CN114590395A - 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构 - Google Patents

一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构 Download PDF

Info

Publication number
CN114590395A
CN114590395A CN202210237141.XA CN202210237141A CN114590395A CN 114590395 A CN114590395 A CN 114590395A CN 202210237141 A CN202210237141 A CN 202210237141A CN 114590395 A CN114590395 A CN 114590395A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wing
telescopic
air
air pump
air pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210237141.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈小庆
王波
孟志鹏
张�林
王申
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Original Assignee
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science filed Critical National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority to CN202210237141.XA priority Critical patent/CN114590395A/zh
Publication of CN114590395A publication Critical patent/CN114590395A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/54—Varying in area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/56—Folding or collapsing to reduce overall dimensions of aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，涉及无人机技术领域；包括控制板、电动伸缩电机、气泵、内外压强传感器、翼肋和柔性蒙皮。电动伸缩电机、气泵并排布置在靠近机身折叠铝合金的一端；电动伸缩电机和内侧机翼主梁相连接，用于驱动可伸缩扩展机构延展收缩运动；气泵与内侧机翼副梁相连接，用于维持外侧机翼内部气压；利用控制板驱动伸缩电机即能实现机翼的伸缩，并设计翼肋与柔性蒙皮粘接方式使翼肋沿翼展方向做平动；翼肋之间等距排列，每一段柔性蒙皮原始宽度相同，保证伸缩机构整体协调。内外压强传感器负责监测内部与外部气压，进而利用气泵调节伸缩机翼内部压强。本发明具有结构简单、重量轻、所占空间小的优点。

Description

一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构。
背景技术
传统飞行器大多采用单一的气动布局以满足其单一设计状态下的气动需求。折叠无人机需要满足更多的飞行工况，如兼顾高速巡航与低速留空巡航。此时单一气动布局的机翼已经不能适应折叠无人机的设计要求。这就需要一种能够根据不同飞行工况而改变其气动外形的机翼设计。对于低速巡航飞行工况来说，增加机翼展长可以增大无人机的升阻比，降低巡航速度，实现长时间滞空巡航。
