CN112660365A - 一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器，水密装置中，内翼用于嵌套外翼的端面设置有内翼端板，内翼端板上设置有用于外翼穿过的通孔，内翼端板的内侧设置有内侧密封圈，外侧设置有外侧密封圈；外翼嵌套于内翼中的一端设置有外翼内端板，外翼位于内翼外的一端设置有外翼外端板；外翼套于内翼中的嵌套区域与内翼的翼梁之间安装有驱动机构，通过驱动机构驱动外翼伸出到最大展开位置或缩回到最小变体位置时，通过外翼内端板和外翼外端板分别对内侧密封圈和外侧密封圈的挤压，实现不同状态下的水密功能。本发明实施例提供的技术方案实现了将变体机翼与跨介质飞行器相结合，从而将变体机翼应用于跨介质特种飞行器中。

Description

一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器

技术领域

本申请涉及但不限于飞行器结构设计技术领域，尤指一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器。

背景技术

伸缩机翼技术在世界范围内的研究起步很早。1929年，美国飞机设计大师文森特·加斯特斯·博内利设计的GX－3飞机成功首飞，该机集中体现了升力体机身(即BWB布局的雏形)、伸缩式可变面积机翼、可变弯度机翼、全翼展高升力襟翼、翼梢小翼、翼尖副翼等多项当时航空领域的新思想，获得了可能是世界上最早的伸缩机翼概念专利。接下来的几十年中，西方各国对伸缩机翼技术的研究一直没有停止过，各方面的研究成果陆续申报了多项伸缩机翼机构与应用概念的发明专利。

跨介质飞行器高速入水时，机翼受到水面巨大的冲击而可能致使结构损坏，而在水下航行时不需机翼提供很大的升力，大面积的机翼反而带来不必要的阻力和过剩的升力，通过伸缩以改变不同介质中翼面的面积可以使跨介质飞行器能在不同的介质中飞行/航行。专利公开号为CN111003145A(一种可变体无人机)的专利公开了一种伸缩式变体机翼方案，能过伸缩改变机翼面积，但该变体机翼并不具备水密性，不能应用于跨介质飞行器。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器，以实现将变体机翼与跨介质飞行器相结合，将变体机翼应用于跨介质特种飞行器。

本发明的技术方案：本发明实施例提供一种跨介质变体机翼水密装置，所述水密装置所应用的变体机翼包括内翼，以及部分嵌套于所述内翼中的外翼，所述水密装置包括：内翼端板1、内侧密封圈2、外侧密封圈3、外翼内端板4、外翼外端板5，以及驱动机构；

其中，所述内翼用于嵌套外翼的端面设置有内翼端板1，所述内翼端板1上设置有用于外翼穿过的通孔，内翼端板1的内侧设置有内侧密封圈2，外侧设置有外侧密封圈3；外翼嵌套于内翼中的一端设置有用于密封的外翼内端板4，外翼位于内翼外的一端设置有外翼外端板5；

所述外翼套于内翼中的嵌套区域与内翼的翼梁之间安装有至少一套驱动机构，通过所述驱动机构驱动外翼伸出到最大展开位置或缩回到最小变体位置时，通过外翼内端板4和外翼外端板5分别对内侧密封圈2和外侧密封圈3的挤压，实现不同状态下的水密功能。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，

当所述外翼在所述驱动机构的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板4挤压内翼端板1内侧的内侧密封圈2而起到水密作用；

当所述外翼在所述驱动机构的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板5挤压内翼端板1外侧的外侧密封圈3而起到水密作用。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，所述驱动机构包括：集成翼梁6、蜗杆7、电机8、滑块9；

所述集成翼梁6固定在内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁6形成1对，前部1对集成翼梁6位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁6位置与外翼后梁上下缘条对应；所述集成翼梁6靠近翼面一侧设置有齿条，靠近弦线一侧设置有滑轨，安装于滑轨上的滑块9与外翼嵌套于内翼中的翼梁端部固定连接，通过滑块9带动外翼沿滑轨移动；

