架和蒙皮随弯管改变弯度，外形表面光顺连续，平滑无缝，有效降低阻力，提高升力系数，保持最佳的气动外形来飞行，并利用记忆合金高强度、高刚度性能特点，提供可靠的前缘结构，大幅提升飞机使用效能。

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 (4)

1.一种机翼前缘连续变弯结构，其特征在于，包括：

柔性蒙皮上翼面(1)及柔性蒙皮下翼面(2)围成的机翼前缘内腔中设置有固定翼肋(3)、随动翼肋(4)及记忆合金杆组件(5)；

所述固定翼肋(3)沿机翼展向布置，其两端分别固定在所述柔性蒙皮上翼面(1)及柔性蒙皮下翼面(2)上；

所述记忆合金杆组件(5)穿过所述固定翼肋(3)及随动翼肋(4)，其一端固定在所述固定翼肋(3)上，另一端与机翼前缘滑动连接；

所述随动翼肋(4)沿所述记忆合金杆组件(5)长度方向上下均布设置，一端与所述记忆合金杆组件(5)连接，另一端分别与柔性蒙皮上翼面(1)或柔性蒙皮下翼面(2)滑动连接；

所述记忆合金杆组件(5)设置有第一记忆合金杆(51)及第二记忆合金杆(52)，所述第一记忆合金杆(51)和第二记忆合金杆(52)为带有锥度的半圆形管，组合在一起后形成一锥形管，并通过卡箍(53)连接成一体，所述第一记忆合金杆(51)和第二记忆合金杆(52)分别通过两套独立的加热装置加热，所述加热装置采用电加热的方式，其设置有第一导线电阻丝(6)及第二导线电阻丝(9)，所述第一导线电阻丝(6)均布设置在第一记忆合金杆(51)的内璧上，所述第二导线电阻丝(9)均布设置在第二记忆合金杆(52)的内壁上；

所述第一记忆合金杆(51)的形变温度为Ta，加热温度达到Ta后，第一记忆合金杆(51)作弯曲变形；

所述第二记忆合金杆(52)的形变温度为Tb，加热温度达到Tb后，第二记忆合金杆(52)作平直变形；

所述记忆合金杆组件(5)受热后驱动随动翼肋(4)移动使柔性蒙皮上翼面(1)及柔性蒙皮下翼面(2)弯曲变形，进而改变机翼的外缘的气动外形。

2.如权利要求1所述的机翼前缘连续变弯结构，其特征在于：所述第一记忆合金杆(51)和第二记忆合金杆(52)分界面设置有隔热层(54)。

3.如权利要求1所述的机翼前缘连续变弯结构，其特征在于：所述记忆合金杆组件(5)设置有角形连接片(8)，所述记忆合金杆组件(5)通过角形连接片(8)与所述随动翼肋(4)连接。

4.如权利要求1所述的机翼前缘连续变弯结构，其特征在于：

所述柔性蒙皮上翼面(1)及柔性蒙皮下翼面(2)分别设置有滑块(7)，所述随动翼肋(4)通过滑块(7)沿所述柔性蒙皮上翼面(1)及柔性蒙皮下翼面(2)的切向运动；

所述记忆合金杆组件(5)与所述机翼前缘的连接处设置有滑块(7)。

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