CN111439366A - 一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋，属于变体飞机结构设计技术领域，所述翼肋包括多个肋节及连接板，相邻肋节之间通过连接板连接前后连接在一起构成翼肋的翼型外形，其中，每个肋节具有用于与相邻肋节进行柔性连接的柔性连接结构，所述柔性连接结构受到载荷作用时能够产生柔性伸缩变形，使得相邻两个肋节之间产生相对转动，实现后缘翼肋的弯度变化。本申请提供的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，通过多个肋节构建出一整体翼肋且肋节间采用柔性连接，可显著提高翼肋缘条的柔性变形量，获得较大的弯度变化量和承载能力。

Description

一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋

技术领域

本申请属于变体飞机结构设计技术领域，特别涉及一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋。

背景技术

变体飞机是一种可以在飞行过程中根据需要实时改变形状从而使整个航程都保持最佳气动性能的新型飞机。机翼后缘弯度变化影响变体飞机的升阻比，而机翼后缘区域的载荷相对较小，结构实现起来难度相对也小一些。

在现有结构的翼肋中，在采用机械式结构时，付出了较大的重量代价，而利用弹性材料本身变形的结构或是变形能力时，承载(刚度)却不够。

因此，需要一种翼肋结构，解决柔性蒙皮面内大变形与面外刚度的矛盾、骨架大变形与承载能力的矛盾、分布式驱动与形状感知和控制问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋，以解决或减轻现有技术中机翼后缘翼肋在获得较大弯度变化量时无法满足承载要求，或满足承载要求却无法实现较大弯度变化量的问题。

本申请的技术方案是：一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋，所述翼肋包括多个肋节及连接板，相邻肋节之间通过连接板连接前后连接在一起构成翼肋的翼型外形，其中，每个肋节具有用于与相邻肋节进行柔性连接的柔性连接结构，所述柔性连接结构受到载荷作用时能够产生柔性伸缩变形，使得相邻两个肋节之间产生相对转动，实现后缘翼肋的弯度变化。

在本申请一实施方式中，所述连接板连接于肋节中间翼肋的弦平面。

在本申请一实施方式中，所述柔性连接结构包括设置在肋节缘条上的外向齿状结构和内向齿状结构，相邻两个肋节间的外向齿状结构和内向齿状结构相互咬合。

在本申请一实施方式中，其特征在于，所述外向齿状结构和/或内向齿状结构中，齿片的数量不少于10个。

在本申请一实施方式中，其特征在于，所述齿片的厚度小于缘条厚度的1/6。

在本申请一实施方式中，其特征在于，还包括伸缩式驱动装置，所述伸缩式驱动装置设置在相邻两个肋节之间，通过协调控制实现对肋节偏转弯度控制。

在本申请一实施方式中，所述伸缩式驱动装置包括液压式作动筒和直线式往复运动电机。

本申请提供的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，通过多个肋节构建出一整体翼肋且肋节间采用柔性连接，可显著提高翼肋缘条的柔性变形量，获得较大的弯度变化量和承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为典型的飞机机翼结构示意图。

图2为本申请的后缘变弯度翼肋示意图。

图3为本申请的相邻肋节间连接示意图。

图4为本申请的单个肋节示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1所示为典型的飞机机翼机构示意图，主梁、前墙1和后墙2构成机翼的主承载结构，后缘翼肋3安装设置在后墙2沿着气流流向的后端，蒙皮4敷设于承载结构之上形成气动表面。位于舵面区域5的翼肋3需要提供较大的变形及承载较大的气动力。

为此，本申请提供了一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋，后缘变弯度翼肋主要由多段的肋节31通过连接板32前后连接形成一构成翼肋外形的翼肋结构，首段肋节31固定连接到机翼的后墙2上，后一段肋节31连接前一段的肋节31，连接点设置在每一段肋节31中间翼肋的弦平面位置处，这样可以使得后一段肋节31相对前一段肋节31转动而基本保持翼肋的外形表面不发生较大起伏。每个肋节31的前后缘条上均设置有柔性连接结构，后一段肋节31与前一段肋节31通过柔性结构实现柔性连接，受载荷作用时产生柔性伸缩变形，相邻肋节产生相对偏转。根据后缘翼肋所需的弯度变化量，调节每个相邻肋节的相对偏转量，即可实现翼肋的较大变形。

如图2所示即为本申请一实施例的含有12个肋节31的后缘变弯度翼肋，其中，实线部分为初始状态的肋节构成常规状态下的翼肋外形，虚线部分为受力后多个肋节进行相对转动而形成的变形后的翼肋外形。

