弹性机翼的制作方法

本实用新型涉及仿生扑翼飞行器技术领域的一种飞行器机翼，具体是一种适用于固定翼、扑翼飞行器的可变形弹性机翼。

背景技术：

机翼是现代固定翼或扑翼两大飞行器产生升力的主要部件之一。其功能有起到飞行控制，装载燃油，安装发动机，收藏起落架等作用。作为一种飞行器的重要组成部件，对于整机的安全性也是至关重要的。现有的飞行器机翼形状和结构也发展出很多类型，一般都是由表面蒙皮和内骨架构成。固定翼飞机在飞行过程中机翼本身会产生弹性变形，而蒙皮和内骨架构成的普通机翼由于结构的原因，其机翼整体韧性、弯曲变形能力以及抗疲劳性有限。而且蒙皮和内骨架构成的机翼重量占机身总重的比例很大，结构复杂，要使得机翼每个部件及连接都能有着强的抗弹性变形，抗疲劳性很困难。

经过对现在技术检索发现，目前还没有适用于大型固定型和扑翼飞行器使用的弹性机翼。只有小部分弹性机翼使用于小型扑翼机上，而且普遍采用布、薄膜或塑胶类的材料，难以大型化，其强度、使用寿命和力学性能有限。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种弹性机翼。

本实用新型提供的弹性机翼，由优质弹性钢翼肋和优质不锈钢翼片组成一个弹性翼面，具有整理韧性、弯曲能力强和抗疲劳性好的特点。能有效解决传统机翼变形量小，整体韧性、弯曲变形能力以及抗疲劳性有限的问题。同时可以最大的避免飞行器在飞行过程中机翼因外部气流突变等因素，机翼易于断裂的问题。

本实用新型提供的弹性机翼，可以仅由上、下翼主架、翼肋以及翼片组合而成，结构简单合理、易于装配维修。相比于传统机翼少则几百，多则成千上万个零构成的机翼，弹性机翼零件要少得多，而且每个零件都直观可见，解决传统机翼结构复杂、重量太重、维修困难等问题。

本实用新型提供的弹性机翼，零件形状简单、加工工艺性好、生产周期短、可批量性生产。解决传统机翼加工组装复杂、生产周期长、生产成本高等问题。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种弹性机翼，包括上翼主架、下翼主架、翼肋以及翼片，其中，所述翼片与翼肋结合形成弹性翼面，所述上翼主架和下翼主架配合夹持住弹性翼面的前部边缘，弹性翼面的后部呈自由状态。

优选地，所述翼肋为多根，其中每一根翼肋上均设置有细缝，翼片为多片，其中每一片翼片的两侧边分别穿过相邻两条翼肋的细缝，并固定在相邻两根翼肋上。

优选地，相邻两根翼肋为一组，并与其他组翼肋之间相互独立。

优选地，所述翼肋呈弧形的长条状，弹性翼面横向最外边上的两根翼肋的宽度和厚度均大于其他翼肋的宽度和厚度；所述翼片为薄片结构。

优选地，所述弹性翼面的上表面呈拱形凸弧面，弹性翼面的下表面呈凹弧面，所述翼片覆盖并固定在翼肋的上表面，所述弹性翼面下表面的翼肋突出翼片表面而隐藏在凹弧面内。

优选地，所述弹性翼面的前部边缘，其根部向端部方向延伸至A点间的边缘a线性向前倾角，A点至端部间的边缘b线性向后倾角，边缘a和边缘b之间形成钝角α；所述弹性翼面的横向后部边缘，其根部向端部方向延伸至B点间的边缘c线性向前倾角，B点至端部间的边缘d线性向后倾角，边缘c和边缘d之间形成钝角β。

优选地，所述上翼主架和下翼主架与弹性翼面的前部边缘相适配。

优选地，所述钝角α≤钝角β。

优选地，所述上翼主架和下翼主架为刚性中空结构件，采用铝合金材质，所述翼肋采用弹性钢材质，所述翼片采用不锈钢材质。

优选地，所述弹性机翼还可以包括上导流片和/或下导流片，所述上导流片-的前端固定在上翼主架的后部上表面，并与上翼主架的弧面接平，上导流片的后端为自由状态，用于引导弹性机翼上表面气流顺畅流过，所述下导流片的前端固定在下翼主架的后部下表面，并与下翼主架的弧面接平，下导流片的后端为自由状态，用于引导弹性机翼下表面气流顺畅流过。

