CN109436315B - 一种柔性格尼襟翼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种柔性格尼襟翼系统，涉及直升机技术领域，能够调整格尼襟翼系统的高度。本发明包括：空气泵(1)、控制体(2)、弹性膜格尼襟翼(3)和通气导管(4)；弹性膜格尼襟翼(3)四周与控制体(2)固定连接；在控制体(2)的下表面开口，控制体(2)的下表面开口匹配桨叶的下表面开口；空气泵(1)通过通气导管(4)与弹性膜格尼襟翼(3)连接，空气泵(1)用于通过通气导管(4)调整弹性膜格尼襟翼(3)内的气压；弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分对应所述桨叶的下表面开口，弹性膜格尼襟翼(3)变形部分通过所述桨叶的下表面开口伸出或收回。本发明适用于格尼襟翼系统。
Description
技术领域
本发明涉及直升机技术领域，尤其涉及一种柔性格尼襟翼系统。
背景技术
格尼襟翼是一种增升装置，被逐渐应用在一些旋翼飞行器的设计上。格尼襟翼在不同高度的情况下，不同的飞行状态下会对翼型特性产生的影响。
这些影响有的是有利的有的是不利的，因此需要设计出一种能够调整高度的格尼襟翼系统。
发明内容
本发明的实施例提供一种柔性格尼襟翼系统，能够提供一种能够调整高度的格尼襟翼系统。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明包括一个可以充入吸出气体的空气泵(1)，一个控制弹性体位置的控制体(2)，一个不易发生塑性变形的弹性膜格尼襟翼(3)和连接空气泵(1)与弹性膜格尼襟翼(3)的通气导管(4)构成。弹性膜格尼襟翼(3)上加装了三组橡胶片(i)(ii)(iii)，用来控制弹性膜格尼襟翼(3)长度的同时增加弹性膜格尼襟翼(3)伸出后的刚度。通过对空气泵(1)的控制，空气泵(1)将弹性膜格尼襟翼(3)中的气体通过通气导管(4)吸出或将气体充入弹性膜格尼襟翼(3)，来完成对弹性膜格尼襟翼(3)伸出或缩回以及格尼襟翼高度的控制。
从而设计了一种可以随着升力系数的需要来改变高度的格尼襟翼系统，从而结局目前业内还没有变高度格尼襟翼系统的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的柔性格尼襟翼系统剖面图；
图2为本发明实施例提供的柔性格尼襟翼收回时系统状态图；
图3为本发明实施例提供的柔性格尼襟翼伸出较短时系统状态图；
图4为本发明实施例提供的柔性格尼襟翼伸出较长时系统状态图；
图5为本发明实施例提供的柔性格尼襟翼完全伸出时系统状态图；
图6a为本发明实施例提供的弹性膜格尼襟翼(3)上附加的橡胶片的细节的结构图；
图6b为本发明实施例提供的弹性膜格尼襟翼(3)上附加的橡胶片的细节的结构图，且所有橡胶片设置在被夹在两层柔性层结构之间的粘合层中；
图7为本发明实施例提供的第一组橡胶片(i)闭合时的细节的结构图；
图8为本发明实施例提供的第二组橡胶片(ii)闭合时的细节的结构图；
图9为本发明实施例提供的第三组橡胶片(iii)闭合时的细节的结构图；
图10为本发明实施例提供的弹性膜格尼襟翼(3)完全伸出时的细节的结构图。
图11为本发明实施例提供的空气泵吸排气孔位置。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供一种柔性格尼襟翼系统，如图2所示的，包括：
空气泵(1)、控制体(2)、弹性膜格尼襟翼(3)和通气导管(4)。
弹性膜格尼襟翼(3)四周与控制体(2)固定连接。
在控制体(2)的下表面开口，控制体(2)的下表面开口匹配桨叶的下表面开口。
空气泵(1)通过通气导管(4)与弹性膜格尼襟翼(3)连接，空气泵(1)用于通过通气导管(4)调整弹性膜格尼襟翼(3)内的气压。
弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分对应所述桨叶的下表面开口，弹性膜格尼襟翼(3)变形部分通过所述桨叶的下表面开口伸出或收回。
具体的，如图2所示，在柔性格尼襟翼系统中包括可以充入吸出空气的空气泵(1)，控制弹性体位置的控制块(2)，弹性膜格尼襟翼(3)和通气导管(4)。
空气泵(1)通过控制块(2)一侧的开口用通气导管(4)与弹性膜格尼襟翼(3)连接，控制块(2)一侧的开口作为空气泵(1)的通气口用来放置通气导管(4)。控制块(2)与弹性膜格尼襟翼(3)固定连接，控制弹性膜格尼襟翼(3)不会发生无关移动。
桨叶下表面开口使得弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分可以在正确的位置伸出和收回，达到预期的工作位置。
具体的，在制造过程中，弹性膜格尼襟翼(3)四周采用高分子胶与控制体(2)粘合；弹性膜格尼襟翼(3)伸出部分保持自由状态不与控制体(2)通过胶水连接。通常可以采用高分子胶来将二者粘在一起，保证弹性膜格尼襟翼(3)四周与控制体(2)之间没有相互移动。在下端开口位置弹性膜格尼襟翼(3)伸出部分保持自由状态不与控制体(2)通过胶水连接。
弹性膜格尼襟翼(3)由高聚物材料制成。例如：弹性膜格尼襟翼(3)通常可以选用PP、EEA、PVC等高聚物材料制成，要求的特性有耐弯曲疲劳性，使其可以保证使用时间；抗拉强度，使其在伸出时不会因气压较大而损坏；柔韧性，使其可以足够柔软随着气压变化而运动；小塑性变形性，使其在多次使用时可以保持原有的形状从而起到有利的效果。具体厚度可通过对材料的特性试验进行计算，但不宜太厚。
在本实施例中，弹性膜格尼襟翼(3)变形部分通过所述桨叶的下表面开口伸出的高度，划分为至少三段。弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分中，依次安装有至少3组橡胶片，例如图1所示的。橡胶片的组数与弹性膜格尼襟翼(3)伸出的高度的分段数对应。使得弹性膜格尼襟翼(3)伸出的高度呈现阶梯式变化，也便于伸出高度的调整。
需要说明的是，在实际工作过程中，在初始状态下呈现如图2所示的状态，即桨叶的下表面开口被最外面的一组橡胶片堵住，实际使用过程中不会有如图1的弹性膜格尼襟翼(3)被完全吸入的状态，图1只是为了便于描述橡胶片的排列方式.
具体的，在所述柔性格尼襟翼系统的剖面图中，每个橡胶片的为矩形，且每个橡胶片有一个圆弧角。
在弹性膜格尼襟翼(3)完全收入控制体(2)的下表面开口时，每组橡胶片按照弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分的中轴线呈左右对称。
每个橡胶片靠近所述中轴线的、且远离控制体(2)的下表面开口的角，为圆弧角。以便于随着弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分的形变，橡胶片相互靠近并堵住控制体(2)的下表面开口，起到类似气闸的作用。在弹性膜格尼襟翼(3)逐步伸出控制体(2)的下表面开口的过程中，各组橡胶片会依次暴露在空气中，需要说明的是，主要影响格尼襟翼气动性能的是弹性膜格尼襟翼(3)伸出的高度，而暴露在空气中的橡胶片并不会对气动性能造成明显影响。
以安装三组橡胶片的情况为例，弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分，依次安装第一组橡胶片(i)、第二组橡胶片(ii)和第三组橡胶片(iii)。
在弹性膜格尼襟翼(3)完全收入控制体(2)的下表面开口时，第一组橡胶片(i)遮挡在控制体(2)的下表面开口的位置。例如：
如图2所示的，减小桨叶下表面开口对翼型气动特性的影响。