需要说明的是，本实施例中，最后4节的肋节由于整体结构较小，其可以看成是一节，在弯度变形中，最后4节中的肋节不发生相对转动，其保持弯度不变。

在本申请一实施例中，肋节31的形状类似于工字梁截面形状。相邻两个肋节31之间通过连接板32连接。连接板32的形状可以是类似于一端单耳、一端双耳的结构，连接板32的单耳端固定连接(例如可以采用铆接、螺接或焊接等方式)在后边肋节31腹板的连接孔处，连接板32的双耳端与前一个连接板32的单耳铰接在前边肋节31腹板的连接孔处，如图3所示。或是连接板32的两端均是双耳结构，其中后边的双耳结构较大，其与后边肋节的腹板固定连接，前边的双耳结构较小，而叉耳开口较大，可以夹住前端肋节的腹板和后边的双耳。

需要说明的是，根据机翼后缘部位承受的气动载荷，可以调节各肋节31腹板的厚度、连接板32的厚度使其适应或满足所承受的气动载荷。

在本申请的一实施方式中，柔性连接结构包括设置在肋节缘条上的外向齿状结构和内向齿状结构，相邻两个肋节间的外向齿状结构和内向齿状结构相互咬合。

例如图4所示的一实施例的单个肋节31结构示意图，肋节31的前端缘条的连接部位处有一组向外的齿状或片状结构311，肋节31的后端缘条的连接部位处有一组向内的齿状或片状结构312，向外的齿状结构与前段肋节31的向内齿状结构交错啮合，向内的齿状结构与后段肋节31的向外齿状结构交错啮合。

当后段肋节31绕前段肋节31的连接点转动时，前段肋节31的缘条与后段肋节31的缘条产生相对位移，交错啮合的齿状结构弯曲变形并互相挤压，使齿片之间产生摩擦，这种挤压和摩擦使前段肋节31的缘条与后段肋节31的缘条实现柔性连接。通过这样的连接，可将齿状结构材料的弯曲弹性变形转变成肋节缘条的柔性伸缩变形，变形量大幅度提高。多个肋节31的柔性变形累加起来，使整个翼肋的弯度发生较大改变。前段肋节31的缘条与后段肋节31的缘条在连接部位处搭接，搭接长度上设置齿片。如果两段肋节之间的距离是L，搭接长度是L₁，前段肋节的缘条和后段肋节缘条长度都是(L+L₁)/2。同时，齿片的数量在10片以上。前段肋节缘条与后段肋节缘条没有相对位移时，稍用力使两组齿片啮合，此时摩擦力很小，随着相对位移增加，位移越大摩擦力越大。

需要说明的是，齿片之间的距离要均匀一致，两组齿片之间的间隙要尽可能小，以增加摩擦力；两组齿片之间可以有相对滑动，以增加柔性变形量和吸能效果，但要控制好齿片的弯曲变形量，不宜过度。

在本申请中，可以根据需要的运动行程调节齿片的长度，或是根据啮合部位处工作载荷和摩擦力要求调节齿片的厚度和表面粗糙度，亦或是同时进行调节。在本申请一实施方式中，齿片的厚度小于缘条厚度的1/6。

在本申请中，后缘变弯度翼肋还包括设置在每两段肋节31靠近缘条处的伸缩式驱动装置，用于辅助承受载荷，通过伸缩式驱动装置可以实现后缘弯曲形状的精确控制。

在本申请一些实施例中，伸缩式驱动装置可以是例如液压式作动筒或直线式电机等产品或装置。

本申请提供的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，通过多个肋节构建出一整体的翼肋且肋节间采用柔性连接，可显著提高翼肋缘条的柔性变形量，获得较大的弯度变化量，且翼肋后缘弯度变化量大，变形光顺，结构重量相对较轻。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述翼肋包括多个肋节及连接板，相邻肋节之间通过连接板连接前后连接在一起构成翼肋的翼型外形，其中，每个肋节具有用于与相邻肋节进行柔性连接的柔性连接结构，所述柔性连接结构受到载荷作用时能够产生柔性伸缩变形，使得相邻两个肋节之间产生相对转动，实现后缘翼肋的弯度变化。

2.如权利要求1所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述连接板连接于肋节中间翼肋的弦平面。

3.如权利要求1所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述柔性连接结构包括设置在肋节缘条上的外向齿状结构和内向齿状结构，相邻两个肋节间的外向齿状结构和内向齿状结构相互咬合。

4.如权利要求3所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述外向齿状结构和/或内向齿状结构中，齿片的数量不少于10个。

5.如权利要求4所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述齿片的厚度小于缘条厚度的1/6。

6.如权利要求1所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，还包括伸缩式驱动装置，所述伸缩式驱动装置设置在相邻两个肋节之间，通过协调控制实现对肋节偏转弯度控制。

7.如权利要求6所述的可柔性变形的后缘变弯度翼肋，其特征在于，所述伸缩式驱动装置包括液压式作动筒和直线式往复运动电机。

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