CN112960106B - 一种可变形机翼及变形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变形机翼及变形方法，包括机身和两机翼部分，每个机翼部分均包括：一号翼，配置有用于驱使一号翼旋转的第一驱动转动关节；二号翼，配置有用于驱使二号翼相对于一号翼旋转的第二驱动转动关节；副翼，配置有用于驱使副翼旋转的第三驱动转动关节；其中，在低速飞行模式下，副翼被折叠于机身的内部，并且一号翼和二号翼展开并组成适应低速飞行模式的飞行翼结构；在高速飞行模式下，一号翼向后倾斜，二号翼以第二驱动转动关节为中心向副翼旋转倾斜，并与旋转出机身之外的副翼接合，使一号翼、二号翼和副翼组成适应高速飞行模式的飞行翼结构。本发明能够通过控制机翼部分的形变状态来灵活地适应高速飞行、低速飞行的场合。

Description

一种可变形机翼及变形方法

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体来说，是一种可变形机翼及变形方法。

背景技术

近年来，随着军事侦察打击和实时监测等对飞行器性能的要求不断提高和技术的发展，先进飞行器向着多任务方向发展。在这种情况下,传统的固定式机翼已经无法满足应用需求，能够适应多种飞行任务并达到最优飞行性能的变形机翼日益受到关注和研究。如今的飞行器通常把机翼设计为一个固定装置，这样虽然能降低制造飞机的难度，但飞机性能受到限制，用途单一且存在着很多缺陷。为解决升空问题，需要较大面积的机翼，以便在低速条件下产生足够的升力。当速度过高时，单一的大展弦比形态的机翼的颤振较剧烈，影响飞行器的飞行安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变形机翼及变形方法，通过控制机翼部分的形变状态来灵活地适应高速飞行、低速飞行的场合。

本发明的目的是这样实现的：一种可变形机翼，包括机身和两机翼部分，每个机翼部分均包括：

与机身侧部活动连接的一号翼，在一号翼与机身侧部活动连接的位置配置有用于驱使一号翼旋转的第一驱动转动关节；

与一号翼可转动连接的二号翼，在一号翼与二号翼转动连接的位置配置有用于驱使二号翼相对于一号翼旋转的第二驱动转动关节；

与机身侧部转动连接的、处于一号翼和二号翼前方的副翼，在副翼与机身侧部转动连接的位置配置有用于驱使副翼旋转的第三驱动转动关节；

其中，在低速飞行模式下，所述副翼被折叠于机身的内部，并且所述一号翼和二号翼展开并组成适应低速飞行模式的飞行翼结构；

在高速飞行模式下，所述一号翼向后倾斜，所述二号翼以第二驱动转动关节为中心向副翼旋转倾斜，并与旋转出机身之外的副翼接合，使一号翼、二号翼和副翼组成适应高速飞行模式的飞行翼结构。

