CN115230946A - 一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法，涉及飞机机身结构设计技术领域。本发明包括翼尖基板、延长翼、导流翼和调节旋柱，其中延长翼和导流翼相互垂直安装在调节旋柱表面，调节旋柱与翼尖基板铰接；同时翼尖基板内部设有驱动控制结构，包括调节主轴、传动轴、驱动电机和调节缸，其中调节缸带动调节齿套和调节齿轮的滑动。本发明通过在翼尖基板外缘增设调节旋柱，利用调节旋柱同时承载延长翼和导流翼，通过调整调节旋柱的旋转角度，使其同时具备增设侧翼、钝化翼尖和延长翼展三种解决方案，并能够根据实际的飞行需求和飞行环境进行灵活调整；其中通过在翼尖基板内部设置驱动控制机构实现对翼尖结构的灵活调节。

Description

一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法

技术领域

本发明属于飞机机身结构设计技术领域，特别是涉及一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法。

背景技术

翼尖涡流动又称为翼尖涡流，是飞机等飞行器在飞行过程中由于机翼的翼尖快速滑行产生的空气涡流，其最根本的形成原因是机翼上下空气流速不同导致出现压差；通常情况下，翼尖涡流对于飞行器的飞行过程都是有不利影响的，例如强度过大的翼尖涡流会使机翼附近产生高强度气旋，在飞机高速飞行时，会使飞机出现颠簸、摆动，严重影响飞行稳定性；同时翼尖涡流通常伴随较大的噪声，会导致严重的噪声污染；现行的削弱翼尖涡流的方法通常包括三种：增设侧翼、延长翼展和钝化翼尖，这三种方式对应的飞行需求不同，所解决的问题也不同；在实际飞行时，飞机所处的环境和工作需求是不断变化的，因此单一的解决方案往往会顾此失彼；因此，为了能够全面地解决现存的翼尖涡流问题，我们设计一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机翼翼尖涡流动控制结构及控制方法，解决现有的控制翼尖涡流地方案单一，难以适应复杂飞行环境的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种机翼翼尖涡流动控制结构，包括翼尖基板、延长翼、导流翼、调节旋柱和驱动控制机构，所述翼尖基板内部开设有驱动控制腔，且驱动控制机构设置于驱动控制腔的内部；所述翼尖基板的外缘与调节旋柱铰接，所述调节旋柱周侧面与延长翼和导流翼均焊接固定，且延长翼与导流翼相互垂直安装；所述延长翼为翅形板结构，导流翼为半椭圆柱结构，且延长翼的宽度大于导流翼；

所述驱动控制机构包括调节主轴、驱动电机、调节缸和传动轴，其中调节主轴相对两端均与驱动控制腔内表面旋转轴接，驱动电机一表面与驱动控制腔栓接固定，所述调节缸为电动液压缸结构，其一表面与驱动控制腔栓接固定；

所述调节主轴周侧面焊接有驱动链轮，所述调节旋柱的旋轴相对两端均焊接有从动链轴，且从动链轴设置于驱动控制腔的内部；所述从动链轴与驱动链轮之间啮合有传动链条；所述调节主轴表面设置有两段齿杆，齿杆周侧面滑动套接有调节板；所述调节板一侧面旋转卡合有调节齿套，另一侧面旋转轴接有调节齿轮；

所述驱动控制腔内表面焊接有连接板，且连接板与传动轴通过轴承链接；所述传动轴相对两端均焊接有联动齿轮，且调节齿套和调节齿轮均与联动齿轮传动配合；所述传动轴周侧面焊接有从动齿轮，所述驱动电机的输出轴一端焊接有驱动齿轮，且驱动齿轮与从动齿轮啮合；

结合上述结构，通过设置调节齿套和调节齿轮，能够利用驱动电机带动各组齿轮啮合结构和链轮链条传动结构，使调节旋柱得到旋转，能够改变延长翼和导流翼的位置，改变机翼结构构造，进而调节翼尖涡流。

进一步地，所述调节齿套为环形齿轮结构，其内外两侧面分别开设有内齿槽和外齿槽，其中外齿槽与联动齿轮啮合，内齿槽与齿杆滑动卡合；所述调节齿轮设置于齿杆与联动齿轮之间，且联动齿轮和齿杆均与调节齿轮啮合；所述调节齿套与联动齿轮啮合时，调节齿轮仅与齿杆啮合，当调节齿套脱离与联动齿轮的啮合结构时，调节齿轮啮合于齿杆与联动齿轮之间；所述驱动电机为步进电机；