折叠无人机受自身小型化使用要求，飞机翼展设计尺寸受到约束，折叠发射后处在高速巡航状态，飞行速度大使得电量消耗大，续航时间短。为提升折叠无人机的航程，改变机翼长度增加展弦比以提升无人机气动性能成为一条重要途径，无人机起飞后，启动可伸缩扩展机构，伸缩机翼向外延伸，提高飞机有效升力面和升阻比，在所需升力不变的情况下(升力＝重力)，可降低巡航速度，提高飞行效率，增加航程；当无人机高速巡航时，可伸缩扩展机构完全收回，恢复至初始状态，减少飞行阻力，提高巡航速度。
目前，为满足无人机兼顾高速巡航与低速留空巡航的机翼设计，有不同的技术方案。发明专利CN202110216786.0公开了一种折叠无人机，其采用齿轮转轴控制机翼的后掠角度来实现无人机的巡航速度控制，但转轴机构齿轮与电机组机构复杂占用了机体大量空间和飞机重量，无法做到轻量化；发明专利CN202110602628.9公开了适用于小型无人机的可伸缩机翼机构，其采用内、外侧机翼相嵌套的方式构成可伸缩的机翼机构，以内侧机翼相对无人机机身固定，外侧机翼相对内侧机翼滑动的方式调节机翼翼长，可伸缩机翼工作时，内侧机翼的舵机带动滚珠丝杠运动，使丝杠螺母沿导轨移动，完成外侧机翼相对内侧机翼的移动过程，方案中外侧机翼与内侧机翼的U型梁在展开和收缩过程中易导致外侧机翼上反，从而摩擦力增大导致展开和收缩困难；实用新型CN201721827558.2，公开了用于折叠翼无人机的可伸缩机翼，其可伸缩机翼采用前翼为中空结构，内腔中滑动连接有伸缩翼的设计，内部设有伸缩杆与丝母，丝母与丝杠螺纹连接，丝杠的右端与涡轮的轴心固定连接，涡轮与蜗杆相啮合，蜗杆与电机的输出轴连接，电机的开关与微动开关连接实现机翼伸缩，该方案结构复杂，零部件繁多且零部件之间配合要求高并不实用；发明专利
CN202010495384.4提供了一种可伸缩机翼的骨架结构，其结构由舵机驱动装置、翼肋、滑轨梁和运动模块单元组成，每个运动模块单元包括八根传动连杆和与连杆形成铰接的连接结构，该方案创意新颖但驱动机构庞大且复杂，实用性不强。
发明内容
已有技术方案中机翼伸缩扩展机构零件繁多、结构复杂、扩展机翼难以实现轻量化。本发明设计了一种折叠无人机机翼的柔性可伸缩扩展机构，利用微型电动伸缩装置驱动机翼展开，重点克服现有技术方案中驱动机构效率较低、扩展机翼与机翼之间滑动摩擦大等不足，以满足折叠无人机对高速巡航与低速留空巡航飞行工况的需求。
为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，包括电动伸缩电机2、翼肋12、伸缩杆、气泵1、内外压强传感器、柔性蒙皮14，控制板C；
折叠机翼的每一侧机翼包括折叠铝合金，内侧机翼、伸缩机翼，两侧机翼左右对称上下错位布局，机翼通过折叠铝合金与机身固定；
电动伸缩电机2、气泵1并排布置在靠近机身折叠铝合金Ⅰ的一端；电动伸缩电机2和内侧机翼主梁3相连接，用于驱动可伸缩扩展机构延展收缩运动；气泵1与内侧机翼副梁4相连接，用于维持外侧机翼内部气压；
折叠机翼的外侧机翼设计为伸缩机翼并固定在内侧机翼外端，伸缩机翼主梁5和内侧机翼主梁3组成第一组伸缩杆机构，伸缩机翼副梁6与内侧机翼副梁4组成第二组伸缩杆机构；内侧机翼Ⅱ的翼梁采用圆柱形，内侧机翼主梁3和内侧机翼副梁4的一端与机身折叠铝合金Ⅰ连接，另外一端内套入外侧机翼前后圆柱形伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6中；内侧机翼的翼梁内径略大于外侧机翼的翼梁外径，以保证外侧机翼在前后方向与上下方向上无相对运动，而在左右方向上滑动自如；伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6长度相同，平行且首尾齐平，伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6作为伸缩杆穿过布设的翼肋12，在最外端通过最后一个翼肋相固连，以确保在展开或是收缩过程中外侧机翼的翼梁同步；
若干翼肋12设置于伸缩机翼Ⅲ上，柔性蒙皮14与翼肋12相连接并等距串列在伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6上；外部气压传感器10与内部气压传感器11分别布置在内侧机翼Ⅱ外表面和伸缩机翼Ⅲ内部；用于采集外侧机翼与大气气压，给予外侧机翼稳定的气压维持伸缩扩展机构内部气压的稳定，以确保蒙皮不会塌陷影响机翼效率；