所述电机8安装在滑块9上，用于驱动滑块9在集成翼梁6的滑轨上移动，从而带动外翼沿集成翼梁6上的滑轨移动，实现外翼的变体伸缩；

所述蜗杆7安装于电机8的输出轴上，与集成翼梁6一侧的齿条啮合，并受电机8驱动。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，

当外翼在电机8的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板4挤压内翼端板1内侧的内侧密封圈2而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动；

当外翼在电机8的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板5挤压内翼端板1外侧的外侧密封圈3而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，所述驱动机构安装于内翼前部或后部的1对集成翼梁6中的1根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间；另1根集成翼梁6上设置有滑轨，且未设置齿条，相应位置不设置驱动的电机8和蜗杆7；

所述跨介质变体机翼水密装置，通过所述1套驱动机构带动外翼伸缩，未设置驱动机构的集成翼梁6具有导向作用和传力作用。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，所述内翼前部2根集成翼梁6和后部2根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间分别安装有所述驱动机构；

所述跨介质变体机翼水密装置，通过所有驱动机构中的电机8同时且同方向驱动，带动外翼沿相应集成翼梁6上的滑轨移动。

本发明实施例还提供一种跨介质变体飞行器，包括：中机身，固定设置于中机身两侧的内翼，从内翼端部嵌套安装于所述内翼中的外翼，以及两套如上述任一项所述的跨介质变体机翼水密装置；

两侧内翼与对应嵌套安装的外翼之间分别设置有所述跨介质变体机翼水密装置；集成翼梁6固定在两侧内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁6形成1对，前部1对集成翼梁6位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁6位置与外翼后梁上下缘条对应。

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，

每侧内翼前部或后部的1对集成翼梁6中的至少1根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间设置有所述驱动机构

可选地，如上所述的跨介质变体机翼水密装置中，

每侧内翼前部2根集成翼梁6和后部2根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间分别安装有所述驱动机构。

本发明的有益效果：本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器，通过设置于变体机翼的内翼和外翼变体区域之间的内翼端板1、内侧密封圈2、外侧密封圈3、外翼内端板4、外翼外端板5，以及用于驱动外翼伸缩变体的驱动机构；该驱动机构中的集成翼梁6兼具承力梁、导轨、齿条等功能，蜗杆7安装于电机8输出轴上，与集成翼梁6上的齿条啮合，通过电机8驱动外翼伸缩至相应位置而使外翼内端板4、外翼外端板5分别挤压内侧密封圈2、外侧密封圈3而完成不同状态下的水密，并通过蜗杆7与集成翼梁6上齿条的啮合实现不同状态下密封结构的自锁功能。本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置，在保留机翼伸缩功能的同时，具备水密性，使其能在空中、水面、水下等不同场合使用，且该水密装置可应用于跨介质特种飞行器中，使该类型飞行器的机翼可在空中、水面、水下使用。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种跨介质变体机翼水密装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种跨介质变体飞行器的结构示意图；

图3为图2所示实施例提供的跨介质变体飞行器的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

上述背景技术中已经说明现有伸缩式变体机翼，虽然能过伸缩改变机翼面积，但该变体机翼并不具备水密性，不能应用于跨介质飞行器。本发明实施例针对跨介质特种飞行器的使用需求，提供一种跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种跨介质变体机翼水密装置的结构示意图。本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置所应用的变体机翼包括内翼，以及部分嵌套于内翼中的外翼，该水密装置可以包括：内翼端板1、内侧密封圈2、外侧密封圈3、外翼内端板4、外翼外端板5，以及驱动机构。

如图1所示水密装置的结构中，内翼用于嵌套外翼的端面设置有内翼端板1，内翼端板1上设置有用于外翼穿过的通孔，内翼端板1的内侧设置有内侧密封圈2，外侧设置有外侧密封圈3；外翼嵌套于内翼中的一端设置有用于密封的外翼内端板4，外翼位于内翼外的一端设置有外翼外端板5。

在发明实施例的一种实现方式中，外翼套于内翼中的嵌套区域与内翼的翼梁之间至少安装有一套驱动机构，通过驱动机构驱动外翼伸出到最大展开位置或缩回到最小变体位置时，通过外翼内端板4和外翼外端板5分别对内侧密封圈2和外侧密封圈3的挤压，实现不同状态下的水密功能。

