一种基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系的制作方法

本实用新型涉及一种基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系,属于天线领域。

背景技术：

相对于传统天线大量凸显于机载平台表面，蒙皮天线可以更好的融合与武器平台，在气动力学特性、隐身性优势明显，预计未来可以广泛应用到新一代战机、无人机、预警飞艇、新一代战舰、坦克、弹载、星载等武器平台结构中。结构、电讯功能一体化的设计，使蒙皮天线同时具有力学承载功能，又可作为收发电磁波的能力。然而，蒙皮天线的结构变形会对电性能带来不可忽视的影响。故有必要对蒙皮天线的结构变形进行动态调整。

应用形状记忆合金效应可以对机翼蒙皮结构的变形进行调整。形状记忆效应指sma(shapmemoryalloy)在某种条件下经过一定的塑性变形后，加热到一定温度时，sma又完全恢复到变形前原来形状的现象。形状记忆效应可以分为三种：单程、双程以及全程形状记忆效应。目前使用形状记忆合金应用多采用附加的外部冷却装置或加热装置，结构不紧凑，不适合工作空间受限制的环境。尤其对于机翼蒙皮这种长期处于大气环境中的结构来说，采用附加的加热装置十分不便，也会影响结构的性能发挥。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系，当形状记忆合金复合束通电时，电阻丝产生的热量会使形状记忆合金丝温度升高。当形状记忆合金丝的温度升高达到其变形温度后会收缩，给结构施加一个拉力，起到调整结构变形的目的。

为了解决以上问题，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系，其特征在于，包括机翼蒙皮结构、形状记忆合金复合束和锚固装置，形状记忆合金复合束通过锚固装置布置在机翼蒙皮结构的上表面和下表面。

布置在机翼蒙皮结构上表面和下表面的形状记忆合金复合束分别为5根，共10根。

所述的形状记忆合金复合束包括形状记忆合金丝束、聚四氧乙烯软管、电热合金丝、绝缘套管；其中，聚四氧乙烯软管包裹在形状记忆合金丝束外，电热合金丝包裹在聚四氧乙烯软管外，绝缘套管包裹在电热合金丝。

所述的锚固装置由钢板组成，在钢板上设有绕孔和锚固孔，形状记忆合金复合束穿过绕孔，在锚固孔上由螺栓锚固。

有益效果：本实用新型通过给电热合金丝通电，可使得形状记忆合金丝束收缩，实现调整结构变形的效果。形状记忆合金复合束的高度集成化可避免采用附加的加热装置带来的结构不紧凑、占用大量工作空间的缺点。尤其对于机翼蒙皮这种长期处于大气环境中的结构来说，采用附加的加热装置不仅十分不便，而且会影响结构的性能发挥。本实用新型设有10组形状记忆合金丝束作为驱动力组，随着外荷载的变化，结构的会产生不同的变形。对于每一种变形状态，均有一种最佳的通电方案与之对应。这样可实现对结构变形的动态调整。机翼蒙皮结构在实际的工作状态下，会承担不同的外荷载，产生不同的变形状态，因此对结构变形的动态调整是十分必要的。

附图说明

图1为基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系结构示意图。

图2为形状记忆合金丝束锚固示意图。

图3为初始温度在马氏体逆相变结束温度af以上的sma的形状记忆效应示意图。

图4为sma变形特征示意图。

图5为形状记忆合金复合束的截面图。

具体实施方式

下面结合对本实用新型做进一步阐述。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于形状记忆合金的自恢复机翼蒙皮体系，包括机翼蒙皮结构1、形状记忆合金复合束2和锚固装置3，形状记忆合金复合束2通过锚固装置3布置在机翼蒙皮结构1的上表面和下表面，分别为5根，共10根。

如图2所示，所述的锚固装置3由钢板8组成，在钢板8上设有绕孔9和锚固孔10，形状记忆合金复合束2穿过绕孔9，在锚固孔10上由螺栓11锚固。

如图3所示，sma的初始状态为完全奥氏体状态，首先对sma冷却，使其温度降至马氏体相变结束温度mf以下，sma转化为孪晶马氏体状态；机翼蒙皮体系受到外界荷载作用时，将引起sma发生一定的塑性变形；随后对其加热，使其温度重新回到af以上，sma重新转化为完全奥氏体状态，恢复到变形前的形状。(注：mf和af为sma的两个临界温度，温度低于mf时，sma为马氏体状态；温度高于af时，sma为奥氏体状态)

如图4所示，形状记忆效应可以分为三种：单程、双程以及全程形状记忆效应。单程形状记忆效应是指sma在较低温度下发生一定限度的塑性变形，加热后回复到变形前的形状，然后就保持该形状不变；双程形状记忆效应是指sma在加热时可以恢复到高温时的形状，冷却时可以恢复到低温时的形状；全程形状记忆效应是指sma在加热时可以恢复到高温时的形状，冷却时变为与高温时形状相同而取向相反的形状。

通电方案的确定过程为，机翼蒙皮结构1在荷载作用下会产生挠度，机翼蒙皮结构1表面所有点的挠度组成一个挠度场，用w0表示。每一根形状记忆合金复合束2通电时，会给机翼蒙皮结构1施加一个作用力，同样能对产生一个挠度场。本实用新型中，有10根形状记忆合金复合束2作为驱动力组，对应的挠度场分别用w1、w2...w10表示。在小挠度理论下，可以直接对多个挠度场进行叠加。对于任意初始挠度场w0，每根形状记忆合金复合束2都有两种状态，通电或是不通电。因此，一共有2¹⁰种组合方案，在所有方案中选择一种对结构使用最有利的组合，即可确定通电方案。随着外荷载的变化，均有一种最佳的通电方案与之对应。

如图5所示，所述的形状记忆合金复合束2包括形状记忆合金丝束4、聚四氧乙烯软管5、电热合金丝6、绝缘套管7；其中，聚四氧乙烯软管5包裹在形状记忆合金丝束4外，电热合金丝6包裹在聚四氧乙烯软管5外，绝缘套管7包裹在电热合金丝6；电热合金丝6通电后会发热，热量通过聚四氧乙烯软管5传递到形状记忆合金丝束4上，使形状记忆合金丝束4升温；当温度升高达到变形温度时，形状记忆合金丝束4就会收缩，实现给机翼蒙皮结构1施加一个拉力的效果。

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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。