一种基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘的制作方法

本发明属于航空设备技术领域，具体涉及一种基于柔顺机构的可变弯度的飞行器机翼后缘。该柔顺机翼后缘包括弹性机翼蒙皮和柔顺驱动机构。本发明提供的机翼后缘可以实现连续光滑的变弯度变形，提高了飞行器在不同飞行条件下的气动性能。

背景技术

飞行器的机动性、灵活性和能耗等关键指标十分依赖飞行器机翼的翼型设计。传统飞行器在飞行中基本保持初始的几何外形设计不变，因此在不同的飞行工况下，只能维持相同的气动性能。通过在飞行中有目的地改变机翼外形(如机翼后掠角、机翼翼展和机翼弯度等等)，可以有效地改善机翼的气动性能。

传统机翼通过加装襟翼实现飞机气动性能的改变，但复杂的机构传动装置极大的增加了机翼的重量，并降低了变形翼的稳定性。在专利申请号为201210528899.5的中国发明专利中，公开了一种机翼上的可变弯度的柔性后缘翼梢，该后缘翼梢包括一个柔性上蒙皮和刚性下蒙皮及刚性驱动机构，可以实现机翼弯度的改变。该方法结构复杂，实施困难。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘。

技术方案

一种基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘，其特征在于包括后缘上蒙皮、后缘下蒙皮、后缘上下蒙皮连接件、蒙皮-柔顺机构前端连接件、蒙皮-柔顺机构后端连接件、后缘上下蒙皮限位连杆、连杆下连接件、柔顺机构、柔顺机构驱动连杆、第一滑块、第一导轨、第二滑块、第二导轨、丝杠螺母-滑块连接件、第一丝杠、第二丝杠、第二丝杠螺母、第一电机联轴器、第一电机、第二电机联轴器、第二电机、机翼上蒙皮、机翼下蒙皮、机翼翼肋、第一丝杠螺母、连杆上连接件、柔顺机构机座、第一丝杠轴座、第一导轨机座、第二丝杠轴座、第二导轨机座、第一电机机座和第二电机机座；后缘上蒙皮与后缘下蒙皮通过后缘上下蒙皮连接件固连，后缘上蒙皮与固定在翼肋上的机翼上蒙皮固连；后缘下蒙皮通过第二滑块与第二滑轨连接，第二滑轨固定于翼肋上，后缘下蒙皮可以与固定在翼肋上的机翼下蒙皮有限制的相对滑动；第二驱动电机通过第二联轴器连接第二丝杠，第二丝杠的另一端由第二丝杠轴座固定，第二丝杠螺母与机翼后缘下蒙皮固连；第一驱动电机通过第一联轴器连接第一丝杠，第一丝杠的另一端由第一丝杠轴座固定；第一丝杠的第一丝杠螺母与丝杠螺母-滑块连接件固连，并通过第一滑块与第一导轨配合，以限制柔顺机构不发生偏转；丝杠螺母-滑块连接件通过柔顺机构驱动连杆连接柔顺机构的驱动点；柔顺机构通过蒙皮-柔顺机构前端连接件和蒙皮-柔顺机构后端连接件与机翼后缘上蒙皮固连；后缘上蒙皮与连杆上连接件固连，后缘下蒙皮与连杆下连接件固连；连杆上连接件和连杆下连接件通过后缘上下蒙皮限位连杆连接，可以发生相对转动。

有益效果

本发明提出的一种基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘，柔性变形机构具有构件数少，结构简单，重量轻，易于维护等优点，因此在变形翼的应用上有广泛的前景。

附图说明

图1是本发明基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘的结构示意图

图2是本发明基于柔顺机构的可变弯度机翼后缘部分结构示意图

图3是本发明基于柔顺机构的可变弯度机翼翼肋示意图

图4是本发明的变弯度后缘变形前后的翼型图

图中：

1.后缘上蒙皮；2.后缘下蒙皮；3.后缘上下蒙皮连接件；4.蒙皮-柔顺机构前端连接件；5.蒙皮-柔顺机构后端连接件；6.后缘上下蒙皮限位连杆；7.连杆下连接件；8.柔顺机构；9.柔顺机构驱动连杆；10.第一滑块；11.第一导轨；12.第二滑块；13.第二导轨；14.丝杠螺母-滑块连接件；15.第一丝杠；16.第二丝杠；17.第二丝杠螺母；18.第一电机联轴器；19.第一电机；20.第二电机联轴器；21.第二电机；22.机翼上蒙皮；23.机翼下蒙皮；24.机翼翼肋；25.第一丝杠螺母；26.连杆上连接件；27.柔顺机构机座；28.第一丝杠轴座；29第一导轨机座；30.第二丝杠轴座；31.第二导轨机座；32.第一电机机座；33.第二电机机座；34.机翼后缘变形前翼型图；35.机翼后缘变形后翼型图。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明提出了可连续光滑的改变具有后缘的飞行器机翼弯度的设备，该后缘固定在机翼的后端，具有弹性的上、下后缘蒙皮。后缘上蒙皮与机翼上蒙皮固定，后缘下蒙皮可以收缩进机翼下蒙皮中。通过柔顺驱动机构连接上下表面蒙皮，并通过在机翼后缘变形前后机翼上下蒙皮距离不变的两点间增加连杆机构，约束机翼变形过程中的形状。该设备在驱动电机1的驱动下，通过柔性机构将驱动力作用在后缘蒙皮上，驱动后缘上蒙皮向下弯曲；在驱动电机2的作用下，驱动机翼后缘下蒙皮向机翼内部收缩并同时向下弯曲。通过两个驱动装置来引导柔性后缘发生形变，进而改变该机翼的气动性能。