气孔13规律排布在伸缩机翼副梁6上，在气泵1的作用下使伸缩机翼Ⅲ内部气体得到增压或减压；
控制板C安装在无人机机身上，利用控制板C控制电动伸缩电机2的运动和气泵的工作状态，精确控制机翼伸缩长度和充放气的速度，控制板接受飞行控制系统的指令，明确伸缩扩展机构伸出或收缩的长度，根据当前实际伸缩杆位置长度和蒙皮内外压强进行控制指令解算，控制电机驱动伸缩杆的伸长或收缩速度，同时控制气泵的充放气速度，使蒙皮内气压处在合适的值，与伸缩杆运动相匹配，以维持蒙皮的形态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用在机翼外端安装柔性可伸缩机构，具有结构简单、重量轻、所占空间小等优点。
2、本发明采用电动伸缩装置与气泵结合的传动方式，摒弃了使用臃肿的嵌套式伸缩机构。实现无人机飞行中机翼翼展的调节，可有效增加有效升力面面积和机翼展弦比，提高无人机升阻比，增加滞空时间。
3、本发明加装内外气压传感器和控制板，根据内外的环境压差自动判断气泵增压或是减压，确保机翼不受外部气压变化而导致蒙皮塌陷或膨胀，减小变形，提高伸缩机翼气动性能。
附图说明
图1为本发明无人机可伸缩结构处于完全展开状态时的示意图；
图2为本发明无人机可伸缩结构处于收缩状态时的示意图；
图3为本发明左侧机翼B展开时的整体图；
图4为本发明左侧机翼B未展开时内部状态示意图；
图5为本发明左侧机翼B展开后的内部状态示意图；
图6为本发明伸缩机翼Ⅲ未展开时外部状态示意图；
图7为本发明伸缩机翼Ⅲ未展开时内部状态示意图；
图8为本发明伸缩机翼Ⅲ展开时外部状态示意图；
图9为本发明伸缩机翼Ⅲ展开时内部状态示意图；
图10为本发明可伸缩结构处于收缩状态时无人机示意图；
图11为本发明可伸缩结构处于半展开状态时无人机示意图；
其中：A-右侧机翼；B-左侧机翼；C-控制板；Ⅰ-折叠铝合金；Ⅱ-内侧机翼；Ⅲ-伸缩机翼；1-气泵；2-电动伸缩电机；3-内侧机翼主梁；4-内侧机翼副梁；5-伸缩机翼主梁；6-伸缩机翼副梁；7-舵机；8-舵面；9-舵机连杆；10-外部气压传感器；11-内部气压传感器；12-翼肋；13-气孔；14-柔性蒙皮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的解释和说明。
本发明的设计思路是这样的，为实现折叠无人机兼顾高速巡航与低速留空巡航的设计目标，需提升无人机的气动性能，常用的途径有机翼后掠方式、机翼嵌套方式、柔性蒙皮伸缩等方法。由于折叠机翼翼展仅有2米左右且机翼相对厚度较薄，因此要求整个可伸缩扩展机构的结构尽可能简洁紧凑，因此不同的方法需综合考虑结构是否简洁、重量能否轻量化、驱动装置是否高效等方面。
机翼后掠的方式将增加齿轮组和电机以驱动机翼改变后掠角，这将占用有限的飞机空间，增加飞机的结构重量，技术实现难度较大。
机翼嵌套的方式，单边机翼将存在形状相同但尺寸不同的内外两个硬壳翼面，由于折叠机翼相对厚度较小，剖面相对厚度在10％以内，不利于内部滚珠丝杆和电机的预置及运动，且机翼推出过程中机翼之间相互摩擦。
本方案采用伸缩杆驱动柔性蒙皮作为折叠机翼的解决方案。柔性蒙皮韧性强、重量轻、结构简单，能有效减轻结构重量。由于机翼相对厚度较小，采用小型伸缩杆作为柔性蒙皮的驱动装置；将伸缩杆和内侧机翼主梁的设计合二为一，有效降低了机翼结构的复杂性。
由于蒙皮可塑性较强，需要框架将其进行塑形，采用蒙皮内部黏贴碳纤维翼肋来保持其特定的形状。根据机翼的长度和厚度确定伸缩杆和电机方案，推动收缩的翼肋和蒙皮的驱动装置。为避免出现飞行中机翼弯曲导致伸缩杆变形而驱动装置失效，可适当增加内侧机翼的刚度，尽量减小伸缩杆所受的弯矩。
柔性蒙皮展开或收缩过程中需实时调节内部气体压强，降低内外压差对展开收缩过程的影响，为此在蒙皮内外侧引入压强传感器，同时利用微型气泵来调节机翼内部压强，在蒙皮展开时起到对机翼内部充气维持蒙皮形状，在收缩时将蒙皮内部气体进行抽取以利于蒙皮收缩。
为使机翼展开时翼肋按设计方案运动，伸缩杆一端与气泵相连，其上等距布置充气/排气孔，且相邻翼肋之间的原始距离相等。展开时，电机驱动伸缩杆向外延伸，气泵开始充气，每一块蒙皮内部气压相同，随着伸缩杆向外移动，露出的气孔逐渐增多，能够保证气体供应。收缩时，气体通过气孔被排出机翼。
