一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片

1.本发明属于航空技术领域，具体涉及一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，应用于具有主动变形前缘的摆线桨作为动力源的滚翼飞行器。


背景技术：

2.随着无人机产业的发展，尤其是非定常空气动力学、计算流体力学、实验流体力学技术、材料技术和制造技术、电子设备和飞控技术的飞速发展，国内外研究人员对摆线桨在航空领域，尤其是对无人机方面开展了大量的研究工作。摆线浆是一种桨叶展向同旋转轴轴向平行的推力装置，作为一种新型的推进系统，其几何设计完全不同于传统的螺旋桨，其最大的优势在于全向矢量推力，即可以在垂直于桨轴平面内的360度任意方向上产生推力。以摆线桨为动力的飞行器称为滚翼飞行器。
3.由于摆线桨的叶片一般采用对称翼型，在滚翼飞行器飞行过程中，摆线桨的叶片迎角成非定常的周期性变化。桨叶的俯仰振荡会导致“动态失速”现象，会损失较大的升力，严重影响摆线桨的气动性能。动态失速还会导致结构振动，影响飞行器的结构强度。
4.现有的改善动态失速的方法一般有涡流发生器或主动吹气射流装置等。涡流发生器及主动吹气射流装置因为装置的复杂程度在实际应用中难以实现。综上所述，急需一种滚翼飞行器叶片，可以通过变形结构改善滚翼机的动态失速。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于提供一种主动变形前缘的滚翼机叶片，以解决滚翼机存在的动态失速现象的问题。本发明通过主动改变叶片前缘的形状来改善来流的流动品质，从而改善滚翼机的动态失速，减小滚翼机的结构振动，同时提高气动性能。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，包括对称翼型的叶片主体1，所述对称翼型的叶片主体1的前缘部分由两部分组成，分别是覆盖15％的弦截面的前缘襟翼4和翼型截面的其他部分，两部分之间成流线衔接；
8.所述前缘襟翼4通过安装在叶片主体1前端的可动连接结构3与叶片主体1连接，并由安装在叶片主体1内线性伺服控制系统2驱动进行转动，改变与叶片主体1之间的夹角。
9.进一步地，所述叶片主体1为中空结构，其前端安装有线性伺服控制系统2以及可动连接结构3，且线性伺服控制系统2安装在叶片主体1内部。
10.更进一步地，所述可动连接结构3为链接轴，叶片主体1与前缘襟翼4通过链接轴连接。
11.更进一步地，所述线性伺服控制系统2通过桨叶所在轴连接，使前缘襟翼4可以绕链接轴转动。
12.更进一步地，转动的最大角度为30
°
。
13.更进一步地，所述叶片主体1旋转时，前缘襟翼4可根据叶片主体1的位置以及来流
的方向进行主动旋转，改变叶片主体1的形状。
14.进一步地，所述前缘襟翼4与叶片主体1连接部分由低摩擦系数的材料进行密封，使叶片的两个侧面保持流线形。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1、本发明通过在叶片主体内安装的线性伺服控制系统，使叶片旋转时，可以根据叶片的位置以及来流的方向等条件，前缘襟翼部分主动旋转，改变叶片的形状，提高叶片升力；
17.2、通过前缘襟翼部分主动旋转，使叶片在前缘处的弯度发生了改变，提高了叶片的失速迎角，提高了叶片最大升力系数，改善叶片的动态失速，提高叶片的升力，提到气动效率。降低了结构振动及噪声。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明的主动变形前缘的滚翼飞行器叶片结构图。
20.图中，1.叶片主体2.线性伺服控制系统3.可动连接结构4.前缘襟翼。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.如图1所示，本发明主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，包括对称翼型的叶片主体1，所述对称翼型的叶片主体1的前缘部分由两部分组成，分别是覆盖15％的弦截面的前缘襟翼4和翼型截面的其他部分，两部分之间成流线衔接。
25.所述前缘襟翼4通过安装在叶片主体1前端的可动连接结构3与叶片主体1连接，并由安装在叶片主体1内线性伺服控制系统2驱动进行转动，改变与叶片主体1之间的夹角。所述前缘襟翼4与叶片主体1之间的夹角取决于叶片主体1的大小、叶片主体1距离旋转轴(其旋转时的中心轴，图中未示出)的距离，以及来流的性质等。
26.具体地，所述可动连接结构3是在叶片主体1上加工出来，或者使用焊接的方式固定。
27.具体地，所述线性伺服控制系统2安装在叶片主体1前端。叶片主体1旋转时，前缘襟翼4可根据叶片主体1的位置以及来流的方向等条件进行主动旋转，改变叶片主体1的形状，以提高叶片的升力。与此同时，通过前缘襟翼4的主动旋转，使叶片主体1在前缘处的弯
度发生了改变，提高了叶片的失速迎角，提高了叶片最大升力系数，改善叶片的动态失速，提高叶片的升力，提高气动效率，并降低了结构振动及噪声。
28.所述前缘襟翼4与翼型截面的其他部分连接处使用低摩擦系数的密封材料密封。
29.实施例1
30.一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，包括对称翼型的叶片主体1，所述叶片主体1的前缘部分由覆盖15％的弦截面的前缘襟翼4和翼型截面的其他部分组成，两部分成流线衔接。
31.所述叶片主体1为中空结构，其前端安装有线性伺服控制系统2以及可动连接结构3，且线性伺服控制系统2通过螺栓安装在叶片主体1内部。
32.所述叶片主体1与前缘襟翼4通过链接轴连接。所述前缘襟翼4由线性伺服控制系统2驱动，线性伺服控制系统2通过桨叶所在轴连接，使其可以绕链接轴转动，转动的最大角度为30
°
。
33.所述前缘襟翼4与叶片主体1连接部分由低摩擦系数的材料进行密封，使叶片的两个侧面保持流线形。
34.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。


