CN109823511B - 一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，包括机身、固定机翼和活动机翼，固定机翼固定连接在机身上或与机身一体成型，活动机翼铰接在固定机翼上，固定机翼、活动机翼相对于机身对称设置，所述固定机翼和机身中设置有机械传动机构和限位组件，机械传动机构与活动机翼铰接，通过机械传动机构实现了自动增稳功能，其机械传动机构结构简单、重量轻，不包含电子控制装置，实现了纯机械自动化调节。

Description

一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构

技术领域

本发明涉及涉航空飞行器中的可变机翼领域，特别涉及一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构。

背景技术

目前可折叠机翼主要用于舰载机、导弹和无人机，可折叠机翼一方面可以实现当飞行器储放时，外翼向上折起，飞行器的地面横向占用空间大大减小，另一方面，可折叠机翼也可以实现飞行器通过主动调整机翼的外形达到较大的性能改变，从而可以执行多种不同的任务。横向静稳定性指的是当出现干扰时飞行器进行滚转并出现倾斜角，如果不加操纵，飞行器有消除初始出现的滚转的趋势，则称飞行器具有横向静稳定性。而在飞行器遇到突风的情况下增加飞行器的横向静稳定性，对于提高无人机的飞行技术具有重要的意义。

中国发明专利CN108528692A(文献1)公开了一种折叠机翼双旋翼飞行器及其控制方法的技术方案，其通过可变上反角机翼来提高提高飞行器的稳定性。然而文献1的上述方案仍然存在诸多问题：采用电机控制，控制方法复杂、无法实现自动调节上反角；无法实现灵活地控制上反角变化范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，通过机械传动机构实现了自动增稳功能，其机械传动机构结构简单、重量轻，不包含电子控制装置，实现了纯机械自动化调节。

本发明的技术方案是：一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，包括机身、固定机翼和活动机翼，固定机翼固定连接在机身上或于机身一体成型，活动机翼铰接在固定机翼上，固定机翼、活动机翼相对于机身对称设置，所述固定机翼和机身中设置有机械传动机构和限位组件，机械传动机构与活动机翼铰接。

进一步地，所述机械传动机构包括第一传力组件、第二传力组件和连接杆，两组第一传力组件相对于第二传力组件对称设置，第一传力组件与第二传力组件通过连接杆连接。

进一步地，所述第一传力组件为横向位移杆，第一传力组件将所述活动机翼的转动转化为所述第一传力组件的横向运动，所述连接杆连接所述第一传力组件和第二传力组件，第二传力组件将所述第一传力组件的横向运动转化为所述第二传力组件的转动或移动。

进一步地，所述第二传力组件包括摇臂、减震弹簧和固定架，摇臂的中心与固定架铰接从而形成双摇臂结构，所述减震弹簧安装在所述双摇臂结构的两端作为平衡装置，减震弹簧的一端与摇臂连接，另一端与限位组件连接。

进一步地，所述机械传动机构还包括限动机构，所述限动机构包括固连在双摇臂中心位置的转动块，转动块的外围设置有限动块，转动块上设有凸出部，限动块上设有与凸出部相配合的凹槽，转动块和限动块的中间设有弹簧。

进一步地，所述第二传力组件包括滑块、减震弹簧和滑轨，两个滑块对称设置在滑轨两端，两个滑块通过减震弹簧连接，滑轨与限位组件固定连接。

进一步地，所述机械传动机构还包括限动机构，所述限动机构包括设置在滑块下方的凹槽，滑轨内部设置有能卡入所述凹槽的限位块，限位块与滑轨之间设置有弹簧。

进一步地，所述限位组件包括固定板和多个并排设置的翼肋，所述固定板固定设置在机身内部并相对于机身的对称平面对称。

进一步地，固定机翼和活动机翼的连接处设置减震弹簧。

本发明具有以下有益效果：首先，本发明采用的机械传动机构在飞机在飞行遇到突风时，机械传动机构会使得机翼进行自动调节，从而改变上反角，即实现了机翼的自动调节进而提高其横向静稳定性，其结构简单、重量轻，不包含电子控制装置，实现了纯机械自动化调节。其次，本发明采用减震弹簧作为平衡装置，可缓冲突风的冲击并且能控制结构的振动，并使机翼能较快地达到想要的上反角，使得增稳调节快速灵敏。最后，本发明利用限动结构限制上反角的变化范围，使其不会变化过大而影响机翼效率。