为精确控制机翼伸缩长度和充放气的速度，利用控制板控制电动伸缩电机的运动和气泵的工作状态。控制板接受飞行控制系统的指令(伸缩机构伸出长度或收缩长度的指令)，根据当前实际伸缩杆位置长度和蒙皮内外压强进行控制指令解算，控制电机驱动伸缩杆的伸长或收缩速度，同时控制气泵的充放气速度，使蒙皮内气压处在合适的值，与伸缩杆运动相匹配，以维持蒙皮的形态。
综上，本方案所设计的伸缩扩展机构由控制板、电动伸缩电机、气泵、内外压强传感器、翼肋和柔性蒙皮组成。只需要利用控制板驱动伸缩电机即能实现机翼的伸缩，设计的翼肋与柔性蒙皮粘接方式能使翼肋沿翼展方向做平动；翼肋之间等距排列，每一段柔性蒙皮原始宽度相同，保证伸缩机构整体协调。内外压强传感器负责监测内部与外部气压，进而利用气泵调节伸缩扩展机构内部压强。
伸缩机翼采用高强度高韧性薄膜并与碳纤维翼肋粘结组成伸缩机翼的运动构件，内侧机翼采用碳纤维泡沫夹心制作，保证刚度的情况下尽可能减轻飞机重量。可伸缩扩展机构工作时，内侧机翼的电动伸缩杆带动伸缩机构沿导轨横向运动，同时气泵开始工作，为伸缩机翼充气，伸缩机翼里的内部气压传感器开始与外部气压传感器进行数据比对，使可伸缩扩展机构在展开过程中保证内部气体的供应。
无人机完全展开的状态如图1所示，此时无人机机翼已经完全展开，便于下一步可伸缩机构的展开。折叠机机翼由右侧机翼A、左侧机翼B组成，左右机翼对称。其中左机翼B由折叠铝合金Ⅰ、内侧机翼Ⅱ、伸缩机翼Ⅲ组成。
折叠无人机机翼由右侧机翼A和左侧机翼B组成(图1)，左右机翼对称，每一侧的机翼包括折叠铝合金Ⅰ，内侧机翼Ⅱ，伸缩机翼Ⅲ，两侧机翼左右对称但上下错位布局。机翼通过折叠铝合金与机身固定，如图2所示，左侧机翼B通过折叠铝合金Ⅰ与机身固定，折叠铝合金Ⅰ与无人机机身相连接，内侧机翼Ⅱ与折叠铝合金Ⅰ通过两根梁连接并固定，如图3所示，本发明的伸缩机构中的伸缩杆预置在折叠机翼的内侧机翼中，起到了内侧机翼主梁的作用。
本发明的柔性可伸缩扩展机构由电动伸缩电机2、翼肋12、伸缩杆、气泵、内外压强传感器、柔性蒙皮组成；
电动伸缩电机2、气泵1并排布置在靠近折叠铝合金Ⅰ的一端；电动伸缩电机2和内侧机翼主梁3相连接，用于驱动可伸缩扩展机构延展运动；气泵1与内侧机翼副梁4相连接，用于维持伸缩机翼内部气压；
若干翼肋12设置于伸缩机翼Ⅲ上，柔性蒙皮14与翼肋12相连接并等距串列在伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6上；外部气压传感器10与内部气压传感器11分别布置在内侧机翼Ⅱ外表面和伸缩机翼Ⅲ内部。
伸缩机翼主梁5和内侧机翼主梁3组成第一组伸缩杆机构，且伸缩机翼主梁5嵌套在内侧机翼主梁3内。伸缩机翼副梁6与内侧机翼副梁4内组成第二组伸缩杆机构，伸缩机翼副梁6嵌套在内侧机翼副梁4内。内侧机翼Ⅱ采用圆柱形翼梁，内侧机翼主梁3和内侧机翼副梁4的一端与机身折叠铝合金Ⅰ连接，另外一端内套入伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6。内侧机翼圆柱形翼梁内径略大于伸缩机翼翼梁外径，以保证伸缩机翼在前后方向与上下方向上无相对运动，而在左右方向上滑动自如。伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6长度相同，平行且首尾齐平，伸缩机翼主梁5和伸缩机翼副梁6作为伸缩杆穿过布设的翼肋12，在最外端通过最后一个翼肋相固连，以确保在展开或是收缩过程中伸缩机翼的翼梁同步。
气孔13规律排布在伸缩机翼副梁6上，在气泵1的作用下使伸缩机翼Ⅲ内部气体得到增压或减压。
伸缩机构作为机翼的主要部件，是本发明最大的创新点。将多个翼肋等距分布在翼梁上，与高强度高韧性蒙皮相粘结，在电动伸缩电机2工作下实现可伸缩扩展机构的展开与收缩。兼顾高速巡航与低速留空巡航。具有低速时升力大、航程大，高速时飞行阻力小，机动性强等特点。气压传感器采集伸缩机翼与大气气压，给予伸缩机翼稳定的气压维持伸缩机构内部气压的稳定，以确保蒙皮不会塌陷影响机翼效率。
本发明的工作过程如下：