上面两组橡胶片(ii)(iii)在控制弹性膜格尼襟翼(3)伸出高度的同时，增加伸出的弹性膜格尼襟翼(3)的刚度，使其能更好的发挥作用。
在弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分收回时，最下端的一组橡胶片(i)会在重力和下表面的吸附力作用下闭合，如图2所示，防止桨叶下表面开口对翼型气动特性产生影响。
当空气泵(1)开始向弹性膜格尼襟翼(3)充气时，气压使得弹性膜格尼襟翼(3)的第一组橡胶片(i)的闭合被推开，弹性膜格尼襟翼(3)由桨叶下表面开口位置伸出。
伸出至第二组橡胶片(ii)到达桨叶下表面开口位置时，由于橡胶片(ii)的闭合，控制弹性膜格尼襟翼(3)伸出的高度，如图3所示。
加大空气泵(1)的充气量，弹性膜格尼襟翼(3)的第二组橡胶片(ii)的闭合被推开，弹性膜格尼襟翼(3)继续伸出至第三组橡胶片(iii)在桨叶下表面开口位置闭合，如图4所示。
继续加大空气泵(1)的充气量，弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分全部从桨叶下表面开口位置伸出，如图5所示。
为了便于理解，具体说明本实施例方案的工作原理：
在弹性膜格尼襟翼收回的状图如图2所示，第一组橡胶片(i)的闭合避免了桨叶下表面开口对翼型气动特性的影响，闭合的局部细节如图7所示。
由于橡胶片设计的特殊性，在闭合时因为橡胶片内侧的圆角存在，可顺利运动至闭合位置，但由于闭合后宽度与桨叶下表面开口处宽度相同，会卡在桨叶下表面开口处，在没有空气泵(1)充气带来的压力帮助下，能保持这一状态不变。
其中，如图6a所示的，弹性膜格尼襟翼(3)只有一层柔性层，橡胶片可以直接粘合在弹性膜格尼襟翼(3)柔性层上
可选的，如图6b所示的，弹性膜格尼襟翼(3)由两层柔性层结构粘合，所有橡胶片设置在被夹在两层柔性层结构之间的粘合层中。
当需要伸出格尼襟翼时，启动空气泵(1)使其向弹性膜格尼襟翼(3)充气，在控制体(2)对弹性膜格尼襟翼(3)的控制下，增加的压力产生的变形就发生在桨叶下表面开口位置，克服第一组橡胶片(i)闭合的阻力，使得弹性膜格尼襟翼(3)伸出。
伸出过程中第二组橡胶片(i)到达桨叶下表面开口位置，第二组橡胶片(ii)闭合，弹性膜格尼襟翼(3)的伸出动作停止，这时弹性膜格尼襟翼(3)位于图3位置，第二组橡胶片(ii)闭合的细节如图8所示。
加大空气泵(1)对弹性膜格尼襟翼(3)的充气，在控制体(2)对弹性膜格尼襟翼(3)的控制下，增加的压力产生的变形继续发生在桨叶下表面开口位置，第二组橡胶片(ii)的闭合阻力被克服，弹性膜格尼襟翼(3)继续伸出。
伸出过程中第三组橡胶片(iii)到达桨叶下表面开口位置，第三组橡胶片(iii)闭合，弹性膜格尼襟翼(3)的伸出动作再次停止，这时弹性膜格尼襟翼(3)位于图4位置，第三组橡胶片(iii)闭合的细节如图9所示。
继续加大空气泵(1)对弹性膜格尼襟翼(3)的充气，在控制体(2)对弹性膜格尼襟翼(3)的控制下，增加的压力产生的变形依然发生在桨叶下表面开口位置，第三组橡胶片(iii)的闭合阻力也被克服，这时弹性膜格尼襟翼(3)完全伸出，位于图5的位置。
完全伸出的细节如图10所示。
当空气泵(1)对弹性膜格尼襟翼(3)开始吸气，弹性膜格尼襟翼(3)将转变到图1所示的位置，停止吸气后第一组橡胶片(i)闭合，恢复到初始位置如图2所示。完成对格尼襟翼伸出收回以及高度的控制，从而得到不同飞行状态下需要的格尼襟翼状态。
进一步的，空气泵由于需要从外界吸排气来完成对所设计机构的充气放气操作，因此在翼尖位置开孔，如图11所示。开口位置选在翼尖的原因在于：1.避免了在上下表面开口所引起的对翼型气动外形的影响。2.选在翼尖位置很好的利用了机翼中肋片上减重孔的通道，使得空气泵吸排气管道可以较为方便的在不影响机翼内部结构的情况下排布。3.在翼尖位置开孔并且吸排气可以在一定程度上减小翼尖涡的强度，有利于提升翼尖附近翼型气动性能。
