专利名称：安装变体翼梢小翼的机翼的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装有变体翼梢小翼的机翼，该机翼适用于低亚音速飞行条件。属航空技术类。
背景技术：
飞机在起飞、降落、巡航阶段需要不同的气动特性，而目前的翼梢小翼只针对巡航状态设计，结构方式不能改变，很难保证飞机在各个飞行阶段都具有较好的气动性能。 江永泉编写的《飞机翼梢小翼设计》(江永泉.飞机翼稍小翼设计.第一版.北京航空工业出版社，2009，52-74页)研究了翼梢小翼各个参数对机翼气动性能的影响在一定的范围内，翼梢小翼的高度增加，可以减小飞机的诱导阻力，当翼梢小翼高度在翼展O. 07倍时， 可使诱导阻力减小13% ;翼梢小翼的倾斜角增加(增加翼展)，可以增加飞机的升力线斜率， 并增加纵向稳定性；翼梢小翼后掠角在-30°至60°范围内对飞机升力线斜率无影响，但会改变飞机的俯仰稳定性，翼梢小翼的后掠角要尽量大于机翼的后掠角，一般在37°。飞机在起飞和降落阶段，需要大的升力用以增加起飞重量、爬升速度和降落安全性，所以在一定的范围内，要增加翼梢小翼的高度、倾斜角和后掠角，用以增大机翼面积、展弦比和升力线斜率。飞机在巡航阶段，需要节约能耗，所以，翼梢小翼的倾斜角减小，起到涡扩散器的作用，用以减小飞机的诱导阻力。综合以上，需要研制一种安装变体翼梢小翼的机翼，提升翼梢对机翼的流动控制效果，完善飞机在各个飞行阶段的气动性能。
发明内容本发明的目的在于提供一种安装变体翼梢小翼的机翼。一种安装变体翼梢小翼的机翼及其工作方式，其特征在于包括主机翼框架、翼梢小翼框架、安装于主机翼框架和翼梢小翼框架之间的小翼倾斜角改变机构、小翼旋转梁、安装于翼梢小翼框架和小翼旋转梁之间的后掠角改变机构；上述主机翼框架由主机翼翼肋与主机翼梁架固连形成；上述翼梢小翼框架由第一小翼翼肋、第二小翼翼肋、以及安装于两个小翼翼肋之间的高度滑动套筒组件和第一螺纹转轴套筒及电机组件组成；其中高度滑动套筒组件由高度滑动支架和高度支架套筒组成，高度滑动支架一端与第一小翼翼肋固定，另一端伸入高度支架套筒的一端，高度支架套筒的另一端与第二小翼翼肋固定；上述第一螺纹转轴套筒及电机组件由第一旋转型超声电机、第一螺纹旋转轴和第一螺纹套筒组成，第一旋转型超声电机安装于第一小翼翼肋上，其输出轴与第一螺纹旋转轴的一端相连，第一螺纹旋转轴的另一端伸入第一螺纹套筒的一端并与其配合，第一螺纹套筒的另一端与第二小翼翼肋固定；上述小翼倾斜角改变机构由以下方式组成主机翼框架设有一对电机安装支架，翼梢小翼框架设有一对变体小翼倾斜角支架，一对旋转型超声电机分别安装于上述电机安装支架上，且输出轴连接变体小翼倾斜角支架；上述小翼旋转梁通过铰接方式安装于上述第二小翼翼肋上；上述后掠角改变机构由以下方式组成第二小翼翼肋和小翼旋转梁之间还安装有第二螺纹转轴套筒及电机组件；该第二螺纹转轴套筒及电机组件由第二旋转型超声电机、第二螺纹旋转轴和第二螺纹套筒组成，第二旋转型超声电机安装于第二小翼翼肋上，其输出轴与第二螺纹旋转轴的一端相连，第二螺纹旋转轴的另一端伸入第二螺纹套筒的一端并与其配合，第二螺纹套筒的另一端与小翼旋转梁通过滑动副和转动副连接。