RU2706678C1 - Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon - Google Patents

Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon Download PDF

Info

Publication number
RU2706678C1
RU2706678C1 RU2018133973A RU2018133973A RU2706678C1 RU 2706678 C1 RU2706678 C1 RU 2706678C1 RU 2018133973 A RU2018133973 A RU 2018133973A RU 2018133973 A RU2018133973 A RU 2018133973A RU 2706678 C1 RU2706678 C1 RU 2706678C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
drive
adaptive
double
aerodynamic structure
Prior art date
Application number
RU2018133973A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Игоревич Тулаев
Алексей Васильевич Ивченко
Николай Геннадьевич Шаронов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Тулаев-Парк"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Тулаев-Парк" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Тулаев-Парк"
Priority to RU2018133973A priority Critical patent/RU2706678C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706678C1 publication Critical patent/RU2706678C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/38Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/44Varying camber
    • B64C3/48Varying camber by relatively-movable parts of wing structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to aircraft engineering. Adaptive aerodynamic structure contains cellular blocks, each of which is made of interconnected cells of hexagonal shape by means of hinges of double action and located between mesh blocks of intermediate links, made in the form of two pairs of adjacent elements, between which the first connecting element is made, which is made with hole. Each adjacent element of one pair is connected by double-acting hinge with face of cell of hexagonal shape of one cellular block, and each adjacent element of the other pair is connected by hinge of double action to the hexagonal cell hexagonal cell face edge of the other cellular unit. Adaptive structure contains a servo drive and a drive connected to the latter and located in intermediate links and made in the form of in-series located hinges of double action, connected to each other by the second binding elements passing through the hole of the first binding element. Wing of aircraft comprises adaptive aerodynamic structure and alternating cellular units and intermediate links located in central part of wing between fore and tail parts.
EFFECT: group of inventions is aimed at improvement of efficiency of aerodynamic parameters of the wing.
7 cl, 8 dwg

Description

Настоящая группа изобретений относится к области аэродинамики и может найти применение в авиационной технике, например в конструкциях трансформируемой несущей поверхности адаптивных крыльев, обеспечивающей заданное плавное изменение их профиля.This group of inventions relates to the field of aerodynamics and can find application in aeronautical engineering, for example, in structures of a transformable bearing surface of adaptive wings, providing a given smooth change in their profile.

Для летных аэродинамических характеристик летательных аппаратов большое значение имеют геометрия крыла, площадь его поверхности и профиль сечения. Для улучшения летных характеристик, в том числе в режимах взлета и посадки, предпринимают различные меры по увеличению подъемной силы крыла летательного аппарата, в частности т.н. механизацию крыла.For flight aerodynamic characteristics of aircraft, wing geometry, its surface area and section profile are of great importance. To improve flight performance, including in take-off and landing modes, various measures are being taken to increase the lift of the wing of the aircraft, in particular the so-called wing mechanization.

Применяется также технология адаптивного крыла (morphing/adaptive airfoil), которая позволяет плавно изменять кривизну обтекаемой потоком поверхности крыла и, тем самым, снизить аэродинамическое сопротивление (расход топлива) и аэродинамические нагрузки, и повысить качество на различных режимах полета.The technology of adaptive wing (morphing / adaptive airfoil) is also used, which allows you to smoothly change the curvature of the streamlined surface of the wing and, thereby, reduce aerodynamic drag (fuel consumption) and aerodynamic loads, and improve quality in various flight modes.

Известна адаптивная трансформируемая аэродинамическая структура, содержащая сетку удлиненных трубчатых ячеек, каждая из которых имеет клеточные стенки с шестиугольным поперечным сечением, образуя, таким образом, сотовую структуру, каждая стенка проходит перпендикулярно плоскости поперечного сечения ячеек от первого конца до периферийного конца, где первый конец и периферийный конец закрыты, образуя герметичную ячейку; указанная сотовая структура, ограниченная с одной стороны фиксированной внешней пограничной обшивкой и на противоположной стороне свободной границей; упомянутые клеточные стенки имеют структуру материала, которая радиально деформируется вдоль плоскости поперечного сечения, реагирующего на изменения давления окружающей среды; при этом фиксированная внешняя пограничная обшивка имеет структуру материала для изменения, реагирующего на деформацию указанных стенок ячейки (патент US 8366057 В2, дата публикации 05.02.2013 г.).Known adaptive transformable aerodynamic structure containing a grid of elongated tubular cells, each of which has cell walls with a hexagonal cross section, thus forming a honeycomb structure, each wall extends perpendicular to the plane of the cell cross section from the first end to the peripheral end, where the first end and the peripheral end is closed, forming a sealed cell; the specified honeycomb structure, limited on one side by a fixed external border skin and on the opposite side by a free border; said cell walls have a material structure that radially deforms along a plane of a cross section that responds to changes in environmental pressure; while the fixed external border sheathing has a material structure for a change that responds to the deformation of these cell walls (patent US 8366057 B2, publication date 02/05/2013).