进一步地，所述一号翼具有贯通的收拢腔，所述二号翼在作变形旋转动作时部分地活动插入收拢腔。

进一步地，所述第一驱动转动关节设有作为一号翼的旋转中心的第一转动轴，以及驱使一号翼围绕第一转动轴旋转的驱动器。

进一步地，所述一号翼配置有滑块，所述滑块沿机身长度方向自动滑动调节地设于机身侧部，所述一号翼通过第一驱动转动关节可相对旋转地连接滑块。

进一步地，所述一号翼配置有用于驱使滑块滑动的电动推杆，所述滑块滑动连接机身并与电动推杆的伸缩部连接，所述电动推杆安装在机身内部。

进一步地，所述第三驱动转动关节设有作为副翼的旋转中心的第三转动轴，以及驱使副翼围绕第三转动轴旋转的驱动器。

进一步地，所述第二驱动转动关节设有：

作为二号翼的旋转中心的第二转动轴；

作为二号翼的旋转驱动源的旋转驱动电机；

齿轮组；

其中，所述旋转驱动电机的输出端通过齿轮组与第二转动轴传动配合。

上述第二驱动转动关节的齿轮组设为行星式齿轮组，其包括：

中心齿轮，所述中心齿轮同轴套装旋转驱动电机的输出轴；

固定设置的内齿环，与中心齿轮同轴；

行星齿轮，与中心齿轮和内齿环啮合；

其中，所述第二传动轴的动力输入段具有与其动力输出段相互垂直的旋转臂，且在该旋转臂的末端具有平行于第二传动轴动力输出段的、同轴转动插接行星齿轮的连接轴。

作为本发明的另一方面，提出了一种可变形机翼的变形方法，包括高速飞行模式和低速飞行模式；

当飞行器进入低速飞行模式时，在第一驱动转动关节的驱动器的驱动下，所述一号翼围绕第一转动轴进行旋转，使得一号翼从机身内部旋转至展开的状态，然后利用电动推杆带动一号翼向后进行直线移动，直至飞行器末端处停止，然后，第二驱动转动关节的旋转驱动电机输出动力，通过其齿轮组带动二号翼围绕第二转动轴进行旋转，使二号翼从一号翼的收拢腔中旋转出来，使一号翼和二号翼均一同展开形成适应低速飞行模式的飞行翼结构；

当飞行器进入高速飞行模式时，电动推杆带动一号翼向前进行直线移动，第一驱动转动关节的驱动器开始带动一号翼围绕其第一转动轴旋转，使得一号翼向后倾斜，第三驱动转动关节的驱动器驱使副翼围绕其第三转动轴向外旋转至伸展状态，第二驱动转动关节的旋转驱动电机通过齿轮组驱使二号翼围绕第二转动轴向一号翼旋转，使得二号翼部分地插入一号翼的收拢腔内，进而与一号翼以及副翼紧密配合，形成适应高速飞行模式的飞行翼结构；

其中，低速飞行模式的飞行翼结构的展弦比大于高速飞行模式的飞行翼结构的展弦比。

进一步地，在飞行器未进入高速飞行模式时，所述副翼折叠在机身的内部。

本发明的有益效果在于：

1、可以驱使机翼部分的一号翼、二号翼和副翼进行旋转调节，从而灵活控制机翼部分的结构形态，使飞行器可以在低速飞行模式与高速模式之间进行切换，极大地提高了飞行器的机动性；

2、一号翼既能进行前后直线移动，又能进行旋转运动，具有良好的调节灵活性；

3、二号翼的第二驱动转动关节具有行星式齿轮组，在传动过程中，旋转驱动电机输出动力，中心齿轮在旋转时驱使行星齿轮围绕其公转，同时行星齿轮自转，从而带动第二转动轴进行旋转，可以实现很大的传动比，可以使得转速降低，输出的扭矩足够大，满足飞行器在飞行过程中机翼部分变形的要求。

附图说明

图1是本发明的机翼部分变形前后对比示意图。

图2是机身与一号翼连接处的示意图。

图3是一号翼与二号翼连接处的周转轮系示意图。

图4是机身与副翼的连接示意图。

图5是低速飞行模式下机翼部分的结构图。

图6是低速飞行模式下机翼部分的横截面示意图。

图7是高速飞行模式下机翼部分的结构图。

图中，1机身，2一号翼，2a收拢腔，3二号翼，4副翼，5电动推杆，6滑块，7第一转动轴，8第二转动轴，9行星齿轮，10内齿环，11中心齿轮，12旋转驱动电机，13第三转动轴。

具体实施方式

下面结合附图1-7和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1、5、7所示，一种可变形机翼，包括机身1和两机翼部分，每个机翼部分均包括：

与机身1侧部活动连接的一号翼2，在一号翼2与机身1侧部活动连接的位置配置有用于驱使一号翼2旋转的第一驱动转动关节；

与一号翼2可转动连接的二号翼3，在一号翼2与二号翼3转动连接的位置配置有用于驱使二号翼3相对于一号翼2旋转的第二驱动转动关节；

与机身1侧部转动连接的、处于一号翼2和二号翼3前方的副翼4，在副翼4与机身1侧部转动连接的位置配置有用于驱使副翼4旋转的第三驱动转动关节。

其中，如图5所示，在低速飞行模式下，副翼4被折叠于机身1的内部，并且一号翼2和二号翼3展开并组成适应低速飞行模式的飞行翼结构。

如图7所示，在高速飞行模式下，一号翼2向后倾斜，二号翼3以第二驱动转动关节为中心向副翼4旋转倾斜，并与旋转出机身1之外的副翼4接合，使一号翼2、二号翼3和副翼4组成适应高速飞行模式的飞行翼结构。

如图6所示，上述一号翼2具有贯通的收拢腔2a，二号翼3在作变形旋转动作时部分地活动插入收拢腔2a。

如图2、7所示，上述第一驱动转动关节设有作为一号翼2的旋转中心的第一转动轴7，以及驱使一号翼2围绕第一转动轴7旋转的驱动器(此驱动器可以是电机或电机与传动机构的组合)，从而构建一号翼2的旋转自由度。