当机翼处于收缩状态并开始展开动作时，此时左侧机翼B的状态如图3所示，伸缩机翼Ⅲ的外部状态如图4所示，内部状态如图5所示。气泵1与电动伸缩电机2开始工作，最外侧翼肋开始向外运动，伸缩机翼主梁5与伸缩机翼副梁6同步向机翼外侧运动，气泵1将气体通过气孔13进入伸缩机翼，从而避免打开过程中因缺少空气而出现打不开的情况。当电动伸缩电机2到达展开位置后，内部气压传感器11与外部气压传感器10数据传至控制板进行比对，驱动气泵1增压或减压，维持伸缩机翼Ⅲ内部的气压处于合理水平以确保蒙皮不会因为大气压的而变化而塌陷或压缩。左侧机翼B展开后的效果如图6所示，伸缩机翼Ⅲ展开后的内部状态如图7所示，外部状态如图8所示，整体状态如图1所示。
当机翼处于展开位置进行收缩动作时，伸缩机翼主梁5在电动伸缩电机2的作用下向机翼内侧运动，伸缩机翼主梁5与伸缩机翼副梁6通过最外侧翼肋固连，伸缩机翼副梁6与伸缩机翼主梁5同步向机翼内侧运动。伸缩机翼主梁5和副梁6是通过最外侧的翼肋将他们固定在一起的，以保证主副梁同步运动。伸缩机翼Ⅲ内部的气体由气泵1通过气孔13抽出。当电动伸缩电机2回到初始位置后，外部气压传感器10与内部气压传感器11的数据在控制器里面进行比对，控制气泵1减压以保证伸缩机翼Ⅲ内的多余气体被排出。
左侧机翼B各机构的组装、运动具体过程为：
内侧机翼Ⅱ由气泵1、电动伸缩电机2、内侧机翼主梁3、内侧机翼副梁4、舵机7、舵面8、舵机连杆9、外部气压传感器10组成。内侧机翼主梁3和内侧机翼副梁4作为梁与折叠铝合金Ⅰ连接，内侧机翼主梁3与电动伸缩电机2一体制成，内侧机翼副梁4与气泵1一体制成，舵机7预埋在内侧机翼Ⅱ里面，舵机连杆9与舵机7和舵面8相连接。外部气压传感器10固定在内侧机翼Ⅱ的外表面，采集当前环境的大气气压。
伸缩机翼Ⅲ由伸缩机翼主梁5、伸缩机翼副梁6、内部气压传感器11、伸缩机翼翼肋12、气孔13、柔性蒙皮14组成。伸缩机翼主梁嵌套在内侧机翼主梁3里面。伸缩机翼副梁6嵌套在内侧机翼副梁4里面。内部气压传感器11粘贴在最内侧的翼肋上，采集内部气压。气孔13有规律地分布在伸缩机翼副梁6上，使气泵1的气体可以供给伸缩机翼Ⅲ。柔性蒙皮14与伸缩机翼翼肋12粘接，每个翼肋之间间距相等。(为使机翼展开时翼肋按设计方案运动，伸缩杆一端与气泵相连，其上等距布置充气/排气孔，且相邻翼肋之间的原始距离相等。展开时，电机驱动伸缩杆向外延伸，气泵开始充气，蒙皮内部气压相同，随着伸缩杆向外移动，露出的气孔逐渐增多，能够保证气体供应。收缩时，气体通过气孔被排出机翼。)
为使展开和收缩时翼肋有规则、有秩序运动，并且让每一寸蒙皮膨胀和收缩量保持一致，将相邻翼肋之间的原始距离设置为等距，并在伸缩机翼副梁上分布有规则排布的气孔。展开时，由于相邻翼肋之间的原始距离相等，气泵提供气体后，每一块蒙皮内部气压会大致相同，随着伸缩杆向外移动，气泵加大气体供应，伸缩机翼副梁上的气孔也会随之增多，保证气体供应。收缩时，气体通过气孔排出机翼，但是如何保证蒙皮收缩不会因为气体排放快慢而受到影响，这就需要控制板来进行电机、气泵、气压传感器的控制工作。

Claims (4)

1.一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，其特征在于，包括气泵(1)、电动伸缩电机(2)、翼肋(12)、伸缩杆、气压传感器、柔性蒙皮(14)和控制板；
所述折叠机翼的每一侧机翼包括折叠铝合金，内侧机翼、伸缩机翼，两侧机翼左右对称上下错位布局，机翼通过折叠铝合金与机身固定；
所述电动伸缩电机(2)、气泵(1)并排布置在靠近机身折叠铝合金的一端；电动伸缩电机(2)和内侧机翼主梁(3)相连接，用于驱动可伸缩扩展机构延展收缩运动；气泵(1)与内侧机翼副梁(4)相连接，用于维持伸缩机翼内部气压；
所述折叠机翼的外侧机翼设计为伸缩机翼并固定在内侧机翼外端，伸缩机翼主梁(5)和内侧机翼主梁(3)组成第一组伸缩杆机构，伸缩机翼副梁(6)与内侧机翼副梁(4)组成第二组伸缩杆机构；内侧机翼Ⅱ的翼梁采用圆柱形，内侧机翼主梁(3)和内侧机翼副梁(4)的一端与机身折叠铝合金连接，另外一端内套入外侧机翼前后圆柱形伸缩机翼主梁(5)和伸缩机翼副梁(6)中；内侧机翼的翼梁内径略大于外侧机翼的翼梁外径，以保证外侧机翼在前后方向与上下方向上无相对运动，而在左右方向上滑动自如；伸缩机翼主梁(5)和伸缩机翼副梁(6)长度相同，平行且首尾齐平，伸缩机翼主梁(5)和伸缩机翼副梁(6)作为伸缩杆穿过布设的翼肋(12)，在最外端通过最后一个翼肋相固连，以确保在展开或是收缩过程中外侧机翼的翼梁同步；