目前，在业内对格尼襟翼的研究过程中，随之产生了很多关于格尼襟翼的试验和模拟方案，其中一些试验和模拟方案的目的，在于模拟、仿真出不同高度的格尼襟翼在不同的飞行状态下会对翼型特性产生的影响，这些影响有的是有利的有的是不利的，而为了在整个飞行过程中都能选用有利的格尼襟翼高度，就需要一种可变高度的格尼襟翼系统。据此需求，发明了一种可变高度的柔性格尼襟翼系统，利用简洁的结构完成了对格尼襟翼伸出收回以及格尼襟翼伸出高度的控制。
本发明实施例中，根据直升机前飞悬停等不同飞行状态对于格尼襟翼的不同需求，设计了一种可以调节格尼襟翼高度的柔性格尼襟翼系统。格尼襟翼是一种增升装置，加装格尼襟翼使下表面压力增加，上表面吸附增强，压力和吸附的增量随襟翼高度增加而增加，但并不是线性变化。中小升力系数下，随着格尼襟翼高度增加，升阻比将降低，但在高升力系数情况下较长的格尼襟翼会有更好的增升效果。基于这个原因，发展一种可以随着升力系数的需要来改变高度的格尼襟翼系统，从而结局目前业内还没有变高度格尼襟翼系统的问题。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种柔性格尼襟翼系统，其特征在于，包括：空气泵(1)、控制体(2)、弹性膜格尼襟翼(3)和通气导管(4)组成；
弹性膜格尼襟翼(3)四周与控制体(2)固定连接高分子胶；
在控制体(2)的下表面开口，控制体(2)的下表面开口匹配桨叶的下表面开口；
空气泵(1)通过通气导管(4)与弹性膜格尼襟翼(3)连接，空气泵(1)用于通过通气导管(4)调整弹性膜格尼襟翼(3)内的气压；
弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分对应所述桨叶的下表面开口，弹性膜格尼襟翼(3)变形部分通过所述桨叶的下表面开口伸出或收回；
弹性膜格尼襟翼(3)变形部分通过所述桨叶的下表面开口伸出的高度，划分为至少三段；
弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分中，依次安装有至少3组橡胶片；
橡胶片的组数与弹性膜格尼襟翼(3)伸出的高度的分段数对应；
在所述柔性格尼襟翼系统的剖面图中，每个橡胶片为矩形，且每个橡胶片有一个圆弧角；
在弹性膜格尼襟翼(3)完全收入控制体(2)的下表面开口时，每组橡胶片按照弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分的中轴线呈左右对称；
每个橡胶片靠近所述中轴线的且远离控制体(2)的下表面开口的角，为圆弧角。
2.根据权利要求1所述的柔性格尼襟翼系统，其特征在于，弹性膜格尼襟翼(3)的变形部分，依次安装第一组橡胶片(i)、第二组橡胶片(ii)和第三组橡胶片(iii)；
在弹性膜格尼襟翼(3)完全收入控制体(2)的下表面开口时，第一组橡胶片(i)遮挡在控制体(2)的下表面开口的位置。
3.根据权利要求1或2所述的柔性格尼襟翼系统，其特征在于，
弹性膜格尼襟翼(3)由两层柔性层结构粘合，所有橡胶片设置在被夹在两层柔性层结构之间的粘合层中。
4.根据权利要求1所述的柔性格尼襟翼系统，其特征在于，
弹性膜格尼襟翼(3)四周采用高分子胶与控制体(2)粘合；
弹性膜格尼襟翼(3)伸出部分保持自由状态不与控制体(2)通过胶水连接。
5.根据权利要求3所述的柔性格尼襟翼系统，其特征在于，弹性膜格尼襟翼(3)的柔性层由高聚物材料制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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