主要设计包括以下结构：①弹簧钢后缘蒙皮，包括后缘上蒙皮，后缘下蒙皮，后缘上下蒙皮连接件，以及连接后缘下蒙皮与机翼的限位导轨；②柔顺机构，柔顺机构与上蒙皮的连接件；③连接后缘上下蒙皮的连杆限位机构；④丝杠驱动机构2套，包括驱动电机、丝杠，限制柔顺机构发生偏转的导轨，及该导轨与丝杠螺母1的连接件；⑤驱动控制系统。

如图1-3所示：

该机翼后缘的后缘上蒙皮1，后缘下蒙皮2通过后缘上下蒙皮连接件3固连。

后缘上蒙皮1与固定在翼肋24上的机翼上蒙皮22固连。

后缘下蒙皮2通过第二滑块12与第二滑轨13连接，第二滑轨13固定于翼肋24上。因此后缘下蒙皮2可以与固定在翼肋24上的机翼下蒙皮23有限制的相对滑动。第二驱动电机21通过第二联轴器20连接第二丝杠16，第二丝杠16的另一端由第二丝杠轴座30固定。第二丝杠螺母17与机翼后缘下蒙皮2固连。

第一驱动电机19通过第一联轴器18连接第一丝杠15，第一丝杠15的另一端由第一丝杠轴座28固定。第一丝杠15的第一丝杠螺母25与丝杠螺母-滑块连接件14固连，并通过第一滑块10与第一导轨11配合，以限制柔顺机构8不发生偏转。丝杠螺母-滑块连接件14通过柔顺机构驱动连杆9连接柔顺机构8的驱动点。柔顺机构8通过蒙皮-柔顺机构前端连接件4和蒙皮-柔顺机构后端连接件5与机翼后缘上蒙皮1固连。第一导轨11通过连接件与丝杠螺母连接，保证柔顺机构不发生偏转。

后缘上蒙皮1与连杆上连接件26固连，后缘下蒙皮2与连杆下连接件7固连。连杆上连接件26和连杆下连接件27通过后缘上下蒙皮限位连杆6连接，可以发生相对转动。该连杆限位机构可以保证在机翼后缘发生形变的过程中柔顺机构与机翼后缘下蒙皮之间保持接触，再配合上具有自锁特性的丝杠，有利于提高柔性机翼后缘的气动载荷承载性能。同时该连杆限位机构对变形前后的机翼后缘上下蒙皮间的距离进行限制，有助于保证后缘的形变要求。

工作过程：

第一驱动电机19与第二驱动电机21协同工作，使机翼后缘产生变弯度变形。

在第一驱动电机19的驱动下，通过丝杠将电机产生的扭矩转化为直线力，再通过柔性机构8转化为作用在后缘蒙皮上的不同大小的驱动力，驱动后缘上蒙皮1不同程度的向下弯曲，实现变曲率的弯曲。第一导轨11通过丝杠螺母-滑块连接件14与第一丝杠螺母25连接，保证柔顺机构8不发生偏转，使柔顺机构8得以在垂直于蒙皮的面上提供驱动力。当该第一驱动电机19停止转动，丝杠会自锁，柔顺机构维持当前形变。

在第二驱动电机21的作用下，第二丝杠16将第二驱动电机21产生的扭矩转化为直线力，通过直接连接丝杠螺母与后缘下蒙皮，直接驱动机翼后缘下蒙皮向机翼内部收缩，以消除下蒙皮压缩导致的屈曲问题。该驱动力同时驱动蒙皮向下弯曲。第二导轨13保证机翼后缘蒙皮产生水平位移的收缩，并贴紧机翼的下蒙皮，减少后缘蒙皮与机翼蒙皮间的缝隙。当该驱动电机停止转动，丝杠会自锁，以维持当前后缘下蒙皮缩进量。

如图4所示，34为机翼后缘变形前翼型图，35为机翼后缘变形后翼型图。

此外，也可以分别调节驱动控制系统的驱动参数，单独控制每一个驱动电机，进而产生多种气动外形的机翼后缘。