若干翼肋(12)设置于伸缩机翼上，柔性蒙皮(14)与翼肋(12)相连接并等距串列在伸缩机翼主梁(5)和伸缩机翼副梁(6)上；外部气压传感器(10)与内部气压传感器(11)分别布置在内侧机翼外表面和伸缩机翼内部；用于采集外侧机翼与大气气压，给予外侧机翼稳定的气压维持伸缩扩展机构内部气压的稳定，以确保蒙皮不会塌陷影响机翼效率；
所述气孔(13)规律排布在伸缩机翼副梁(6)上，在气泵(1)的作用下使伸缩机翼内部气体得到增压或减压；
所述控制板设置在无人机机身内部，利用控制板控制电动伸缩电机(2)的运动和气泵(1)的工作状态，精确控制机翼伸缩长度和充放气的速度，控制板接受飞行控制系统的指令，明确伸缩扩展机构伸出或收缩的长度，根据当前实际伸缩杆位置长度和蒙皮内外压强进行控制指令解算，控制电机驱动伸缩杆的伸长或收缩速度，同时控制气泵的充放气速度，使蒙皮内气压处在合适的值，与伸缩杆运动相匹配，以维持蒙皮的形态。
2.如权利要求1所述的一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，其特征在于，工作过程如下：
当机翼处于收缩状态并开始展开动作时，气泵(1)与电动伸缩电机(2)开始工作，最外侧翼肋开始向外运动，伸缩机翼主梁(5)与伸缩机翼副梁(6)同步向机翼外侧运动，气泵(1)将气体通过气孔(13)进入外侧机翼，从而避免打开过程中因缺少空气而出现打不开的情况，当电动伸缩电机(2)到达展开位置后，内部气压传感器11与外部气压传感器10数据传至控制板进行比对，驱动气泵(1)增压或减压，维持伸缩机翼内部的气压处于合理水平以确保蒙皮不会因为大气压的而变化而塌陷或压缩；
当机翼处于展开位置进行收缩动作时，伸缩机翼主梁(5)在电动伸缩电机(2)的作用下向机翼内侧运动，伸缩机翼副梁(6)与伸缩杆5同步向机翼内侧运动，伸缩机翼内部的气体由气泵(1)通过气孔(13)抽出；当电动伸缩电机(2)回到初始位置后，外部气压传感器(10)与内部气压传感器(11)的数据在控制器里面进行比对，控制气泵(1)减压以保证伸缩机翼内的多余气体被排出。
3.如权利要求1所述的一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，其特征在于，若干翼肋(12)之间等距排列，每一段柔性蒙皮原始宽度相同，保证伸缩机构整体协调。
4.如权利要求1所述的一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构，其特征在于，外侧机翼采用高强度高韧性薄膜并与碳纤维翼肋粘结组成外侧机翼的运动构件，内侧机翼采用碳纤维泡沫夹心制作，保证刚度的情况下尽可能减轻飞机重量。
CN202210237141.XA 2022-03-11 2022-03-11 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构 Pending CN114590395A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210237141.XA CN114590395A (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210237141.XA CN114590395A (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114590395A true CN114590395A (zh) 2022-06-07

Family

ID=81818663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210237141.XA Pending CN114590395A (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114590395A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115071927A (zh) * 2022-06-29 2022-09-20 江苏科技大学 一种适用于水下回收任务的高可靠性机器人推进系统