基于本发明上述实施例提供的跨介质变体机翼水密装置的硬件结构，该水密装置的功能为：

当外翼在驱动机构的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板4挤压内翼端板1内侧的内侧密封圈2而起到水密作用；

当外翼在驱动机构的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板5挤压内翼端板1外侧的外侧密封圈3而起到水密作用。

本发明实施例在具体实现中，如图1所示，本发明实施例中的驱动机构可以包括：集成翼梁6、蜗杆7、电机8、滑块9。

驱动机构的具体结构形式为：集成翼梁6固定在内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁6形成1对，前部1对集成翼梁6位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁6位置与外翼后梁上下缘条对应；所述集成翼梁6靠近翼面一侧设置有齿条，靠近弦线一侧设置有滑轨，安装于滑轨上的滑块9与外翼嵌套于内翼中的翼梁端部固定连接，通过滑块9带动外翼沿滑轨移动。

电机8安装在滑块9上，用于驱动滑块9在集成翼梁6的滑轨上移动，从而带动外翼沿集成翼梁6上的滑轨移动，实现外翼的变体伸缩。

蜗杆7安装于电机8的输出轴上，与集成翼梁6一侧的齿条啮合，并受电机8驱动。

采用上述驱动机构的结构形式，本发明实施例的水密装置的具体工作方式为：

当外翼在电机8的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板4挤压内翼端板1内侧的内侧密封圈2而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动；

当外翼在电机8的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板5挤压内翼端板1外侧的外侧密封圈3而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，对于一侧机翼，可以采用一套上述驱动机构，且该套驱动机构具体安装位置可以为：安装于内翼前部或后部的1对集成翼梁6中的1根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间；相应地，另1根集成翼梁6上设置有滑轨，且未设置齿条，相应位置也不设置驱动的电机8和蜗杆7。该实施方式中的跨介质变体机翼水密装置，仅通过1套驱动机构带动外翼伸缩，未设置驱动机构的集成翼梁6仅具有导向作用和传力作用。

在本发明实施例的一种优选的实现方式中，对于一侧机翼，可以采用多套上述驱动机构，这些套驱动机构具体安装位置可以为：内翼前部2根集成翼梁6和后部2根集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间分别安装有驱动机构。该实施方式中的跨介质变体机翼水密装置，通过这些驱动机构中的电机8同时且同方向驱动，带动外翼沿相应集成翼梁6上的滑轨移动。

基于本发明上述各实施例提供的跨介质变体机翼水密装置，本发明实施例还提供一种跨介质变体飞行器，图2为本发明实施例提供的一种跨介质变体飞行器的结构示意图，图3为图2所示实施例提供的跨介质变体飞行器的俯视图。可以看出，上述实施例中的图1具体为图3中沿A-A的剖视图。

结合图1和图2所示，本发明实施例提供的跨介质变体飞行器可以包括：中机身，固定设置于中机身两侧的内翼，从内翼端部嵌套安装于内翼中的外翼，以及至少两套如上述任一实施例中的跨介质变体机翼水密装置。

本发明实施例中两侧内翼与对应嵌套安装的外翼之间分别设置有跨介质变体机翼水密装置；其中，集成翼梁6固定在两侧内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁6形成1对，前部1对集成翼梁6位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁6位置与外翼后梁上下缘条对应。

需要说明的是，本发明实施例的每侧内翼与对应嵌套安装的外翼之间设置的跨介质变体机翼水密装置中，至少具有一套驱动机构，每套水密装置中也可以具有多套驱动机构。

在本发明实施例的一种实现方式中，每套水密装置中具有一套驱动机构，其具体安装位置入图1所示，以内翼前部的1对集成翼梁6中的上翼面所设置的集成翼梁6与外翼相应位置的翼梁之间设置有驱动机构，其它集成翼梁6的相应位置未设置驱动机构；另外，内翼其它位置的集成翼梁6上仅设置有滑轨，且未设置齿条，相应位置不设置驱动的电机8和蜗杆7，即这些未设置驱动机构的集成翼梁6具有导向作用和传力作用。该实现方式中，跨介质变体飞行器中具有两套完整的驱动机构。