技术特征：
1.一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：包括对称翼型的叶片主体(1)，所述对称翼型的叶片主体(1)的前缘部分由两部分组成，分别是覆盖15％的弦截面的前缘襟翼(4)和翼型截面的其他部分，两部分之间成流线衔接；所述前缘襟翼(4)通过安装在叶片主体(1)前端的可动连接结构(3)与叶片主体(1)连接，并由安装在叶片主体(1)内线性伺服控制系统(2)驱动转动，改变与叶片主体(1)之间的夹角。2.根据权利要求1所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：所述叶片主体(1)为中空结构，其前端安装有线性伺服控制系统(2)以及可动连接结构(3)，且线性伺服控制系统(2)安装在叶片主体(1)内部。3.根据权利要求2所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：所述可动连接结构(3)为链接轴，叶片主体(1)与前缘襟翼(4)通过链接轴连接。4.根据权利要求3所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：所述线性伺服控制系统(2)通过桨叶所在轴连接，使前缘襟翼(4)可以绕链接轴转动。5.根据权利要求4所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：转动的最大角度为30
°
。6.根据权利要求4所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：所述叶片主体(1)旋转时，前缘襟翼(4)可根据叶片主体(1)的位置以及来流的方向进行主动旋转，改变叶片主体(1)的形状。7.根据权利要求1所述的一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，其特征在于：所述前缘襟翼(4)与叶片主体(1)连接部分由低摩擦系数的材料进行密封，使叶片的两个侧面保持流线形。

技术总结
本发明涉及一种主动变形前缘的滚翼飞行器叶片，包括对称翼型的叶片主体，对称翼型的叶片主体的前缘部分由覆盖15％的弦截面的前缘襟翼和翼型截面的其他部分组成，并成流线衔接；前缘襟翼通过安装在叶片主体前端的可动连接结构与叶片主体连接，并由线性伺服控制系统驱动转动，改变与叶片主体之间的夹角。本发明通过在叶片主体内安装的线性伺服控制系统，使叶片旋转时，可根据叶片的位置以及来流的方向等条件，前缘襟翼部分主动旋转，改变叶片的形状，提高叶片升力；通过前缘襟翼部分主动旋转，使叶片在前缘处的弯度发生改变，提高了叶片的失速迎角，叶片最大升力系数，改善叶片的动态失速，提高叶片的升力，提到气动效率，降低了结构振动及噪声。构振动及噪声。构振动及噪声。


技术研发人员：郝志伟 吕琼莹 刘悦 刘贵军 任立旺
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/8/30