К недостаткам известной адаптивной трансформируемой аэродинамической структуры можно отнести возможность деформации (изменения профиля) только в одной плоскости - радиальной, что снижает возможности по повышению аэродинамических качеств крыла.The disadvantages of the known adaptive transformable aerodynamic structure include the possibility of deformation (profile change) in only one plane - radial, which reduces the possibility of improving the aerodynamic qualities of the wing.

Известна упругая структура адаптивного крыла летательного аппарата, способная изменять его контуры, которая содержит опорный элемент, первый упругий изменяемый элемент рамы, имеющий соответствующую первую внешнюю поверхность и первую внутреннюю поверхность, и второй упругий изменяемый элемент рамы, имеющий соответствующую вторую внешнюю поверхность и вторую внутреннюю поверхность. Первая и вторая внешние поверхности сообщаются с соответствующими первой и второй совместимыми поверхностями. Соединительные элементы соединены первым концом с первой внутренней поверхностью, а вторым концом - со второй внутренней поверхностью. Рамный соединитель соединяет первый упругий изменяемый элемент рамы с опорным элементом. Привод прикладывает усилие ко второму изменяемому элементу рамы относительно опорного элемента, что приводит к соответствующему изменению в контуре первых и вторых совместимых поверхностей (патент US 7384016 В2, опубликовано 10.06.2008 г.).A known elastic structure of an adaptive wing of an aircraft, capable of changing its contours, which contains a support element, a first elastic variable frame element having a corresponding first external surface and a first internal surface, and a second elastic variable frame element having a corresponding second external surface and a second internal surface . The first and second outer surfaces communicate with the corresponding first and second compatible surfaces. The connecting elements are connected by the first end to the first inner surface, and the second end to the second inner surface. A frame connector connects the first resilient variable frame member to a support member. The drive exerts a force on the second variable frame member relative to the support member, which results in a corresponding change in the contour of the first and second compatible surfaces (US Pat. No. 7,384,016 B2, published June 10, 2008).

Недостатком известной упругой структуры адаптивного крыла летательного аппарата являются ограниченные варианты изменения кривизны поверхности крыла, а также наличие деформаций, обусловленных упругой структурой крыла.The disadvantage of the known elastic structure of the adaptive wing of the aircraft are limited options for changing the curvature of the wing surface, as well as the presence of deformations due to the elastic structure of the wing.

В качестве ближайшего аналога для заявляемой адаптивной аэродинамической структуры выбрана адаптивная аэродинамическая поверхность (структура), содержащая панель, включающую сегменты профиля и соединенный с ними механизм преобразования профиля, который состоит из звеньев, соединенных в цепь. Звенья n и n+2 дополнительно связаны механической связью таким образом, что вращение звена n приводит к вращению звена n+2 в обратном направлении. Механическая связь выполнена посредством зубчатого зацепления, Х-образного цепного зацепления, Х-образного тросового зацепления, посредством Z-образного рычажного механизма. Передаточное отношение механической связи звеньев n и n+2 различно для разных пар. Отдельные сегменты профиля соединены с механизмами преобразования профиля (патент RU 2657062 С1, опубликовано от 08.06.2018 г.).As the closest analogue for the inventive adaptive aerodynamic structure, an adaptive aerodynamic surface (structure) is selected, comprising a panel including profile segments and a profile conversion mechanism connected to them, which consists of links connected in a chain. The links n and n + 2 are additionally connected by a mechanical link so that the rotation of the link n leads to the rotation of the link n + 2 in the opposite direction. The mechanical connection is made by gearing, X-shaped chain gearing, X-shaped cable gearing, by means of a Z-shaped linkage. The gear ratio of the mechanical connection of the links n and n + 2 is different for different pairs. Separate segments of the profile are connected to the conversion mechanisms of the profile (patent RU 2657062 C1, published from 06/08/2018).

Недостатком ближайшего аналога является отсутствие деформации в продольном сечении крыла, что приводит к ограничению показателей аэродинамической эффективности крыла. Кроме того, отсутствует возможность изменение настроек формы профиля крыла во время движения летательного аппарата. Для создания другой геометрии крыла необходимо перенастраивать изменение профиля крыла.The disadvantage of the closest analogue is the lack of deformation in the longitudinal section of the wing, which leads to a limitation of the aerodynamic efficiency of the wing. In addition, there is no possibility of changing the settings of the shape of the wing profile during the movement of the aircraft. To create a different wing geometry, it is necessary to reconfigure the wing profile change.