附图说明

图1是本发明可变机翼结构的变形效果示意图；

图2是本发明实施例一的传动机构原理示意图；

图3是本发明实施例一的可变机翼结构示意图一；

图4是本发明实施例一的可变机翼结构示意图二；

图5是本发明实施例一的可变机翼结构示意图三；

图6是本发明实施例一的限动机构示意图；

图7是本发明实施例二的传动机构原理示意图；

图8是本发明实施例二的可变机翼结构示意图一；

图9是本发明实施例二的可变机翼结构示意图二；

图10是本发明实施例二的可变机翼结构示意图三；

图11是本发明实施例二的限动机构滑轨示意图；

图12是本发明实施例三的可变机翼结构示意图一；

图13是本发明实施例三的可变机翼结构示意图二；

图14是本发明实施例三的可变机翼结构示意图三；

图15是本发明实施例三的可变机翼结构的变形效果；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“横向”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

参见图1-6，一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，包括机身、固定机翼和活动机翼1，固定机翼固定连接在机身上或与机身一体成型，活动机翼1铰接在固定机翼上，固定机翼、活动机翼1相对于机身对称设置，所述固定机翼和机身中设置有机械传动机构和限位组件，机械传动机构与活动机翼铰接。

所述机械传动机构包括第一传力组件2、第二传力组件4和连接杆3，两组第一传力组件2相对于第二传力组件4对称设置，第一传力组件2与第二传力组件4通过连接杆3连接。

其中，第一传力组件2为横向位移杆，第一传力组件2将所述活动机翼1的转动转化为所述第一传力组件2的横向运动，所述连接杆3连接所述第一传力组件2和第二传力组件4，第二传力组件4将所述第一传力组件2的横向运动转化为所述第二传力组件4的转动。

限位组件包括固定板7和多个并排设置的翼肋8，固定板固定设置在机身内部并相对于机身的对称平面对称。

参见图2-6，第一传力组件2包括第一横向杆21和第二横向杆22，第一横向杆21穿过翼肋8的通孔，第二横向杆22穿过固定板7的通孔，第二横向杆22一端通过第一连接件23与第一横向杆21连接，另一端通过第二连接件24与连接杆3连接，第二横向杆22可在固定板7的通孔中横向移动。

进一步的，第二传力组件4包括摇臂、减震弹簧5和固定架6，摇臂的中心与固定架6铰接从而形成双摇臂结构，所述减震弹簧5安装在所述双摇臂结构的两端作为平衡装置，减震弹簧的另一端与限位组件连接。固定架6与限位组件固定连接。所述减震弹簧5由弹簧和减震器组成，弹簧用于吸收外界的冲击，减震器用于提供阻尼以抑制弹簧的往复运动，当包含可变机翼结构的飞行器处于平飞状态下，所述减振弹簧5可以平衡左右机翼上的空气动力；当所述飞行器受到突风作用时，由于所述可变机翼上反角短时间的变化，会使双摇臂结构横向摆动，所述减振弹簧5会对双摇臂结构的摆动进行减速，保证上反角快速变化到相应状态，防止上反角的剧烈变化影响机翼的空气动力性能。

飞机的上反角可以增加飞机的横向静稳定性，并且机翼的上反角越大，飞机的横向静稳定性就越好，但是上反角过大带来的问题是飞机的操纵性降低，并且克服飞机重力的有效升力将减少。因此需要将机翼的上反角变化范围限制在一定的范围内。为了将上反角限定在一定范围内，可变机翼结构还包括限动机构9。如图6所示，限动机构9包括固连在双摇臂中心位置的转动块91，转动块91的外围设置有限动块92，转动块91上设有凸出部93，限动块92上设有与凸出部93相配合的凹槽94，转动块91和限动块92的中间设有弹簧。当机翼受到突风作用时，转动块随着双摇臂转动，当转动到一定角度时，限动块在内部弹簧的作用下向上弹起，转动块91的凸出部卡到限动块92的凹槽中，此时对摇臂结构起到了限制转动的作用，从而实现了对上反角范围的限定。

实施例二：

参见图7-11，一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，包括机身、固定机翼和活动机翼1，固定机翼固定连接在机身上或与机身一体成型，活动机翼1铰接在固定机翼上，固定机翼、活动机翼1相对于机身对称设置，所述固定机翼和机身中设置有机械传动机构和限位组件，机械传动机构与活动机翼铰接。

所述机械传动机构包括第一传力组件2、第二传力组件4和连接杆3，两组第一传力组件2相对于第二传力组件4对称设置，第一传力组件2与第二传力组件4通过连接杆3连接。

其中，第一传力组件2为横向位移杆，第一传力组件2将所述活动机翼1的转动转化为所述第一传力组件2的横向运动，所述连接杆3连接所述第一传力组件2和第二传力组件4，第二传力组件4将所述第一传力组件2的横向运动转化为所述第二传力组件4的纵向运动。