为了构建一号翼2的直线移动自由度，一号翼2配置有滑块6，滑块6沿机身1长度方向自动滑动调节地设于机身1侧部，一号翼2通过第一驱动转动关节可相对旋转地连接滑块6；一号翼2配置有用于驱使滑块6滑动的电动推杆5，滑块6滑动连接机身1并与电动推杆5的伸缩部连接，电动推杆5安装在机身1内部。

如图3、6所示，上述第二驱动转动关节设有：

作为二号翼3的旋转中心的第二转动轴8；

作为二号翼3的旋转驱动源的旋转驱动电机12；

齿轮组。

其中，旋转驱动电机12的输出端通过齿轮组与第二转动轴8传动配合。

如图3所示，上述第二驱动转动关节的齿轮组设为行星式齿轮组，其包括：

中心齿轮11，中心齿轮11同轴套装旋转驱动电机12的输出轴；

固定设置的内齿环10，与中心齿轮11同轴；

行星齿轮9，与中心齿轮11和内齿环10啮合。

其中，第二传动轴8的动力输入段具有与其动力输出段相互垂直的旋转臂，且在该旋转臂的末端具有平行于第二传动轴8动力输出段的、同轴转动插接行星齿轮9的连接轴，第二传动轴8的动力输出段与中心齿轮11的齿轮轴同轴。

在传动过程中，旋转驱动电机12输出动力，中心齿轮11在旋转时驱使行星齿轮9围绕其公转，同时行星齿轮9自转，从而带动第二转动轴8进行旋转，可以实现很大的传动比，可以使得转速降低，输出的扭矩足够大。

如图4所示，上述第三驱动转动关节设有作为副翼4的旋转中心的第三转动轴13，以及驱使副翼4围绕第三转动轴13旋转的驱动器(此驱动器可以是电机或电机与传动机构的组合)。

一般来说，机翼部分的形状设置为流线型，在相同时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小。上方空气流速大，压强小；下方空气流速小，压强大。所以机翼部分的下方的气压大于上方的气压，形成向上的升力。而且流线型的机翼部分在流体中运动时所受到的阻力最小，故将机翼部分的形状设置为流线型。

由于进行了上述设置，可以使得飞行器的机翼部分在低速飞行模式、高速飞行模式下进行相应的形状变化。

结合图1、5所示，当飞行器进入低速飞行模式时，在第一驱动转动关节的驱动器的驱动下，一号翼2围绕第一转动轴7进行旋转，使得一号翼2从机身1内部旋转至展开的状态，然后利用电动推杆5带动一号翼2向后进行直线移动，直至飞行器末端处停止，然后，第二驱动转动关节的旋转驱动电机12输出动力，通过其齿轮组带动二号翼3围绕第二转动轴8进行旋转，使二号翼3从一号翼2的收拢腔2a中旋转出来，使一号翼2和二号翼3均一同展开形成适应低速飞行模式的飞行翼结构，机翼部分的诱导阻力会降低，飞行器的机动性和航程能够得到提升，可以用于长时间巡航。

结合图1、7所示，当飞行器进入高速飞行模式时，电动推杆5带动一号翼2向前进行直线移动，第一驱动转动关节的驱动器开始带动一号翼2围绕其第一转动轴7旋转，使得一号翼2向后倾斜，第三驱动转动关节的驱动器驱使副翼4围绕其第三转动轴13向外旋转至伸展状态，第二驱动转动关节的旋转驱动电机12通过齿轮组驱使二号翼3围绕第二转动轴8向一号翼2旋转，使得二号翼3部分地插入一号翼2的收拢腔2a内，进而与一号翼2以及副翼4紧密配合，形成适应高速飞行模式的飞行翼结构，从而能够进行高速飞行。

其中，低速飞行模式的飞行翼结构的展弦比大于高速飞行模式的飞行翼结构的展弦比。

在飞行器未进入高速飞行模式时，副翼4折叠在机身1的内部。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可变形机翼，包括机身（1）和两机翼部分，其特征在于，每个机翼部分均包括：

与机身（1）侧部活动连接的一号翼（2），在一号翼（2）与机身（1）侧部活动连接的位置配置有用于驱使一号翼（2）旋转的第一驱动转动关节；

与一号翼（2）可转动连接的二号翼（3），在一号翼（2）与二号翼（3）转动连接的位置配置有用于驱使二号翼（3）相对于一号翼（2）旋转的第二驱动转动关节；

与机身（1）侧部转动连接的、处于一号翼（2）和二号翼（3）前方的副翼（4），在副翼（4）与机身（1）侧部转动连接的位置配置有用于驱使副翼（4）旋转的第三驱动转动关节；