上述结构中，传动轴和调节主轴通过调节齿套和调节齿轮构成了两种传动结构；当联动齿轮与调节齿套啮合时，相当于联动齿轮直接与调节主轴啮合 ；当联动齿轮与调节齿套脱离啮合结构时，相当于联动齿轮间接与调节主轴啮合，两种状态下，调节主轴的旋转方向相反，使得调节旋柱的旋转方向也相反，作用在驱动电机上便可以实现在不调节电机正反转的前提下，实现双向调节的切换，能够对电机设备进行保护。

进一步地，所述调节缸内部设置有两个输出腔，两个输出腔相互连通；所述输出腔内部安装有调节塞杆，调节塞杆一端延伸至调节缸的外部，且与调节板栓接固定；结合前述结构，当调节缸启动时，能够控制调节塞杆 的伸缩，进而改变调节主轴与传动轴之间的传动方式，实现对调节方向的切换。

进一步地，所述调节板一表面开设有限位滑槽，所述驱动控制腔内表面焊接有限位滑轨，且调节板通过限位滑槽与限位滑轨滑动卡合，能够使调节切换传动结构的过程更加顺畅，便于快速调节。

进一步地，所述翼尖基板内置微控制器，且驱动电机和调节缸均与微控制器电性连接；所述调节缸工作时，驱动电机为待机状态。

一种机翼翼尖涡流动控制方法，包括以下步骤：

步骤一、飞机起飞时，需要使其受到的升力大于自身重力，通过启动驱动电机旋转调节旋柱，使延长翼与翼尖基板位于同一平面，导流翼位于翼尖基板的下方，此时翼展得到延长，翼尖涡流远离飞机机身中轴线，其对飞机机身的影响受到削弱；

步骤二、飞机飞行过程中，飞行速度高于起飞速度，且需要使飞机保持平稳运行；在遇到上升气流时，先启动调节缸，调整传动轴与调节主轴的传动结构，而后启动驱动电机，改变调节旋柱的旋转方向，使延长翼位于翼尖基板的上方，导流翼位于翼尖基板的侧向，钝化机翼外缘，削弱翼尖涡流；遇到下降气流时，再次启动调节缸改变调节旋柱的旋转方向，而后调节翼尖使机翼延长，此时机翼状态与步骤一中相同；

步骤三、在飞机降落阶段，为保证飞机平稳着陆，先维持机翼延长状态，落地瞬间，再次启动调节缸，切换调节旋柱的旋转方向，而后启动驱动电机，调整延长翼至翼尖基板的上方，钝化翼尖的同时降低飞机升力

本技术方案中对翼尖涡流控制的实际意义和控制原理：

由于翼尖涡流通常情况下对飞机行驶不利，因此，本技术方案中采用延长机翼、钝化翼尖和增加侧翼的方式进行改进，并通过调整翼尖的结构，对翼尖涡流的不同性质进行对应的削弱或调节，以适应不同的飞行状态；其中延长翼和导流翼均能够随调节旋柱的旋转改变自身的位置，其中延长翼垂直于翼尖基板时作为机翼的侧翼，能够在飞行时对机翼或翼尖的气流进行导流，缩小机翼上下压差，同时半椭圆柱结构的导流翼替代原有翼尖，钝化机翼，进一步减小翼尖气旋；当延长翼与翼尖基板处于同一平面时，机翼得到延长，翼尖涡流远离飞机机身中轴线，其对飞机机身和机翼的影响得到削弱，同时位于下方的导流翼，能够提高机翼下方空气流速，进而降低机翼上下压差，使飞机行驶更加平稳，进一步对翼尖涡流进行削弱。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过在翼尖基板外缘增设调节旋柱，利用调节旋柱同时承载延长翼和导流翼，通过调整调节旋柱的旋转角度，使其同时具备增设侧翼、钝化翼尖和延长翼展三种解决方案，并能够根据实际的飞行需求和飞行环境进行灵活调整；其中通过在翼尖基板内部设置驱动控制机构实现对翼尖结构的灵活调节；