一种安装变体翼梢小翼的机翼及其工作方式，其特征在于在起飞阶段，通过运行第一旋转型超声电机带动第一螺纹旋转轴在第一螺纹套筒中旋转，使得第一螺纹旋转轴和第一螺纹套筒的总长度伸长，增加翼梢小翼的高度至翼展O. 08-0. 2倍；通过运行第二旋转型超声电机带动第二螺纹旋转轴在第二螺纹套筒中旋转，使得第二螺纹旋转轴和第二螺纹套筒的总长度伸长，进而带动小翼旋转梁绕铰接点向外旋转，增加翼梢小翼的后掠角 45° — 60° ;通过运行旋转型超声电机，使变体小翼倾斜角支架绕固定轴向下旋转，增加翼梢小翼的倾斜角至90°，即翼梢小翼和机翼在一个平面内；在巡航阶段，通过运行第一旋转型超声电机带动第一螺纹旋转轴在第一螺纹套筒中旋转，使得第一螺纹旋转轴和第一螺纹套筒的总长度缩短，减小翼梢小翼的高度至翼展的O. 05—0. I倍；通过运行第二旋转型超声电机带动第二螺纹旋转轴在第二螺纹套筒中旋转，使得第二螺纹旋转轴和第二螺纹套筒的总长度缩短，进而带动小翼旋转梁绕铰接点向内旋转，减小翼梢小翼的后掠角至35° — 45° ;通过运行旋转型超声电机，使变体小翼倾斜角支架绕固定轴向上旋转，减小翼梢小翼的倾斜角至30° — 40°。在降落阶段，通过运行第一旋转型超声电机带动第一螺纹旋转轴在第一螺纹套筒中旋转，使得第一螺纹旋转轴和第一螺纹套筒的总长度伸长，增加翼梢小翼的高度至翼展O. 08—0. 2倍；通过运行第二旋转型超声电机带动第二螺纹旋转轴在第二螺纹套筒中旋转，使得第二螺纹旋转轴和第二螺纹套筒的总长度伸长，进而带动小翼旋转梁绕铰接点向外旋转，增加翼梢小翼的后掠角至45° — 60° ;通过运行旋转型超声电机，使变体小翼倾斜角支架绕固定轴向下旋转，增加翼梢小翼的倾斜角至90°，即恢复翼梢小翼和机翼在一个平面内。以上翼稍小翼的各参数变化范围，主要参考江永泉编写的《飞机翼梢小翼设计》 (江永泉.飞机翼稍小翼设计.第一版.北京航空工业出版社，2009，52-185页)确定下来的，在实际的应用中，针对不同机型通过实验构造不同的参数组合，可使翼稍小翼的控制效果达到最优。本发明获得的直接效果是本发明可以较大的提升机翼的气动性能。本发明由此提出“变体翼梢小翼”的设计方案一在飞行中针对不同飞行状态实时改变翼梢小翼的几何外形，不仅能提高飞机巡航阶段的气动效率，还能有效改善飞机在起降、爬升阶段的气动性能。该方案可应用于长航时小型无人侦察机的机翼设计中，随着大推力超声电机的发展， 也可用于大飞机翼尖流动控制中，另外，据统计，67%的空难事故发生在起飞和降落阶段，因此变体翼梢小翼具有提高飞行安全的潜力。再则，变体翼梢小翼可使飞机发动机以较小推力实现快速爬升，从而降低燃油消耗，减小发动机噪音，延长发动机使用寿命等。
图I是本发明的装配4[0012]图中标号名称1、主机翼翼肋，2、电机安装支架，3、旋转型超声电机，4、变体小翼倾斜角支架，5、第一小翼翼肋，6、高度滑动支架，7、高度支架套筒，8、第二小翼翼肋9、第一螺纹套筒，10、第一螺纹旋转轴，U、小翼旋转梁，12、第二螺纹套筒，13、第二螺纹旋转轴， 14、第二旋转型超声电机,15、主机翼梁架，16、第一旋转型超声电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施过程对本发明做进一步说明。如图I所示，本发明提供一种安装变体翼梢小翼的机翼及其工作方式，它包括主机翼翼肋I与主机翼梁架15固连在一起,构成主机翼的框架。