限位组件包括固定板7和多个并排设置的翼肋8，固定板固定设置在机身内部并相对于机身的对称平面对称。

参见图7-11，第一传力组件2包括第一横向杆21和第二横向杆22，第一横向杆21穿过翼肋8的通孔，第二横向杆22穿过固定板7的通孔，第二横向杆22一端通过第一连接件23与第一横向杆21连接，另一端通过第二连接件24与连接杆3连接，第二横向杆22可在固定板7的通孔中横向移动。

进一步的，第二传力组件4包括滑块、减震弹簧5和滑轨10，两个滑块对称设置在滑轨两端，两个滑块通过减震弹簧5连接，滑轨10与固定板7固定连接。根据机械设计原理，所述单侧的活动机翼1在突风作用下产生上反角并发生转动，继而带动所述第一传力组件2的横向运动，所述第一传力组件2会拉动所述滑块结构4和所述减震弹簧5进行纵向运动，进而可使两侧的所述活动机翼1实现对称运动并得到相同的上反角。

所述减震弹簧5由弹簧和减震器组成，弹簧用于吸收外界的冲击，减震器用于提供阻尼以抑制弹簧的往复运动，当包含所述可变机翼结构的飞行器处于平飞状态下，所述减振弹簧5可以平衡左右机翼上的空气动力；当所述飞行器受到突风作用时，由于所述可变机翼上反角短时间的变化，会使所述减振弹簧5产生往复运动，所述减振弹簧5会对其往复运动进行减速，保证上反角快速变化到相应状态，防止上反角往复变化影响机翼上的空气动力性能。

飞机的上反角可以增加飞机的横向静稳定性，并且机翼的上反角越大，飞机的横向静稳定性就越好，但是上反角过大带来的问题是飞机的操纵性降低，并且克服飞机重力的有效升力将减少。因此需要将机翼的上反角变化范围限制在一定的范围内。为了将上反角限定在一定范围内，可变机翼结构还包括限动机构。限动机构包括设置在滑块下方的滑块凹槽，滑轨上也设置有滑轨凹槽，滑轨凹槽内部设置有弹簧和能卡入滑块凹槽的限位块，当滑块滑到滑轨特定位置时，滑块凹槽与滑轨凹槽相对，限位块在弹簧的作用下向外弹出，卡入滑块凹槽内，从而抑制滑块继续运动，起到限制上反角的作用。

实施例三

参见图12-15，实施例三进一步对实施例二的结构进行了改进，实施例二中，活动机翼1转动时，会受到蒙皮的干涉，为了避免蒙皮干涉，在固定机翼和活动机翼1的连接处设置减震弹簧。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有横向自动增稳功能的可变机翼结构，包括机身、固定机翼和活动机翼，固定机翼固定连接在机身上或与机身一体成型，活动机翼铰接在固定机翼上，固定机翼、活动机翼相对于机身对称设置，其特征在于：所述固定机翼和机身中设置有机械传动机构和限位组件，机械传动机构与活动机翼铰接；固定机翼和活动机翼的连接处设置减震弹簧；

所述机械传动机构包括第一传力组件、第二传力组件和连接杆，两组第一传力组件相对于第二传力组件对称设置，第一传力组件与第二传力组件通过连接杆连接；

所述第一传力组件为横向位移杆，第一传力组件将所述活动机翼的转动转化为所述第一传力组件的横向运动，所述连接杆连接所述第一传力组件和第二传力组件，第二传力组件将所述第一传力组件的横向运动转化为所述第二传力组件的转动或移动；

所述第二传力组件包括摇臂、减震弹簧和固定架，摇臂的中心与固定架铰接从而形成双摇臂结构，所述减震弹簧安装在所述双摇臂结构的两端作为平衡装置，减震弹簧的一端与摇臂连接，另一端与限位组件连接；或者，所述第二传力组件包括滑块、减震弹簧和滑轨，两个滑块对称设置在滑轨两端，两个滑块通过减震弹簧连接，滑轨与限位组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的可变机翼结构，其特征在于：所述机械传动机构还包括限动机构，所述限动机构包括固连在双摇臂中心位置的转动块，转动块的外围设置有限动块，转动块上设有凸出部，限动块上设有与凸出部相配合的凹槽，转动块和限动块的中间设有弹簧。

3.根据权利要求1所述的可变机翼结构，其特征在于：所述机械传动机构还包括限动机构，所述限动机构包括设置在滑块下方的凹槽，滑轨内部设置有能卡入所述凹槽的限位块，限位块与滑轨之间设置有弹簧。

4.根据权利要求1所述的可变机翼结构，其特征在于：所述限位组件包括固定板和多个并排设置的翼肋，所述固定板固定设置在机身内部并相对于机身的对称平面对称。