CN116119052A (zh) * 2023-01-06 2023-05-16 南京理工大学紫金学院 一种机翼可折叠的固定翼无人机
CN117985216A (zh) * 2024-04-03 2024-05-07 中国科学院工程热物理研究所 一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1377790A (zh) * 2001-12-07 2002-11-06 程纪 水上扑翼飞行汽车
US7762500B1 (en) * 2006-11-06 2010-07-27 Sanjay Dhall Telescopic wing with articulated structural spar
CN206068134U (zh) * 2016-10-12 2017-04-05 沈阳航空航天大学 一种可变翼展的充气式柔性机翼结构
CN206476121U (zh) * 2017-02-09 2017-09-08 周强 小型无人机降落伞系统
CN107972844A (zh) * 2017-12-09 2018-05-01 佛山市神风航空科技有限公司 一种折叠机翼
JP2021030950A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 モーフィング翼、飛行制御装置、飛行制御方法、及びプログラム
WO2021109312A1 (zh) * 2019-12-04 2021-06-10 中国直升机设计研究所 一种变体飞行器
CN113148112A (zh) * 2021-05-31 2021-07-23 南京理工大学 适用于小型无人机的可伸缩机翼机构
CN113277066A (zh) * 2021-06-29 2021-08-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1377790A (zh) * 2001-12-07 2002-11-06 程纪 水上扑翼飞行汽车
US7762500B1 (en) * 2006-11-06 2010-07-27 Sanjay Dhall Telescopic wing with articulated structural spar
CN206068134U (zh) * 2016-10-12 2017-04-05 沈阳航空航天大学 一种可变翼展的充气式柔性机翼结构
CN206476121U (zh) * 2017-02-09 2017-09-08 周强 小型无人机降落伞系统
CN107972844A (zh) * 2017-12-09 2018-05-01 佛山市神风航空科技有限公司 一种折叠机翼
JP2021030950A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 モーフィング翼、飛行制御装置、飛行制御方法、及びプログラム
WO2021109312A1 (zh) * 2019-12-04 2021-06-10 中国直升机设计研究所 一种变体飞行器
CN113148112A (zh) * 2021-05-31 2021-07-23 南京理工大学 适用于小型无人机的可伸缩机翼机构
CN113277066A (zh) * 2021-06-29 2021-08-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 可伸缩机翼、包含其的飞行器及飞行器控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRENDAN O’GRADY, GREGORY W. REICH, JAMES T. WESTFALL: "ACTUATOR OPTIMIZATION OF A FLEXIBLE MORPHING WING MECHANISM", 《ASME 2009 CONFERENCE ON SMART MATERIALS, ADAPTIVE STRUCTURES AND INTELLIGENT SYSTEMS》, 16 February 2010 (2010-02-16), pages 425 - 432 *