Известен изменяемый профиль крыла, содержащий опорный элемент и внешнюю обшивку, при этом опорный элемент содержит фиксированный в продольном направлении лонжерон, который простирается от корневой области до внешней торцевой области, несколько адаптивных каркасных сегментов в поперечном направлении, каждый из которых содержит множества натянутых вместе треугольных отсеков, которые образованы направляющими элементами фиксированной длины и направляющими элементами с регулируемой длиной, причем каркасные сегменты соединены с фиксированным лонжероном и удерживают внешнюю обшивку (заявка US 2016159456 А1, дата публикации 09.06.2016 г.).A variable wing profile is known, comprising a support element and an outer skin, the support element comprising a longitudinally fixed spar that extends from the root region to the outer end region, several adaptive frame segments in the transverse direction, each of which contains a plurality of triangular compartments strung together which are formed by guide elements of a fixed length and guide elements with an adjustable length, and the frame segments are connected to a fixed bathrooms spar and keep the outer skin (application US 2016159456 A1, publication date of 06.09.2016).

К недостатку известного профиля крыла можно отнести то, что в каркасном сегменте прочностные свойства реализуются за счет нагрузки на направляющие элементы с регулируемой длиной, что может снижать энергоэффективность привода элементов крыла.A disadvantage of the known wing profile can be attributed to the fact that in the frame segment the strength properties are realized due to the load on the guide elements with an adjustable length, which can reduce the energy efficiency of the wing element drive.

Известен аэродинамический профиль крыла, содержащий носовую часть крыла и хвостовую часть крыла, при этом вблизи носовой части крыла и поддерживающего элемента носовой части расположено устройство деформации, которое содержит множество упругих соединительных элементов, соединенных на своих соответствующих первых концах с соответствующей верхней несущей поверхностью и на соответствующих ее вторых концах с сервоприводом, а между хвостовой частью крыла и опорным элементом носовой части расположено дополнительное устройство деформации, которое снабжено множеством упругих соединительных элементов (патент US 6491262 В1, опубликовано 10.12.2002 г.).The aerodynamic profile of the wing is known, comprising the wing of the wing and the tail of the wing, while near the bow of the wing and the supporting element of the bow is a deformation device that contains many elastic connecting elements connected at their respective first ends to the corresponding upper bearing surface and to the corresponding its second ends are servo-driven, and between the tail of the wing and the supporting element of the bow is an additional deformation device and which is provided with a plurality of elastic connecting members (patent US 6,491,262 B1, published on 10.12.2002).

Недостатком известного профиля крыла является отсутствие технического решения, обеспечивающего требуемую геометрию крыла в продольном сечении, что ограничивает показатели аэродинамической эффективности крыла.A disadvantage of the known wing profile is the lack of a technical solution that provides the desired geometry of the wing in a longitudinal section, which limits the aerodynamic efficiency of the wing.

В качестве ближайшего аналога выбрано адаптивное крыло летательного аппарата, содержащее несущую поверхность, представляющую собой тонкостенную обшивку, включающую центральную часть с неподвижной оболочкой и связанную с ней конструктивно подвижную часть крыла, содержащую, по меньшей мере, предкрылки и закрылки, снабженные приводами и устройствами управления, выполненными с возможностью поворота и фиксации положения подвижных частей относительно неподвижной оболочки. Обшивка выполнена двухслойной и дополнительно снабжена наружной подвижной оболочкой, связанной конструктивно через прорези, выполненные на смежной с подвижной оболочкой стороне неподвижной оболочки, с устройством управления положением подвижной оболочки, дополнительно расположенным во внутреннем пространстве обшивки крыла, ограниченным неподвижной оболочкой центральной части, с обеспечением возможности изменения формы и профиля сечения, по меньшей мере, верхней поверхности подвижной оболочки (патент RU 155659 U1, опубликовано 20.10.2015 г.).As the closest analogue, an adaptive wing of an aircraft was chosen, which contains a bearing surface, which is a thin-walled skin, including a central part with a fixed shell and a structurally movable wing part connected with it, containing at least slats and flaps equipped with actuators and control devices, made with the possibility of rotation and fixing the position of the moving parts relative to the fixed shell. The skin is made of two layers and is additionally provided with an external movable shell, structurally connected through slots made on the side of the fixed shell adjacent to the movable shell, with a device for controlling the position of the movable shell, additionally located in the inner space of the wing skin bounded by a fixed shell of the central part, with the possibility of change the shape and profile of the cross section of at least the upper surface of the movable shell (patent RU 155659 U1, published October 20, 2015).