其中，在低速飞行模式下，所述副翼（4）被折叠于机身（1）的内部，并且所述一号翼（2）和二号翼（3）展开并组成适应低速飞行模式的飞行翼结构；

在高速飞行模式下，所述一号翼（2）向后倾斜，所述二号翼（3）以第二驱动转动关节为中心向副翼（4）旋转倾斜，并与旋转出机身（1）之外的副翼（4）接合，使一号翼（2）、二号翼（3）和副翼（4）组成适应高速飞行模式的飞行翼结构；

所述一号翼（2）具有贯通的收拢腔（2a），所述二号翼（3）在作变形旋转动作时部分地活动插入收拢腔（2a）；

所述第三驱动转动关节设有作为副翼（4）的旋转中心的第三转动轴（13），以及驱使副翼（4）围绕第三转动轴（13）旋转的驱动器；

所述第二驱动转动关节设有：

作为二号翼（3）的旋转中心的第二转动轴（8）；

作为二号翼（3）的旋转驱动源的旋转驱动电机（12）；

齿轮组；

其中，所述旋转驱动电机（12）的输出端通过齿轮组与第二转动轴（8）传动配合；

上述第二驱动转动关节的齿轮组设为行星式齿轮组，其包括：

中心齿轮（11），所述中心齿轮（11）同轴套装旋转驱动电机（12）的输出轴；

固定设置的内齿环（10），与中心齿轮（11）同轴；

行星齿轮（9），与中心齿轮（11）和内齿环（10）啮合；

其中，所述第二转动轴（8）的动力输入段具有与其动力输出段相互垂直的旋转臂，且在该旋转臂的末端具有平行于第二转动轴（8）动力输出段的、同轴转动插接行星齿轮（9）的连接轴；

所述第一驱动转动关节设有作为一号翼（2）的旋转中心的第一转动轴（7），以及驱使一号翼（2）围绕第一转动轴（7）旋转的驱动器；

所述一号翼（2）配置有滑块（6），所述滑块（6）沿机身（1）长度方向自动滑动调节地设于机身（1）侧部，所述一号翼（2）通过第一驱动转动关节可相对旋转地连接滑块（6）；

所述一号翼（2）配置有用于驱使滑块（6）滑动的电动推杆（5），所述滑块（6）滑动连接机身（1）并与电动推杆（5）的伸缩部连接，所述电动推杆（5）安装在机身（1）内部。

2.一种基于权利要求1所述的可变形机翼的变形方法，其特征在于，包括高速飞行模式和低速飞行模式；

当飞行器进入低速飞行模式时，在第一驱动转动关节的驱动器的驱动下，所述一号翼（2）围绕第一转动轴（7）进行旋转，使得一号翼（2）从机身（1）内部旋转至展开的状态，然后利用电动推杆（5）带动一号翼（2）向后进行直线移动，直至飞行器末端处停止，然后，第二驱动转动关节的旋转驱动电机（12）输出动力，通过其齿轮组带动二号翼（3）围绕第二转动轴（8）进行旋转，使二号翼（3）从一号翼（2）的收拢腔（2a）中旋转出来，使一号翼（2）和二号翼（3）均一同展开形成适应低速飞行模式的飞行翼结构；

当飞行器进入高速飞行模式时，电动推杆（5）带动一号翼（2）向前进行直线移动，第一驱动转动关节的驱动器开始带动一号翼（2）围绕其第一转动轴（7）旋转，使得一号翼（2）向后倾斜，第三驱动转动关节的驱动器驱使副翼（4）围绕其第三转动轴（13）向外旋转至伸展状态，第二驱动转动关节的旋转驱动电机（12）通过齿轮组驱使二号翼（3）围绕第二转动轴（8）向一号翼（2）旋转，使得二号翼（3）部分地插入一号翼（2）的收拢腔（2a）内，进而与一号翼（2）以及副翼（4）紧密配合，形成适应高速飞行模式的飞行翼结构；

其中，低速飞行模式的飞行翼结构的展弦比大于高速飞行模式的飞行翼结构的展弦比。

3.根据权利要求2所述的一种可变形机翼的变形方法，其特征在于，在飞行器未进入高速飞行模式时，所述副翼（4）折叠在机身（1）的内部。

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