在本发明实施例的一种优选地实施方式中，每套水密装置中具有四套驱动机构，这四套驱动机构的具体安装位置可以为：每侧内翼与对应嵌套安装的外翼的嵌套区域中，内翼前部2根集成翼梁6和后部2根集成翼梁6与外翼对应安装位置之间分别安装有一套驱动机构。该实现方式中，跨介质变体飞行器中具体安装有八套驱动机构。

本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器，通过设置于变体机翼的内翼和外翼变体区域之间的内翼端板1、内侧密封圈2、外侧密封圈3、外翼内端板4、外翼外端板5，以及用于驱动外翼伸缩变体的驱动机构；该驱动机构中的集成翼梁6兼具承力梁、导轨、齿条等功能，蜗杆7安装于电机8输出轴上，与集成翼梁6上的齿条啮合，通过电机8驱动外翼伸缩至相应位置而使外翼内端板4、外翼外端板5分别挤压内侧密封圈2、外侧密封圈3而完成不同状态下的水密，并通过蜗杆7与集成翼梁6上齿条的啮合实现不同状态下密封结构的自锁功能。本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置，在保留机翼伸缩功能的同时，具备水密性，使其能在空中、水面、水下等不同场合使用，且该水密装置可应用于跨介质特种飞行器中，使该类型飞行器的机翼可在空中、水面、水下使用。

以下通过一个具体实施示例对本发明实施例提供的跨介质变体机翼水密装置及跨介质变体飞行器的实施方式进行详细说明。

如图2和图3所示跨介质变体飞行器，该跨介质变体飞行器可以包括：中机身，固定设置于中机身两侧的内翼，从内翼端部嵌套安装于内翼中的外翼；其中，内翼为中央翼式结构，贯穿机身，其内部可容纳外翼，两侧内翼与外翼嵌套安装的区域中，分别设置有跨介质变体机翼水密装置。

如图3所示跨介质变体机翼水密装置的结构和安装位置，两侧内翼的端面上设有用于密封的内翼端板1，内翼端板1内侧设有内侧密封圈2，外侧设有外侧密封圈3，内翼端板1内部开孔可容外翼通过；外翼两端位于内翼中的一端设有用于密封的外翼内端板4、外翼的外端设置有外翼外端板5；集成翼梁6设置于内翼内侧，具体安装于内翼内侧的翼梁与外翼嵌套于内翼的相应嵌套区域上，集成翼梁6不仅承担普通翼梁的承载功能，还兼具导轨、齿条功能；蜗杆7安装于电机8输出轴上，与集成翼梁6一侧的齿条啮合，受电机8驱动。电机8安装于滑块9上，用于驱动外翼伸缩；滑块9与外翼的翼梁固定连接，可沿集成翼梁6上的导轨移动。

该实施示例中，跨介质变体机翼水密装置的工作方式为：

当外翼受电机8驱动伸出至最大展开位置时，外翼内端板4挤压内翼端板1内侧的内侧密封圈2而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性能保证密封结构不松动；当外翼受电机8驱动缩回至最小变体位置时，外翼外端板5挤压内翼端板1外侧的外侧密封圈3而起到水密作用，蜗杆7与集成翼梁6上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性能保证密封结构不松动。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，所述水密装置所应用的变体机翼包括内翼，以及部分嵌套于所述内翼中的外翼，所述水密装置包括：内翼端板(1)、内侧密封圈(2)、外侧密封圈(3)、外翼内端板(4)、外翼外端板(5)，以及驱动机构；

其中，所述内翼用于嵌套外翼的端面设置有内翼端板(1)，所述内翼端板(1)上设置有用于外翼穿过的通孔，内翼端板(1)的内侧设置有内侧密封圈(2)，外侧设置有外侧密封圈(3)；外翼嵌套于内翼中的一端设置有用于密封的外翼内端板(4)，外翼位于内翼外的一端设置有外翼外端板(5)；