Недостатками ближайшего аналога являются невысокие показатели аэродинамической эффективности, обусловленные отсутствием возможности изменять геометрию крыла в продольном направлении, а также ограничения в изменении геометрии крыла в связи с тем, что отклоняются закрылки, а геометрия центральной части крыла изменяется незначительно. К недостаткам ближайшего аналога можно отнести также сложность конструкции крыла и систем управления.The disadvantages of the closest analogue are the low aerodynamic efficiency indicators, due to the lack of the ability to change the wing geometry in the longitudinal direction, as well as the limitations in changing the wing geometry due to the fact that the flaps deviate, and the geometry of the central part of the wing changes slightly. The disadvantages of the closest analogue include the complexity of the wing structure and control systems.

Задачей заявляемой группы изобретений является создание новой адаптивной управляемой аэродинамической структуры (поверхности), используемой в качестве ячеистого заполнителя, например, адаптивного крыла летательного аппарата, и обеспечивающей плавное (не ступенчатое) и согласованное изменение (трансформацию) конфигурации профиля и поверхности крыла в продольной и поперечной плоскостях, обеспечивающие улучшение аэродинамического качества крыла.The task of the claimed group of inventions is to create a new adaptive controlled aerodynamic structure (surface) used as a cellular aggregate, for example, an adaptive wing of an aircraft, and providing a smooth (non-step) and coordinated change (transformation) of the configuration of the profile and surface of the wing in the longitudinal and transverse planes that provide improved aerodynamic quality of the wing.

Технический результат группы изобретений заключается в повышении эффективности аэродинамических показателей крыла благодаря достижению плавных и согласованных изгибов крыла, в свою очередь обусловленных использованием ячеистой аэродинамической структуры как заполнителя крыла, а также упрощение конструкции аэродинамической структуры и ее системы управления.The technical result of the group of inventions is to increase the aerodynamic performance of the wing due to the achievement of smooth and consistent bending of the wing, in turn, due to the use of a cellular aerodynamic structure as a placeholder for the wing, as well as simplifying the design of the aerodynamic structure and its control system.

В соответствии с пунктом 1 формулы изобретения технический результат достигается тем, что адаптивная аэродинамическая структура, содержащая, по меньшей мере, два ячеистых блока, каждый из которых выполнен из, по меньшей мере, двух ячеек гексагональной формы, при этом ячейка соединена одной боковой гранью с соседней ячейкой посредством шарнира двойного действия и противоположной боковой гранью с другой соседней ячейкой посредством шарнира двойного действия, и, по меньшей мере, одно расположенное между ячеистыми блоками промежуточное звено, выполненное в виде, по меньшей мере, двух пар смежных элементов, между которым расположен первый связующий элемент, выполненный с отверстием, причем смежные элементы одной пары соединены шарнирами двойного действия с двумя гранями ячейки гексагональной формы одного ячеистого блока, а смежные элементы другой пары соединены шарнирами двойного действия с двумя гранями ячейки гексагональной формы другого ячеистого блока, при этом структура содержит, по меньшей мере, один привод, расположенный между ячеистыми блоками, и выполненный в виде последовательно расположенных, по меньшей мере, двух шарниров двойного действия, соединенных друг с другом вторым связующим элементом, проходящим через отверстие первого связующего элемента, и соединенный с приводом, по меньшей мере, один сервопривод.In accordance with paragraph 1 of the claims, the technical result is achieved in that the adaptive aerodynamic structure containing at least two cellular blocks, each of which is made of at least two hexagonal cells, the cell being connected by one side face to an adjacent cell by means of a double-acting hinge and an opposite side face with another neighboring cell by means of a double-acting hinge, and at least one intermediate link located between the cellular blocks but, made in the form of at least two pairs of adjacent elements, between which there is a first connecting element made with an opening, moreover, adjacent elements of one pair are connected by double-acting hinges with two faces of the hexagonal cell of one cellular block, and adjacent elements of another pair connected by double-acting hinges with two faces of the hexagonal-shaped cell of another cellular block, the structure comprising at least one drive located between the cellular blocks and made in the form e sequentially located at least two double-acting hinges connected to each other by a second connecting element passing through the opening of the first connecting element, and connected to the drive, at least one servo drive.

При этом согласно изобретению привод может быть выполнен гидравлическим или пневматическим или электромеханическим.Moreover, according to the invention, the drive can be made hydraulic or pneumatic or electromechanical.

При этом согласно изобретению привод может содержать тяговый трос.Moreover, according to the invention, the drive may contain a traction cable.

При этом согласно изобретению привод может содержать цепную передачу.Moreover, according to the invention, the drive may comprise a chain drive.

При этом согласно изобретению привод может содержать ременную передачу.Moreover, according to the invention, the drive may include a belt drive.