电机安装支架2 分别与主机翼梁架15固连，用以延伸主机翼。旋转型超声电机3固定在电机安装支架2上， 通过变体小翼倾斜角支架4连接变体翼梢小翼，变体小翼倾斜角支架4与旋转型超声电机 3的转轴固定连接，用以改变翼梢小翼的倾斜角。第一小翼翼肋5和第二小翼翼肋8构成翼梢小翼的框架,小翼翼肋5与变体小翼倾斜角支架4固连，变体小翼由此连接到主机翼上。第一旋转型超声电机16、高度滑动支架 6与第一小翼翼肋5固连；第一螺纹旋转轴10与第一旋转型超声电机16的转轴固定连接， 第一螺纹套筒9通过螺纹和第一螺纹旋转轴10连接配合；高度滑动支架6插在高度支架套筒7内并与之滑动连接；第一螺纹套筒9、高度支架套筒7的另一端固定在第二小翼翼肋8 上。通过运行第一旋转型超声电机16带动第一螺纹旋转轴10在第一螺纹套筒9中旋转， 使得第一螺纹旋转轴10和第一螺纹套筒9的总长度伸长或缩短,使得第一小翼翼肋5和第二小翼翼肋8之间的距离伸长或缩短，进而可以改变翼梢小翼的高度。第二旋转型超声电机14固定在第二小翼翼肋8上，第二螺纹旋转轴13与第二旋转型超声电机14的转轴固定连接，第二螺纹套筒12通过螺纹和第二螺纹旋转轴13连接配合；第二螺纹套筒12的另一端与小翼旋转梁11通过滑动副和转动副连接，小翼旋转梁11 的一端与第二小翼翼肋8铰接，通过运行第二旋转型超声电机14带动第二螺纹旋转轴13 在第二螺纹套筒12中旋转，使得第二螺纹旋转轴13和第二螺纹套筒12的总长度伸长或缩短，进而带动小翼旋转梁11绕铰接点旋转，最终实现翼梢小翼后掠角的改变。在起飞阶段，通过运行第一旋转型超声电机16带动第一螺纹旋转轴10在第一螺纹套筒9中旋转，使得第一螺纹旋转轴10和第一螺纹套筒9的总长度伸长，增加翼梢小翼的高度至翼展O. I倍；通过运行第二旋转型超声电机14带动第二螺纹旋转轴13在第二螺纹套筒12中旋转，使得第二螺纹旋转轴13和第二螺纹套筒12的总长度伸长，进而带动小翼旋转梁11绕铰接点向外旋转，增加翼梢小翼的后掠角45°左右；通过运行旋转型超声电机3，使变体小翼倾斜角支架4绕固定轴向下旋转，增加翼梢小翼的倾斜角至90°，即翼梢小翼和机翼在一个平面内；在巡航阶段，通过运行第一旋转型超声电机16带动第一螺纹旋转轴10在第一螺纹套筒9中旋转，使得第一螺纹旋转轴10和第一螺纹套筒9的总长度缩短，减小翼梢小翼的高度至翼展的O. 07倍；通过运行第二旋转型超声电机14带动第二螺纹旋转轴13在第二螺纹套筒12中旋转，使得第二螺纹旋转轴13和第二螺纹套筒12的总长度缩短，进而带动小翼旋转梁11绕铰接点向内旋转，减小翼梢小翼的后掠角至37° ;通过运行旋转型超声电机3，使变体小翼倾斜角支架4绕固定轴向上旋转，减小翼梢小翼的倾斜角至30°。[0020]在降落阶段，通过运行第一旋转型超声电机16带动第一螺纹旋转轴10在第一螺纹套筒9中旋转，使得第一螺纹旋转轴10和第一螺纹套筒9的总长度伸长，增加翼梢小翼的高度至翼展O. I倍；通过运行第二旋转型超声电机14带动第二螺纹旋转轴13在第二螺纹套筒12中旋转，使得第二螺纹旋转轴13和第二螺纹套筒12的总长度伸长，进而带动小翼旋转梁11绕铰接点向外旋转，增加翼梢小翼的后掠角至45° ;通过运行旋转型超声电机 3，使变体小翼倾斜角支架4绕固定轴向下旋转，增加翼梢小翼的倾斜角至90°，即恢复翼梢小翼和机翼在一个平面内。综上，在飞机的起飞和降落阶段，增加翼梢小翼的高度、倾斜角和后掠角，用以增大机翼面积、展弦比和升力线斜率。因而由机翼产生的飞机的升力增加，即提升了飞机的起飞重量、爬升速度和降落安全性。在飞机的巡航阶段，减小翼梢小翼的倾斜角，使翼梢小翼起到涡扩散器的作用，减小飞机的诱导阻力。节约能耗。