其中，通过设置调节主轴与从动链轴之间的链轮链条结构，能够在有限空间内实现对调节旋柱的旋转调整；同时，通过设置调节缸、调节齿轮和调节齿套，利用调节缸的调节塞杆带动连接板滑动，滑动过程中改变调节主轴和传动轴的传动结构和方式，实现了在不需要调节电机正反转的状态下，灵活调整调节旋柱旋转方向的效果。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种机翼翼尖涡流动控制结构的组装结构图；

图2为本发明的一种机翼翼尖涡流动控制结构的主视图；

图3为图2中剖面A-A的结构示意图；

图4为图3中B部分的局部展示图；

图5为图3中C部分的局部展示图；

图6为图3中剖面D-D的结构示意图；

图7为图3中剖面E-E的结构示意图；

图8为图7中G部分的局部展示图；

图9为图3中剖面F-F的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、翼尖基板；2、延长翼；3、导流翼；4、调节旋柱；5、驱动控制腔；6、调节主轴；7、驱动电机；8、调节缸；9、传动轴；10、驱动链轮；11、从动链轴；12、传动链条；13、齿杆；14、调节板；15、调节齿套；16、调节齿轮；17、连接板；18、联动齿轮；19、从动齿轮；20、驱动齿轮；21、输出腔；22、调节塞杆；23、限位滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，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组件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。

请参阅图1-图9所示，本发明为一种机翼翼尖涡流动控制结构，包括翼尖基板1、延长翼2、导流翼3、调节旋柱4和驱动控制机构，翼尖基板1内部开设有驱动控制腔5，且驱动控制机构设置于驱动控制腔5的内部；翼尖基板1的外缘与调节旋柱4铰接，调节旋柱4周侧面与延长翼2和导流翼3均焊接固定，且延长翼2与导流翼3相互垂直安装；延长翼2为翅形板结构，导流翼3为半椭圆柱结构，且延长翼2的宽度大于导流翼3；

驱动控制机构包括调节主轴6、驱动电机7、调节缸8和传动轴9，其中调节主轴6相对两端均与驱动控制腔5内表面旋转轴接，驱动电机7一表面与驱动控制腔5栓接固定，调节缸8为电动液压缸结构，其一表面与驱动控制腔5栓接固定；

调节主轴6周侧面焊接有驱动链轮10，调节旋柱4的旋轴相对两端均焊接有从动链轴11，且从动链轴11设置于驱动控制腔5的内部；从动链轴11与驱动链轮10之间啮合有传动链条12；调节主轴6表面设置有两段齿杆13，齿杆13周侧面滑动套接有调节板14；调节板14一侧面旋转卡合有调节齿套15，另一侧面旋转轴接有调节齿轮16；

驱动控制腔5内表面焊接有连接板17，且连接板17与传动轴9通过轴承链接；传动轴9相对两端均焊接有联动齿轮18，且调节齿套15和调节齿轮16均与联动齿轮18传动配合；传动轴9周侧面焊接有从动齿轮19，驱动电机7的输出轴一端焊接有驱动齿轮20，且驱动齿轮20与从动齿轮19啮合；

结合上述结构，通过设置调节齿套15和调节齿轮16，能够利用驱动电机7带动各组齿轮啮合结构和链轮链条传动结构，使调节旋柱4得到旋转，能够改变延长翼2和导流翼3的位置，改变机翼结构构造，进而调节翼尖涡流。

优选地，调节齿套15为环形齿轮结构，其内外两侧面分别开设有内齿槽和外齿槽，其中外齿槽与联动齿轮18啮合，内齿槽与齿杆13滑动卡合；调节齿轮16设置于齿杆13与联动齿轮18之间，且联动齿轮18和齿杆13均与调节齿轮16啮合；调节齿套15与联动齿轮18啮合时，调节齿轮16仅与齿杆13啮合，当调节齿套15脱离与联动齿轮18的啮合结构时，调节齿轮16啮合于齿杆13与联动齿轮18之间；驱动电机7为步进电机；