В соответствии с пунктом 6 формулы изобретения технический результат достигается тем, что крыло летательного аппарата, содержащее адаптивную аэродинамическую структуру, выполненную по п. 1, при этом структура выполнена чередованием ячеистых блоков и промежуточных звеньев и расположена в центральной части крыла между носовой и хвостовой частями.In accordance with paragraph 6 of the claims, the technical result is achieved in that the wing of the aircraft containing an adaptive aerodynamic structure made according to claim 1, wherein the structure is made by alternating cellular blocks and intermediate links and is located in the central part of the wing between the nose and tail sections.

При этом согласно изобретению сервопривод может быть расположен в носовой части, а крайний второй связующий элемент привода расположен в хвостовой части крыла.Moreover, according to the invention, the servo drive can be located in the bow, and the extreme second connecting element of the drive is located in the tail of the wing.

Настоящая группа изобретений поясняется чертежами (фиг. 1-8), пример выполнения адаптивной аэродинамической структуры и крыла на ее основе на которых, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата.The present group of inventions is illustrated by drawings (Fig. 1-8), an example of the adaptive aerodynamic structure and wing based on it on which, however, is not the only possible, but clearly demonstrate the possibility of achieving the claimed technical result.

На фигуре 1 представлена часть адаптивной структуры, на фиг. 2 изображен один из вариантов выполнения шарнира двойного действия, связывающего две ячейки гексагональной формы, на фиг. 3 - адаптивная структура, встроенная в крыло летательного аппарата, на фиг. 4 изображено расположение привода в адаптивной структуре, на фиг. 5 представлена схема изменения геометрии крыла летательного аппарата, на фиг. 6 - изображение шарнира двойного действия привода адаптивной структуры, на фиг. 7 привод адаптивной структуры, на фиг. 8 - внешний вид фрагмента адаптивного крыла с демонстрацией «эффекта крутки».Figure 1 shows part of an adaptive structure; 2 shows one embodiment of a double-acting hinge connecting two cells of a hexagonal shape, in FIG. 3 is an adaptive structure integrated in an aircraft wing; FIG. 4 shows the location of the drive in an adaptive structure; FIG. 5 is a diagram of a change in the geometry of an aircraft wing; FIG. 6 is an image of a double-acting hinge of an adaptive structure drive, FIG. 7 drive adaptive structure, in FIG. 8 is an external view of a fragment of the adaptive wing with a demonstration of the “twist effect”.

В основе предлагаемой группы изобретений лежит конструкция каркаса адаптивного крыла и использование реконфигурируемого ячеистого заполнителя крыла в виде ячеистой структуры в совокупности с приводами, которые призваны обеспечить упрощение конструкции структуры и заданный угол согласованного изменения положения между элементами в структуре адаптивного крыла.The basis of the proposed group of inventions is the design of the skeleton of the adaptive wing and the use of a reconfigurable cellular wing filler in the form of a cellular structure in conjunction with actuators, which are designed to provide simplification of the structure design and a given angle of a coordinated change of position between elements in the structure of the adaptive wing.

Реконфигурируемый ячеистый заполнитель адаптивного крыла представляет собой управляемую динамическую пространственную структуру (флексагонную сетку), подвижные сочленения ячеек которой составляют шарниры двойного действия (шарниры со скрытыми топологическими поверхностями). Для конструкции шарниров двойного действия, как механического узла, характерно наличие упругих взаимообратных связей и непрерывно изменяющаяся ось вращения.The reconfigurable adaptive wing cellular filler is a controllable dynamic spatial structure (flexo mesh), the movable joints of the cells of which comprise double-acting hinges (hinges with hidden topological surfaces). The design of double-acting hinges, as a mechanical assembly, is characterized by the presence of elastic reciprocal bonds and a continuously changing axis of rotation.

Согласно изобретению адаптивная аэродинамическая структура 1 содержит ячеистые блоки 2, каждый из которых выполнен из, по меньшей мере, двух ячеек 3 гексагональной формы (фиг. 1). На фиг. 1 изображена структура 1, содержащая два ячеистых блока 2 по две ячейки 3, на фиг. 3 представлена структура 1, которая содержит два ячеистых блока 2 по четыре ячейки 3. Количество блоков 2 и ячеек 3 в них определяется размером крыла летательного аппарата. Ячейка 3 соединена одной своей боковой гранью с соседней ячейкой блока 2 посредством шарнира 4 двойного действия и противоположной боковой гранью с другой соседней ячейкой этого же блока 2 посредством шарнира 4 двойного действия (фиг. 1, 2).According to the invention, the adaptive aerodynamic structure 1 contains cellular blocks 2, each of which is made of at least two cells 3 of a hexagonal shape (Fig. 1). In FIG. 1 shows a structure 1 containing two mesh units 2, two cells 3 each, in FIG. Figure 3 shows the structure 1, which contains two cellular blocks 2 of four cells 3. The number of blocks 2 and cells 3 in them is determined by the size of the wing of the aircraft. Cell 3 is connected by one of its lateral faces to an adjacent cell of block 2 by means of a double-acting hinge 4 and by an opposite side edge to another adjacent cell of the same block 2 by means of a double-acting hinge 4 (Fig. 1, 2).