权利要求1.一种安装变体翼梢小翼的机翼，其特征在于包括主机翼框架、翼梢小翼框架、安装于主机翼框架和翼梢小翼框架之间的小翼倾斜角改变机构，还包括小翼旋转梁(11)、安装于翼梢小翼框架和小翼旋转梁(11)之间的后掠角改变机构；上述主机翼框架由主机翼翼肋(I)与主机翼梁架(15)固连形成；上述翼梢小翼框架由第一小翼翼肋(5)、第二小翼翼肋(8)、以及安装于两个小翼翼肋之间的高度滑动套筒组件和第一螺纹转轴套筒及电机组件组成；其中高度滑动套筒组件由高度滑动支架(6)和高度支架套筒(7)组成，高度滑动支架(6) —端与第一小翼翼肋(5)固定，另一端伸入高度支架套筒(7)的一端，高度支架套筒(7)的另一端与第二小翼翼肋(8) 固定；上述第一螺纹转轴套筒及电机组件由第一旋转型超声电机(16)、第一螺纹旋转轴(10)和第一螺纹套筒(9)组成,第一旋转型超声电机(16)安装于第一小翼翼肋(5)上,其输出轴与第一螺纹旋转轴(10)的一端相连，第一螺纹旋转轴(10)的另一端伸入第一螺纹套筒(9)的一端并与其配合，第一螺纹套筒(9)的另一端与第二小翼翼肋(8)固定；上述小翼倾斜角改变机构由以下方式组成主机翼框架设有一对电机安装支架(2)， 翼梢小翼框架设有一对变体小翼倾斜角支架(4), 一对旋转型超声电机(3)分别安装于上述电机安装支架上，且输出轴连接变体小翼倾斜角支架(4)；上述小翼旋转梁(11)通过铰接方式安装于上述第二小翼翼肋(8 )上；上述后掠角改变机构由以下方式组成第二小翼翼肋(8)和小翼旋转梁(11)之间还安装有第二螺纹转轴套筒及电机组件；该第二螺纹转轴套筒及电机组件由第二旋转型超声电机(14)、第二螺纹旋转轴(13)和第二螺纹套筒(12)组成，第二旋转型超声电机(14)安装于第二小翼翼肋(8)上，其输出轴与第二螺纹旋转轴(13)的一端相连，第二螺纹旋转轴(13) 的另一端伸入第二螺纹套筒(12)的一端并与其配合，第二螺纹套筒(12)的另一端与小翼旋转梁(11)通过滑动副和转动副连接。
专利摘要本实用新型公开了一种安装变体翼梢小翼的机翼。包括主机翼翼肋(1)，主机翼梁架(15)，电机安装支架(2)，旋转型超声电机(3)，第二旋转型超声电机(14)，第一旋转型超声电机(16)，变体小翼倾斜角支架(4)，第一小翼翼肋(5)，第二小翼翼肋(8)，高度滑动支架(6)，第一螺纹旋转轴(10)，高度支架套筒(7)，第一螺纹套筒(9)，第二螺纹旋转轴(13)，第二螺纹套筒(12)，小翼旋转梁(11)。本实用新型的优势是结构轻巧、简单，可以实现翼梢的多参数变换，较大的提升飞机在起降、爬升、巡航阶段的气动性能。
文档编号B64C3/42GK202345909SQ20112039797
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者刘卫东, 明晓, 朱华, 白亚磊, 赵淳生 申请人:南京航空航天大学