上述结构中，传动轴9和调节主轴6通过调节齿套15和调节齿轮16构成了两种传动结构；当联动齿轮18与调节齿套15啮合时，相当于联动齿轮18直接与调节主轴6啮合 ；当联动齿轮18与调节齿套15脱离啮合结构时，相当于联动齿轮18间接与调节主轴6啮合，两种状态下，调节主轴6的旋转方向相反，使得调节旋柱4的旋转方向也相反，作用在驱动电机7上便可以实现在不调节电机正反转的前提下，实现双向调节的切换，能够对电机设备进行保护。

优选地，调节缸8内部设置有两个输出腔21，两个输出腔21相互连通；输出腔21内部安装有调节塞杆22，调节塞杆22一端延伸至调节缸8的外部，且与调节板14栓接固定；结合前述结构，当调节缸8启动时，能够控制调节塞杆 22的伸缩，进而改变调节主轴6与传动轴9之间的传动方式，实现对调节方向的切换。

优选地，调节板14一表面开设有限位滑槽，驱动控制腔5内表面焊接有限位滑轨23，且调节板14通过限位滑槽与限位滑轨23滑动卡合，能够使调节切换传动结构的过程更加顺畅，便于快速调节。

优选地，翼尖基板1内置微控制器，且驱动电机7和调节缸8均与微控制器电性连接；调节缸8工作时，驱动电机7为待机状态。

一种机翼翼尖涡流动控制方法，包括以下步骤：

步骤一、飞机起飞时，需要使其受到的升力大于自身重力，通过启动驱动电机7旋转调节旋柱4，使延长翼2与翼尖基板1位于同一平面，导流翼3位于翼尖基板1的下方，此时翼展得到延长，翼尖涡流远离飞机机身中轴线，其对飞机机身的影响受到削弱；

步骤二、飞机飞行过程中，飞行速度高于起飞速度，且需要使飞机保持平稳运行；在遇到上升气流时，先启动调节缸8，调整传动轴9与调节主轴6的传动结构，而后启动驱动电机7，改变调节旋柱4的旋转方向，使延长翼2位于翼尖基板1的上方，导流翼3位于翼尖基板1的侧向，钝化机翼外缘，削弱翼尖涡流；遇到下降气流时，再次启动调节缸8改变调节旋柱4的旋转方向，而后调节翼尖使机翼延长，此时机翼状态与步骤一中相同；

步骤三、在飞机降落阶段，为保证飞机平稳着陆，先维持机翼延长状态，落地瞬间，再次启动调节缸8，切换调节旋柱4的旋转方向，而后启动驱动电机7，调整延长翼2至翼尖基板1的上方，钝化翼尖的同时降低飞机升力

本技术方案中对翼尖涡流控制的实际意义和控制原理：

由于翼尖涡流通常情况下对飞机行驶不利，因此，本技术方案中采用延长机翼、钝化翼尖和增加侧翼的方式进行改进，并通过调整翼尖的结构，对翼尖涡流的不同性质进行对应的削弱或调节，以适应不同的飞行状态；其中延长翼2和导流翼3均能够随调节旋柱4的旋转改变自身的位置，其中延长翼2垂直于翼尖基板1时作为机翼的侧翼，能够在飞行时对机翼或翼尖的气流进行导流，缩小机翼上下压差，同时半椭圆柱结构的导流翼3替代原有翼尖，钝化机翼，进一步减小翼尖气旋；当延长翼2与翼尖基板1处于同一平面时，机翼得到延长，翼尖涡流远离飞机机身中轴线，其对飞机机身和机翼的影响得到削弱，同时位于下方的导流翼3，能够提高机翼下方空气流速，进而降低机翼上下压差，使飞机行驶更加平稳，进一步对翼尖涡流进行削弱。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种机翼翼尖涡流动控制结构，包括翼尖基板（1）、延长翼（2）、导流翼（3）、调节旋柱（4）和驱动控制机构，其特征在于：所述翼尖基板（1）内部开设有驱动控制腔（5），且驱动控制机构设置于驱动控制腔（5）的内部；所述翼尖基板（1）的外缘与调节旋柱（4）铰接，所述调节旋柱（4）周侧面与延长翼（2）和导流翼（3）均焊接固定，且延长翼（2）与导流翼（3）相互垂直安装；

所述驱动控制机构包括调节主轴（6）、驱动电机（7）、调节缸（8）和传动轴（9），其中调节主轴（6）相对两端均与驱动控制腔（5）内表面旋转轴接，驱动电机（7）一表面与驱动控制腔（5）栓接固定，所述调节缸（8）为电动液压缸结构，其一表面与驱动控制腔（5）栓接固定；

所述调节主轴（6）周侧面焊接有驱动链轮（10），所述调节旋柱（4）的旋轴相对两端均焊接有从动链轴（11），且从动链轴（11）设置于驱动控制腔（5）的内部；所述从动链轴（11）与驱动链轮（10）之间啮合有传动链条（12）；所述调节主轴（6）表面设置有两段齿杆（13），齿杆（13）周侧面滑动套接有调节板（14）；所述调节板（14）一侧面旋转卡合有调节齿套（15），另一侧面旋转轴接有调节齿轮（16）；

所述驱动控制腔（5）内表面焊接有连接板（17），且连接板（17）与传动轴（9）通过轴承链接；所述传动轴（9）相对两端均焊接有联动齿轮（18），且调节齿套（15）和调节齿轮（16）均与联动齿轮（18）传动配合；所述传动轴（9）周侧面焊接有从动齿轮（19），所述驱动电机（7）的输出轴一端焊接有驱动齿轮（20），且驱动齿轮（20）与从动齿轮（19）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述调节齿套（15）为环形齿轮结构，其内外两侧面分别开设有内齿槽和外齿槽，其中外齿槽与联动齿轮（18）啮合，内齿槽与齿杆（13）滑动卡合；所述调节齿轮（16）设置于齿杆（13）与联动齿轮（18）之间，且联动齿轮（18）和齿杆（13）均与调节齿轮（16）啮合。

3.根据权利要求2所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述调节缸（8）内部设置有两个输出腔（21），两个输出腔（21）相互连通；所述输出腔（21）内部安装有调节塞杆（22），调节塞杆（22）一端延伸至调节缸（8）的外部，且与调节板（14）栓接固定。

4.根据权利要求3所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述调节板（14）一表面开设有限位滑槽，所述驱动控制腔（5）内表面焊接有限位滑轨（23），且调节板（14）通过限位滑槽与限位滑轨（23）滑动卡合。

5.根据权利要求4所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述调节齿套（15）与联动齿轮（18）啮合时，调节齿轮（16）仅与齿杆（13）啮合，当调节齿套（15）脱离与联动齿轮（18）的啮合结构时，调节齿轮（16）啮合于齿杆（13）与联动齿轮（18）之间。

6.根据权利要求5所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述延长翼（2）为翅形板结构，导流翼（3）为半椭圆柱结构，且延长翼（2）的宽度大于导流翼（3）；所述驱动电机（7）为步进电机。

7.根据权利要求6所述的一种机翼翼尖涡流动控制结构，其特征在于，所述翼尖基板（1）内置微控制器，且驱动电机（7）和调节缸（8）均与微控制器电性连接；所述调节缸（8）工作时，驱动电机（7）为待机状态。

8.一种机翼翼尖涡流动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、飞机起飞时，需要使其受到的升力大于自身重力，通过启动驱动电机（7）旋转调节旋柱（4），使延长翼（2）与翼尖基板（1）位于同一平面，导流翼（3）位于翼尖基板（1）的下方，此时翼展得到延长，翼尖涡流远离飞机机身中轴线，其对飞机机身的影响受到削弱；

步骤二、飞机飞行过程中，飞行速度高于起飞速度，且需要使飞机保持平稳运行；在遇到上升气流时，先启动调节缸（8），调整传动轴（9）与调节主轴（6）的传动结构，而后启动驱动电机（7），改变调节旋柱（4）的旋转方向，使延长翼（2）位于翼尖基板（1）的上方，导流翼（3）位于翼尖基板（1）的侧向，钝化机翼外缘，削弱翼尖涡流；遇到下降气流时，再次启动调节缸（8）改变调节旋柱（4）的旋转方向，而后调节翼尖使机翼延长，此时机翼状态与步骤一中相同；

步骤三、在飞机降落阶段，为保证飞机平稳着陆，先维持机翼延长状态，落地瞬间，再次启动调节缸（8），切换调节旋柱（4）的旋转方向，而后启动驱动电机（7），调整延长翼（2）至翼尖基板（1）的上方，钝化翼尖的同时降低飞机升力。

Images