Аэродинамическая структура 1 содержит расположенные между ячеистыми блоками 2 промежуточные звенья 5 (фиг. 1). Звено 5 выполняется в виде двух пар смежных элементов 6 и 7, между которыми расположен первый связующий элемент 8, выполненный с отверстием 9 (фиг. 1, 4). Два смежных элемента 6 одной пары соединены двумя шарнирами 10 двойного действия с двумя гранями ячейки 3 гексагональной формы одного ячеистого блока 2, а два смежных элемента 7 другой пары соединены шарнирами 11 двойного действия с двумя гранями ячейки 3 гексагональной формы другого ячеистого блока 2 (фиг. 1, 3).The aerodynamic structure 1 contains intermediate links 5 located between the cellular blocks 2 (Fig. 1). Link 5 is made in the form of two pairs of adjacent elements 6 and 7, between which is located the first connecting element 8, made with a hole 9 (Fig. 1, 4). Two adjacent elements 6 of one pair are connected by two double-acting hinges 10 with two faces of the hexagonal-shaped cell 3 of one mesh block 2, and two adjacent elements 7 of the other pair are connected by double-action hinges 11 with two faces of the hexagonal-shaped cell 3 of the other mesh block 2 (Fig. thirteen).

Адаптивная аэродинамическая структура 1 содержит также приводы 12, расположенные между ячеистыми блоками 2 (фиг. 3-5). Привод 12 выполнен в виде последовательно расположенных шарниров 13 двойного действия. Шарниры 13 соединены друг с другом вторыми связующими элементами 14, проходящими через отверстия 9 первых связующих элементов 8 (фиг. 3-7). Структура 1 также содержит, по меньшей мере, один сервопривод 15, который связан с приводом 12.Adaptive aerodynamic structure 1 also contains actuators 12 located between the cellular blocks 2 (Fig. 3-5). The drive 12 is made in the form of sequentially located hinges 13 double action. The hinges 13 are connected to each other by second connecting elements 14 passing through the holes 9 of the first connecting elements 8 (Fig. 3-7). The structure 1 also contains at least one servo drive 15, which is associated with the drive 12.

Привод 12 может быть выполнен гидравлическим или пневматическим или электромеханическим, механическим, с использованием электромеханических, пьезо-, пневматических и гидравлических актуаторов, а также «материалов с памятью». При выполнении привода 12 электромеханическим, он может содержать тяговый трос 16 (фиг. 5, 7).The drive 12 can be made hydraulic or pneumatic or electromechanical, mechanical, using electromechanical, piezoelectric, pneumatic and hydraulic actuators, as well as “materials with memory”. When performing the drive 12 electromechanical, it may contain a traction cable 16 (Fig. 5, 7).

Шарниры 4, 10, 11 и 13 двойного действия могут иметь различное исполнение, например шарниры 4, 10 и 11 могут быть выполнены плоскими, а шарниры 13 - цилиндрическими. Ячейки 3 гексагональной формы, образующие ячеистую структуру, могут быть выполнены деформируемыми в ребрах.The double-acting hinges 4, 10, 11 and 13 can have different designs, for example, the hinges 4, 10 and 11 can be made flat, and the hinges 13 can be made cylindrical. Cells 3 of hexagonal shape, forming a cellular structure, can be made deformable in the ribs.

В соответствии со вторым аспектом изобретения заявлено крыло летательного аппарата, которое содержит адаптивную аэродинамическую структуру 1. Структура 1 выполнена чередованием ячеистых блоков 2 и промежуточных звеньев 5 и расположена в центральной части 17 крыла между носовой 18 и хвостовой 19 частями. В соответствии с одним из вариантов выполнения сервопривод 15 располагается в носовой части 18, а крайний второй связующий элемент 14 привода 12 располагается в хвостовой части 19 крыла (фиг. 3, 4).In accordance with a second aspect of the invention, an aircraft wing is claimed which comprises an adaptive aerodynamic structure 1. Structure 1 is made by alternating between cellular blocks 2 and intermediate links 5 and is located in the central part 17 of the wing between the nose 18 and tail 19. In accordance with one embodiment, the servo drive 15 is located in the bow 18, and the extreme second connecting element 14 of the drive 12 is located in the tail portion 19 of the wing (Fig. 3, 4).

Сопряжение привода 12 (мехатронного узла) с элементами реконфигурируемого ячеистого заполнителя (т.е. с ячеистыми блоками и промежуточными звеньями) выполнено в виде скользящего поворотного соединения (фиг. 6). Данный вид подвижного соединения призван скомпенсировать деформации ячеистого заполнителя в процессе изменения его пространственной формы, в результате работы смежных мехатронных узлов. В заявляемой адаптивной аэродинамической структуре управление ее пространственным положением осуществляется путем натяжения-ослабления тягового троса 16, переброшенного через шкив, связанный с валом сервопривода 15 (рис. 5-7), изгибая ячеистую структуру крыла и, тем самым, изменяя его геометрию с учетом аэродинамических и технологических требований, предъявляемых к конструкции, с плавным переходом системы из одного положения в другое (фиг. 5 и 8).The coupling of the drive 12 (mechatronic unit) with elements of a reconfigurable cellular aggregate (i.e., with mesh blocks and intermediate links) is made in the form of a sliding rotary joint (Fig. 6). This type of movable joint is designed to compensate for the deformation of the cellular aggregate in the process of changing its spatial shape, as a result of the operation of adjacent mechatronic nodes. In the inventive adaptive aerodynamic structure, its spatial position is controlled by tension-weakening of the traction cable 16, thrown through a pulley connected to the shaft of the servo drive 15 (Fig. 5-7), bending the mesh structure of the wing and, thereby, changing its geometry taking into account the aerodynamic and technological requirements for the design, with a smooth transition of the system from one position to another (Fig. 5 and 8).

Согласованная работа приводов 12 и сервоприводов 15, интегрированных в структуру реконфигурируемого ячеистого заполнителя обеспечивает требуемые изменения положения между элементами конструкции крыла (фиг. 5, 8).The coordinated operation of the actuators 12 and servos 15 integrated into the structure of a reconfigurable cellular aggregate provides the required changes in position between the wing structure elements (Fig. 5, 8).

Claims (7)

1. Адаптивная аэродинамическая структура, содержащая, по меньшей мере, два ячеистых блока, каждый из которых выполнен из, по меньшей мере, двух ячеек гексагональной формы, при этом ячейка соединена одной боковой гранью с соседней ячейкой посредством шарнира двойного действия и противоположной боковой гранью с другой соседней ячейкой посредством шарнира двойного действия, и, по меньшей мере, одно расположенное между ячеистыми блоками промежуточное звено, выполненное в виде, по меньшей мере, двух пар смежных элементов, между которыми расположен первый связующий элемент, выполненный с отверстием, причем смежные элементы одной пары соединены шарнирами двойного действия с двумя гранями ячейки гексагональной формы одного ячеистого блока, а смежные элементы другой пары соединены шарнирами двойного действия с двумя гранями ячейки гексагональной формы другого ячеистого блока, при этом структура содержит, по меньшей мере, один привод, расположенный между ячеистыми блоками и выполненный в виде последовательно расположенных, по меньшей мере, двух шарниров двойного действия, соединенных друг с другом вторым связующим элементом, проходящим через отверстие первого связующего элемента, и соединенный с приводом, по меньшей мере, один сервопривод.1. Adaptive aerodynamic structure containing at least two cellular blocks, each of which is made of at least two hexagonal cells, the cell being connected by one side face to an adjacent cell by a double acting hinge and an opposite side face with another adjacent cell by means of a double-acting hinge, and at least one intermediate link located between the cellular blocks, made in the form of at least two pairs of adjacent elements, between which there is a The first connecting element is made with an opening, moreover, adjacent elements of one pair are connected by double-acting hinges with two faces of a hexagonal cell of one mesh block, and adjacent elements of another pair are connected by double-action hinges with two faces of a hexagonal cell of another mesh block, contains at least one drive located between the cellular blocks and made in the form of sequentially located at least two double-acting hinges, connected nennyh with each other a second connecting member extending through the aperture of the first coupling element and coupled with a drive, at least one actuator. 2. Адаптивная аэродинамическая структура по п. 1, отличающаяся тем, что привод выполнен гидравлическим или пневматическим, или электромеханическим.2. The adaptive aerodynamic structure according to claim 1, characterized in that the drive is made hydraulic or pneumatic, or electromechanical. 3. Адаптивная аэродинамическая структура по п. 2, отличающаяся тем, что привод содержит тяговый трос.3. The adaptive aerodynamic structure according to claim 2, characterized in that the drive contains a traction cable. 4. Адаптивная аэродинамическая структура по п. 2, отличающаяся тем, что привод содержит цепную передачу.4. The adaptive aerodynamic structure according to claim 2, characterized in that the drive comprises a chain gear. 5. Адаптивная аэродинамическая структура по п. 2, отличающаяся тем, что привод содержит ременную передачу.5. The adaptive aerodynamic structure according to claim 2, characterized in that the drive comprises a belt drive. 6. Крыло летательного аппарата, содержащее адаптивную аэродинамическую структуру, выполненную по п. 1, при этом структура выполнена чередованием ячеистых блоков и промежуточных звеньев и расположена в центральной части крыла между носовой и хвостовой частями.6. The wing of the aircraft containing an adaptive aerodynamic structure made according to claim 1, wherein the structure is made by alternating cellular blocks and intermediate links and is located in the central part of the wing between the nose and tail. 7. Крыло летательного аппарата по п. 6, отличающееся тем, что сервопривод расположен в носовой части, а крайний второй связующий элемент привода расположен в хвостовой части крыла.7. The wing of the aircraft according to claim 6, characterized in that the servo is located in the bow, and the extreme second connecting element of the drive is located in the tail of the wing.
RU2018133973A 2018-10-26 2018-10-26 Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon RU2706678C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133973A RU2706678C1 (en) 2018-10-26 2018-10-26 Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133973A RU2706678C1 (en) 2018-10-26 2018-10-26 Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706678C1 true RU2706678C1 (en) 2019-11-19