优选地，所述上导流片和/或下导流片采用弹簧薄片结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型提供的弹性机翼，其结构更简单可靠，因为翼肋与翼片采用弹性钢结合在一起，相对于传统蒙皮结构机翼，本实用新型可以抵抗得住大得多的变形量而不会断裂，这使得安装本机翼的飞行器在受到气流突变等因素作用在机翼上的时候，最大限度避免机翼断裂造成严重事故。

不同于蒙皮结构机翼，本实用新型主要部件都在外部可见，方便对机翼的各主要部件检查，能很轻易的发现机翼各主要部件存在的潜在疲劳断裂纹路和表面损伤缺口，以便及时更换。

本实用新型由多个翼肋和翼片组成，每一个翼片有翼肋起到支撑翼片的作用，一个翼片与两个翼肋形成一个组合，并与其它翼片与翼肋各自独立，哪怕其中有一根翼肋或翼片在外力作用意外断裂，与其相组合的一级翼片会失效而不会影响到整个机翼，依然可以让飞行器平安降落。

相对于复杂传统的蒙皮机翼结构，本实用新型只有少数的主要结构部件组成，无论是从加工成本，加工工艺以及组装，替换维修成本来说，都更为低廉。

相对于复杂传统的蒙皮机翼结构，本实用新型重量更轻，使得飞行器载重率更高，从而取得显著的经济效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例机翼轴测图；

图2为本实用新型实施例机翼俯视图；

图3为本实用新型实施例机翼剖视图；

图4为本实用新型实施例机翼仰视图；

图5为本实用新型实施例机翼后视图；

图6为设有上导流片和/或下导流片的机翼轴测图；

图7为设有上导流片和/或下导流片的机翼俯视图；

图8为设有上导流片和/或下导流片的机翼剖视图；

图9为设有上导流片和/或下导流片的机翼仰视图；

图中：1为上翼主架，2为下翼主架，3为第一翼肋，4为第二翼肋，5为第三翼肋，6为第四翼肋，7为第五翼肋，8为第六翼肋，9为第七翼肋，10为第一翼片，11为第二翼片，12为第三翼片，13为第四翼片，14为第五翼片，15为第六翼片，16为上导流片，17为下导流片。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

下面结合附图对本实用新型的技术方案进一步详细描述。

如图1至图3所示，本实施例提供的弹性机翼，包括上翼主架1、下翼主架2、翼肋3-9、翼片10-15。其中，上翼主架1和下翼主架2组合成为弹性机翼主体，固定住翼肋3-9的前部，同时也夹持住翼片10-15各翼片的前部边缘部分。

翼肋3-9纵向前端固定在上翼主架1和下翼主架2内，翼肋的上表面由翼片10-15覆盖，翼肋纵向后端部分呈自由状态，能让翼肋随着弹性机翼的表面受力而产生弹性自由变形。

翼片10-15纵向前部边缘部分由上翼主架1和下翼主架2夹持并固定，横向两边分别穿过相邻两条翼肋各自中间的细缝，并固定在翼肋内侧(即相邻两根翼肋上)，翼片纵向后边部分呈自由状态，能让翼片随着弹性机翼的表面受力而产生弹性自由变形。

所述上翼主架1和下翼主架2采用高强度铝合金材料制作，采用数控铣床精铣加工得外形轮廓，内部除固定和连接部分，其余非受力部分铣减重槽，以减轻上下翼主架重量。上、下翼主架经铣床精加工后，表面研磨、精抛光以去除铣床加工留下的刀路及残余应力，减少表面暗纹、断裂微小缺口的风险。然后再阳极氧化处理表面，形成光洁面以减少飞行时气流阻力。

所述翼肋用优质弹性钢制作，以保证翼肋有足够的弹性和使用寿命。每个弹性机翼的翼肋有数条，其中长短宽窄不同的。机翼横向最外方向第一翼肋3和第七翼肋9设计要比其它翼肋宽和厚。使得第七翼肋9和第一翼肋3比其它翼肋受力能力更强，在使用寿命更长。在飞行过程中如果意外断裂其中一条翼肋，也能让飞行器平安降落，不会产生很严重的飞行事故。翼肋采用数控铣床精铣加工得到外形轮廓，中间细缝采用线切割加工而成。表面研磨、精抛光以去除机加工在翼肋表面留下的刀路及残余应力，减少表面暗纹、断裂微小缺口的风险。然后再表面电镀处理，形成光洁面以减少飞行时气流阻力。

所述翼片10-15采用优质不锈钢薄片制作。外形激光切割得到，翼片的纵向前部边缘固定在上翼主架1和下翼主架2内，横向两边固定在上、下翼主架和翼肋之间。起到把上、下翼主架和翼肋之间连接成一个整体的作用，最终让弹性机翼在翼肋与翼片连接的部分形成一个可自由弹性变形的变形区域。