张平, 周丽, 邱涛: "一种新的柔性蜂窝结构及其在变体飞机中的应用", 《航空学报》, vol. 32, no. 1, 31 January 2011 (2011-01-31), pages 156 - 163 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115071927A (zh) * 2022-06-29 2022-09-20 江苏科技大学 一种适用于水下回收任务的高可靠性机器人推进系统
CN115071927B (zh) * 2022-06-29 2023-12-05 江苏科技大学 一种适用于水下回收任务的高可靠性机器人推进系统
CN116119052A (zh) * 2023-01-06 2023-05-16 南京理工大学紫金学院 一种机翼可折叠的固定翼无人机
CN117985216A (zh) * 2024-04-03 2024-05-07 中国科学院工程热物理研究所 一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法
CN117985216B (zh) * 2024-04-03 2024-05-28 中国科学院工程热物理研究所 一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114590395A (zh) 一种折叠机翼的柔性可伸缩扩展机构
Ajaj et al. Span morphing using the GNATSpar wing
CN109515683B (zh) 一种可变弦长和弯度的变形机翼
CN109592031B (zh) 单侧单节点的仿生扑翼飞行器
US20170283035A1 (en) Foldable wing and rotocraft and glider using the same
CN109606605B (zh) 一种飞艇多旋翼复合式飞行器
US20150136898A1 (en) Telescopic Wing and Rack System for Automotive Airplane
CN111645848B (zh) 一种可伸缩机翼的骨架结构
CN107284651B (zh) 折叠式机翼
JP2020514185A (ja) 折り畳まれた翼のマルチローター
CN105438444A (zh) 可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器
US11820503B2 (en) Aircraft having a folding system
CN113415114B (zh) 一种基于仿生变体机翼的跨介质飞行器
CN103158859A (zh) 一种由压电纤维复合材料驱动的可变形的可充气伸展机翼
US9561698B2 (en) Shape morphing fuselage for an aerocar
CN115009507A (zh) 多连杆式单翼双翼变体飞行器
CN106864728B (zh) 一种充气式滑翔翼无人机
CN107914863A (zh) 一种变形双翼机
CN206243448U (zh) 无蒙皮支撑肋尾尖滑块的折叠式机翼
CN111003145A (zh) 一种可变体无人机
CN108674633A (zh) 舵面控制机构和航模
CN102390229A (zh) 潜水飞机机翼变换机构
CN115489717A (zh) 一种可变形机翼、飞行器及变形控制方法
CN113022840A (zh) 一种用于运载火箭整流罩回收的柔性变体飞艇及回收方法
CN205971839U (zh) 航空器固定翼及使用固定翼的多旋翼飞机和固定翼飞机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination