CN204802069U - 一种基于自适应控制的可变形机翼 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于自适应控制的可变形机翼，包括机身，所述机身头部位置安装有自适应变翼控制系统，在所述机身中段两侧对称安装有左侧可变机翼和右侧可变机翼，左侧可变机翼外段安装有第一操纵面，右侧可变机翼外段安装有第二操纵面，所述机身尾部安装有动力装置，所述机身尾部两侧对称安装有左尾翼和右尾翼，所述左尾翼尾端安装有第三操纵面，所述右尾翼尾端安装有第四操纵面，所述机身中段内部安装有变翼控制机构，右侧可变机翼包括右翼主梁、右翼活动梁、右翼前缘刚性蒙皮、右翼可变形滑动蒙皮、右活动后墙和右活动翼肋。本实用新型可根据飞行环境或状态主动改变外形以获得最佳飞行性能，提高飞机的综合性能，满足对飞机多任务的需求。

Description

一种基于自适应控制的可变形机翼

技术领域

本实用新型涉及可变形飞行器领域，具体涉及一种基于自适应控制的可变形机翼。

背景技术

常规固定翼飞机的机翼形状在飞行中一般保持不变，为了解决飞行低速性能、解决低速和高速飞行之间的矛盾，现代先进飞机利用前缘襟翼、后缘襟翼等辅助操纵面来改善飞行低速性能。但是这无疑会增加飞机结构重量，增大飞行控制系统设计的难度，且难以解决人们对飞机多任务、多功能的需求。

变体飞行器可以在飞行中主动改变机翼的形状，如机翼的平面形状、截面形状、机翼侵湿面积、机翼弦长、机翼展长、机翼展弦比、根稍比等，从而可以模拟鸟类随飞行环境和状态主动改变飞机的气动构型，以获得最佳飞行性能，同时提高飞机的综合性能，满足人们对飞机多任务、多功能的需求。

可变形机翼通过自适应控制系统可变化为多种构型，如：爬升构型、巡航构型、高升力构型、高速机动构型，因此可以执行多种任务飞行，如高空侦察、高速低空突防、无人作战空中指引、对地攻击等等。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于自适应控制的可变形机翼，针对传统固定翼飞机难以满足人们对飞机的功能多样化、侦察/打击/突防等多任务一体化的需求，采用了自适应变形机翼设计，可变参数包括：机翼面积、平面形状、翼型、弦长、展长、机翼浸湿面积等，通过变翼自适应控制系统与自主飞行控制系统解决飞机低速、高速飞行的矛盾，提高飞机多任务化的综合性能。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于自适应控制的可变形机翼，包括机身，所述机身头部位置安装有自适应控制变翼控制系统，在所述机身中段两侧对称安装有左侧可变机翼和右侧可变机翼，左侧可变机翼外段安装有第一操纵面，右侧可变机翼外段安装有第二操纵面，所述机身尾部安装有动力装置，所述机身尾部两侧对称安装有左尾翼和右尾翼，所述左尾翼尾端安装有第三操纵面，所述右尾翼尾端安装有第四操纵面，所述机身中段内部安装有变翼控制机构，右侧可变机翼包括右翼主梁、右翼活动梁、右翼前缘刚性蒙皮、右翼可变形滑动蒙皮、右活动后墙和右活动翼肋；左侧可变机翼包括左翼主梁、左翼活动梁、左翼前缘刚性蒙皮、左翼可变形滑动蒙皮、左活动后墙和左活动翼肋；可变机翼的控制机构包括主梁承力框、活动梁承力框、活动梁滑轨的固定框、活动梁滑轨、活动梁驱动器；所述左翼主梁和右翼主梁的根部分别与主梁承力框左右安装座铰链；所述左翼活动梁、右翼活动梁的根部分别与活动梁滑轨相连，通过活动梁驱动器对其进行前后滑动控制；所述左翼前缘刚性蒙皮和右翼前缘刚性蒙皮分别与左翼主梁和右翼主梁固连；所述左翼可变形滑动蒙皮和右翼可变形滑动蒙皮的边缘分别与左翼主梁和右翼主梁、右活动后墙外段、左活动后墙外段固连，并由左活动梁和右翼活动梁、左活动翼肋和右活动翼肋对其进行绷紧支撑，在保证气动外形的同时承载滑动蒙皮所受到的气动载荷。

作为优选，所述第一操纵面和第二操纵面为飞机的副翼，利用电动或者液压舵机驱动，以差动偏转方式控制飞机的滚转运功；

作为优选，第三操纵面和第四操纵面为飞机的升降&方向舵，利用电动或者液压舵机驱动。同向偏转时控制飞机的俯仰运动，差动偏转控制飞机的偏航运动，且在可变机翼主动变形过程中对飞机的俯仰力矩起到补偿配平的作用。

作为优选，所述左尾翼、右尾翼与机身尾部固连；所述动力装置与机身1尾部固连。

本实用新型自适应控制系统根据飞行任务或者状态对变翼机构进行主动控制，主要性能指标为：变形后机翼浸湿面积变化大于50％，机翼前缘后掠角度变化范围15度至45度，变形控制形式连续可调，控制机构位置可自锁，变形时间小于10秒。

本实用新型具有以下有益效果：

可以在飞行中根据飞行任务或者飞行状态需要主动改变机翼的形状，包括机翼的平面形状、翼型、机翼浸湿面积、弦长、展长、展弦比、根稍比、后掠角等，改善飞行低速性能、解决低速和高速飞行之间的矛盾，提高飞机的综合性能，满足人们对飞机多任务、多功能的需求。同时不需要像常规飞机那样设计前缘襟翼、后缘襟翼等辅助操纵面，有利于减轻飞机结构重量，提高任务载荷。

附图说明

图1为本实用新型的三维示意图。

图2为本实用新型的内部结构示意图。

图3为本实用新型的可变形机翼俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供一种基于自适应控制的可变形机翼，包括机身1，所述机身1头部位置安装有自适应控制变翼控制系统2，在所述机身1中段两侧对称安装有左侧可变机翼和右侧可变机翼，左侧可变机翼外段安装有第一操纵面3.5，右侧可变机翼外段安装有第二操纵面3.6，所述机身1尾部安装有动力装置4，所述机身1尾部两侧对称安装有左尾翼5.1和右尾翼5.2，所述左尾翼5.1尾端安装有第三操纵面5.3，所述右尾翼5.2尾端安装有第四操纵面5.4，所述机身1中段内部安装有变翼控制机构6，右侧可变机翼包括右翼主梁3.8、右翼活动梁3.10和3.12、右翼前缘刚性蒙皮3.2、右翼可变形滑动蒙皮3.4、右活动后墙3.14和右活动翼肋3.15；左侧可变机翼包括左翼主梁3.7、左翼活动梁3.9、3.11、左翼前缘刚性蒙皮3.1、左翼可变形滑动蒙皮3.3、左活动后墙3.13和左活动翼肋3.16；可变机翼的控制机构6包括主梁承力框6.1、活动梁承力框6.2、6.3和6.4、活动梁滑轨的固定框6.5、活动梁滑轨7.3和7.4、活动梁驱动器6.6和6.7；所述左翼主梁3.7和右翼主梁3.8的根部分别与主梁承力框6.1左右安装座铰链；所述左翼活动梁3.9和3.11、右翼活动梁3.10和3.12的根部分别与活动梁滑轨7.3和7.4相连，通过活动梁驱动器6.6和6.7对其进行前后滑动控制；所述左翼前缘刚性蒙皮3.1和右翼前缘刚性蒙皮3.2分别与左翼主梁3.7和右翼主梁3.8固连；所述左翼可变形滑动蒙皮3.3和右翼可变形滑动蒙皮3.4的边缘分别与左翼主梁3.7和右翼主梁3.8、右活动后墙3.14外段、左活动后墙3.13外段固连，并由左活动梁3.9和右翼活动梁3.10、左活动翼肋3.15和右活动翼肋3.16对其进行绷紧支撑，在保证气动外形的同时承载滑动蒙皮所受到的气动载荷。

所述第一操纵面3.5和第二操纵面3.6为飞机的副翼，利用电动或者液压舵机驱动，以差动偏转方式控制飞机的滚转运功；

第三操纵面5.3和第四操纵面5.4为飞机的升降&方向舵，利用电动或者液压舵机驱动。同向偏转时控制飞机的俯仰运动，差动偏转控制飞机的偏航运动，且在可变机翼3主动变形过程中对飞机的俯仰力矩起到补偿配平的作用。

所述左尾翼5.1、右尾翼5.2与机身1尾部固连；所述动力装置4与机身1尾部固连。

本具体实施：如图2和图3所示，机翼的主梁、活动梁和活动翼肋构成四杆机构；机翼主梁在变翼控制机构6.6和6.7的驱动下向后旋转，改变机翼的后掠角；同时机翼内部活动梁、活动翼肋在变翼机构6.6和6.7的控制下向后移动，增大机翼面积；滑动蒙皮在活动梁、活动翼肋的支撑下随之变形，起到维持气动外形和承受气动载荷的作用；机翼前缘和后缘为刚性蒙皮，分别随着主梁和机翼后墙移动，保证了机翼的强度和刚度。可变机翼变化参数包括机翼面积、平面形状、翼型、弦长、展长、后掠角、机翼浸湿面积等，主要性能指标：变形后机翼浸湿面积变化大于50％，机翼前缘后掠角度变化范围15至45度，变形控制形式连续可调，机翼后掠角由15度变化至45度过程连续、变形机构位置实时监控且可以自锁，完成变形时间小于10秒。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于自适应控制的可变形机翼，包括机身(1)，其特征在于，所述机身(1)头部位置安装有自适应变翼控制系统(2)，在所述机身(1)中段两侧对称安装有左侧可变机翼和右侧可变机翼，左侧可变机翼外段安装有第一操纵面(3.5)，右侧可变机翼外段安装有第二操纵面(3.6)，所述机身(1)尾部安装有动力装置(4)，所述机身(1)尾部两侧对称安装有左尾翼(5.1)和右尾翼(5.2)，所述左尾翼(5.1)尾端安装有第三操纵面(5.3)，所述右尾翼(5.2)尾端安装有第四操纵面(5.4)，所述机身(1)中段内部安装有变翼控制机构(6)，右侧可变机翼包括右翼主梁(3.8)、右翼活动梁(3.10、3.12)、右翼前缘刚性蒙皮(3.2)、右翼可变形滑动蒙皮(3.4)、右活动后墙(3.14)和右活动翼肋(3.15)；左侧可变机翼包括左翼主梁(3.7)、左翼活动梁(3.9、3.11)、左翼前缘刚性蒙皮(3.1)、左翼可变形滑动蒙皮(3.3)、左活动后墙(3.13)和左活动翼肋(3.16)；可变机翼的控制机构(6)包括主梁承力框(6.1)、活动梁承力框(6.2、6.3、6.4)、活动梁滑轨的固定框(6.5)、活动梁滑轨(7.3、7.4)、活动梁驱动器(6.6、6.7)；所述左翼主梁(3.7)和右翼主梁(3.8)的根部分别与主梁承力框(6.1)左右安装座铰链；所述左翼活动梁(3.9、3.11)、右翼活动梁(3.10、3.12)的根部分别与活动梁滑轨(7.3、7.4)相连，通过活动梁驱动器(6.6、6.7)对其进行前后滑动控制；所述左翼前缘刚性蒙皮(3.1)和右翼前缘刚性蒙皮(3.2)分别与左翼主梁(3.7)和右翼主梁(3.8)固连；所述左翼可变形滑动蒙皮(3.3)和右翼可变形滑动蒙皮(3.4)的边缘分别与左翼主梁(3.7)和右翼主梁(3.8)、右活动后墙(3.14)外段、左活动后墙(3.13)外段固连，并由左活动梁(3.9)和右翼活动梁(3.10)、左活动翼肋(3.15)和右活动翼肋(3.16)对其进行绷紧支撑，在保证气动外形的同时承载滑动蒙皮所受到的气动载荷。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的可变形机翼，其特征在于，所述第一操纵面(3.5)和第二操纵面(3.6)为飞机的副翼，利用电动或者液压舵机驱动，以差动偏转方式控制飞机的滚转运功。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的可变形机翼，其特征在于，第三操纵面(5.3)和第四操纵面(5.4)为飞机的升降&方向舵，利用电动或者液压舵机驱动。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应控制的可变形机翼，其特征在于，所述左尾翼(5.1)、右尾翼(5.2)与机身(1)尾部固连；所述动力装置(4)与机身(1)尾部固连。