本实施例提供的弹性机翼，其上、下翼主架为弹性机翼主体，根部平面连接到固定翼飞行器或扑翼飞行器的机体上。翼肋起到辅助固定翼片和支持翼片的功能，上下机翼主架把翼肋和翼片固定，形成一个整体。

所述弹性机翼主要由上翼主架和下翼主架以及多个翼肋和多个翼片结合成形。上、下机翼主架是刚性件，不起到变形作用。弹性机翼主要靠翼肋和翼片结合在一起成形一个弹性翼面，产生弹性变形。

上、下翼主架采用高强度铝合金中空减重结构，外形轮廓数控铣床精密加工，表面研磨抛光和阳极氧化处理。翼肋采用优质弹性钢数控铣床加工，表面研磨精抛光，然后电镀处理。翼片采用优质不锈钢薄片。

本弹性机翼结构简单，能有效减轻飞行器总重量。可以很方便安装到机身上，也方便替换和维修。

本弹性机翼纵向上面部分为拱形凸弧面，下面由小部分平面再形成中间内凹弧面。这样就会让流经机翼上下两面的气流速度不相同，从而形成升力。翼片覆盖并固定在翼肋上表面，引导气流顺畅流过。因为机翼下面成凹弧面，翼肋凸出翼片面而隐藏在凹弧面内，气流从纵向前边主翼架小平面吹来不会因凸出的翼肋而产生阻力。本弹性机翼横向也形成轻微的拱形，左、右弹性机翼对称安装在飞行器上就形成一个上下反角的一个气动外形，气流从纵向流经飞行器整体时，使得飞行器的气动性更加稳定可靠。

本实施例提供的弹性机翼，其上、下翼主架组合夹持的方式固定翼肋和翼片，翼肋起到支持翼片的作用，翼肋和翼片组合形成一个弹性可变形的弹性翼面。

所述上翼主架是纵向凸弧面和横向拱形面的一个种结构体。下翼主架是纵向凹弧面和横向拱形面的一种结构体。上、下翼主架是弹性机翼的主体，上、下翼主架组合固定，起到夹持固定翼肋和翼片的作用，是弹性机翼受力和产生升力的主要结构件。

翼肋是一个弧形的长条状，采用优质弹性钢做成，中间开有细缝以供辅助固定翼片的结构，是支持弹性机翼，产生弹性变形的主要元件。弹性机翼由数根这种类形翼肋组成。

翼片是由薄片做成，固定在翼肋上表面，引导弹性机翼上表面气流顺畅流过，是机翼扩展翼面和减轻机翼重量的主要元件，通过与翼肋组合固定在一起产生弹性变形，弹性机翼由数片这种类形翼片组成。

本实施例提供的弹性机翼，适用于固定翼和扑翼飞行器，其上、下翼主架组合固定翼肋和翼片，上、下翼主架为机翼主体，根部平面连接到固定翼飞行器或扑翼飞行器的机体上。翼肋起到辅助固定翼片和支撑翼片的功能，上、下翼主架把翼肋和翼片固定，形成一个整体。上、下翼主架是刚性件，不起到变形作用。翼肋由优质弹性钢制作，弹性机翼主要靠翼肋和翼片结合在一起成形一个弹性翼面产生弹性变形。该机翼具有整理韧性、弯曲能力强和抗疲劳性好的特点。还具有重量轻、结构简单、易于装配维修以及降低生产成本的优势，能有效适用于固定翼飞行器和扑翼飞行器。能大型化也能小型化，适用于载人或无人飞行器的一种弹性机翼。

本实施例提供的弹性机翼，其结构简单，实用性强，对制作材料与加工工艺没有过于苛刻的要求。通用性、互换性好。重量轻，安全性好，易于装配、维护。可实现大批量生产，降底生产成本。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例，在实施例1的基础上进行，并具有与实施例1相同的功能，同时能够达到与实施例1相同的有益效果。

本实施例提供的弹性机翼，在实施例1的结构基础上，还可以包括上导流片和/或下导流片，所述上导流片-的前端固定在上翼主架的后部上表面，并与上翼主架的弧面接平，上导流片的后端为自由状态，用于引导弹性机翼上表面气流顺畅流过，所述下导流片的前端固定在下翼主架的后部下表面，并与下翼主架的弧面接平，下导流片的后端为自由状态，用于引导弹性机翼下表面气流顺畅流过。

上导流片、下导流片采用优质弹簧薄片。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。