所述外翼套于内翼中的嵌套区域与内翼的翼梁之间安装有至少一套驱动机构，通过所述驱动机构驱动外翼伸出到最大展开位置或缩回到最小变体位置时，通过外翼内端板(4)和外翼外端板(5)分别对内侧密封圈(2)和外侧密封圈(3)的挤压，实现不同状态下的水密功能。

2.根据权利要求1所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，

当所述外翼在所述驱动机构的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板(4)挤压内翼端板(1)内侧的内侧密封圈(2)而起到水密作用；

当所述外翼在所述驱动机构的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板(5)挤压内翼端板(1)外侧的外侧密封圈(3)而起到水密作用。

3.根据权利要求2所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，所述驱动机构包括：集成翼梁(6)、蜗杆(7)、电机(8)、滑块(9)；

所述集成翼梁(6)固定在内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁(6)形成1对，前部1对集成翼梁(6)位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁(6)位置与外翼后梁上下缘条对应；所述集成翼梁(6)靠近翼面一侧设置有齿条，靠近弦线一侧设置有滑轨，安装于滑轨上的滑块(9)与外翼嵌套于内翼中的翼梁端部固定连接，通过滑块(9)带动外翼沿滑轨移动；

所述电机(8)安装在滑块(9)上，用于驱动滑块(9)在集成翼梁(6)的滑轨上移动，从而带动外翼沿集成翼梁(6)上的滑轨移动，实现外翼的变体伸缩；

所述蜗杆(7)安装于电机(8)的输出轴上，与集成翼梁(6)一侧的齿条啮合，并受电机(8)驱动。

4.根据权利要求3所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，

当外翼在电机(8)的驱动下伸出至最大展开位置时，外翼内端板(4)挤压内翼端板(1)内侧的内侧密封圈(2)而起到水密作用，蜗杆(7)与集成翼梁(6)上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动；

当外翼在电机(8)的驱动下缩回到最小变体位置时，外翼外端板(5)挤压内翼端板(1)外侧的外侧密封圈(3)而起到水密作用，蜗杆(7)与集成翼梁(6)上齿条组成的蜗杆齿条机构的自锁特性用于保持密封结构不松动。

5.根据权利要求4所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，所述驱动机构安装于内翼前部或后部的1对集成翼梁(6)中的1根集成翼梁(6)与外翼相应位置的翼梁之间；另1根集成翼梁(6)上设置有滑轨，且未设置齿条，相应位置不设置驱动的电机(8)和蜗杆(7)；

所述跨介质变体机翼水密装置，通过所述1套驱动机构带动外翼伸缩，未设置驱动机构的集成翼梁(6)具有导向作用和传力作用。

6.根据权利要求4所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，所述内翼前部2根集成翼梁(6)和后部2根集成翼梁(6)与外翼相应位置的翼梁之间分别安装有所述驱动机构；

所述跨介质变体机翼水密装置，通过所有驱动机构中的电机(8)同时且同方向驱动，带动外翼沿相应集成翼梁(6)上的滑轨移动。

7.一种跨介质变体飞行器，其特征在于，包括：中机身，固定设置于中机身两侧的内翼，从内翼端部嵌套安装于所述内翼中的外翼，以及两套如上述权利要求1～6中任一项所述的跨介质变体机翼水密装置；

两侧内翼与对应嵌套安装的外翼之间分别设置有所述跨介质变体机翼水密装置；集成翼梁(6)固定在两侧内翼壁板上，内翼前部和后部的上下翼面各设置1根集成翼梁(6)形成1对，前部1对集成翼梁(6)位置与外翼前梁上下缘条相对应，后部1对集成翼梁(6)位置与外翼后梁上下缘条对应。

8.根据权利要求7所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，

每侧内翼前部或后部的1对集成翼梁(6)中的至少1根集成翼梁(6)与外翼相应位置的翼梁之间设置有所述驱动机构。

9.根据权利要求7所述的跨介质变体机翼水密装置，其特征在于，

每侧内翼前部2根集成翼梁(6)和后部2根集成翼梁(6)与外翼相应位置的翼梁之间分别安装有所述驱动机构。

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