Family

ID=68580100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133973A RU2706678C1 (en) 2018-10-26 2018-10-26 Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706678C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213950U1 (en) * 2022-05-27 2022-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) RECONFIGURED NODE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0989057A2 (en) * 1998-09-24 2000-03-29 Werner Homann Device for changing the shape of an aircraft wing
EP2256032A2 (en) * 2009-05-25 2010-12-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerodynamic component with deformable skin
RU155659U1 (en) * 2014-10-31 2015-10-20 Карен Саркисович Геворкян ADAPTIVE WING OF AIRCRAFT
RU2668288C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-28 Общество с ограниченной ответственностью "Тулаев-Парк" Cellular structure and device based thereon

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0989057A2 (en) * 1998-09-24 2000-03-29 Werner Homann Device for changing the shape of an aircraft wing
EP2256032A2 (en) * 2009-05-25 2010-12-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerodynamic component with deformable skin
RU155659U1 (en) * 2014-10-31 2015-10-20 Карен Саркисович Геворкян ADAPTIVE WING OF AIRCRAFT
RU2668288C1 (en) * 2017-10-27 2018-09-28 Общество с ограниченной ответственностью "Тулаев-Парк" Cellular structure and device based thereon

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213950U1 (en) * 2022-05-27 2022-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) RECONFIGURED NODE
RU2784223C1 (en) * 2022-07-25 2022-11-23 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Method for manufacturing an adaptive wing with flexible gapless mechanization
RU2784222C1 (en) * 2022-07-25 2022-11-23 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Adaptive wing with flexible gapless mechanization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7931240B2 (en) Cellular support structures used for controlled actuation of fluid contact surfaces
CA2824820C (en) Wing hinge assembly including hinged torque boxes
CN106715263B (en) Deformation skin for aircraft
US6644599B2 (en) Mechanism for at least regionally adjusting the curvature of airfoil wings
CN107054645B (en) A kind of assistant deforms bionical unmanned vehicle and deformation control method
US20080035798A1 (en) Fluid-driven artificial muscles as mechanisms for controlled actuation
CN106275388B (en) A kind of containing based on planar linkage closed-loop element cuts with scissors deformable trailing edge mechanism again
CN104487342B (en) Morphing wing for an aircraft
US9233749B1 (en) Variable camber adaptive compliant wing system
US9896188B1 (en) Variable camber adaptive compliant wing system
CN104176238A (en) High-precision and light-weight controllable telescopic wing mechanism
US10507909B2 (en) Helicopter aerofoil with trailing edge flap
US9862480B2 (en) Aerodynamic device
Yuzhu et al. Design and experiment of concentrated flexibility-based variable camber morphing wing
KR20180121569A (en) Edge changing device for airfoils
US20120138738A1 (en) System for increasing controllability for an aircraft
CN110053760A (en) A kind of plastic deformation wing
CN111688913B (en) Dual-drive wing with variable span length and up-down dihedral angle
RU2706678C1 (en) Adaptive aerodynamic structure and aircraft wing based thereon
US2022806A (en) Airfoil
CN109760833B (en) Foldable elastic wing
CN115675832B (en) Multi-section type space quadrilateral wing framework and bionic aircraft
RU2668288C1 (en) Cellular structure and device based thereon
RU2652536C1 (en) Adaptive wing
CN114313215B (en) Wing tip structure with variable dip angle and height