宽速域变体双翼结构、宽速域飞行器

本发明涉及飞行器设计，特别是涉及宽速域变体双翼结构、宽速域飞行器。

背景技术：

1、随着飞行器的活动范围向临近空间乃至轨道空间拓展，高超声速飞机、滑翔再入体等具备宽速域飞行能力的飞行器的重要性日益凸显。此类飞行器不仅能够应用于“一小时全球到达”的人员/物资快速运输任务，还能作为两级入轨任务的发射级，实现航天器低成本发射。此外，由于具有常规飞行器难以比拟的生存能力、作战范围与反应速度，宽速域飞行器在军事上也拥有不可替代的应用价值。

2、由于宽速域飞行器的速度范围覆盖亚声速至高超声速，高度范围覆盖海平面至临近空间，飞行包线内动压变化超过一个量级，因此，对气动设计提出很大挑战。从空气动力学的角度来看，现有的宽速域飞行器主要存在以下问题：

3、在高超声速巡航阶段，随着马赫数的提高，升阻比的上限不断降低，难以突破升阻比屏障。在低速起降与亚声速巡航阶段，机翼应当具有尽可能大的展弦比，从而降低诱导阻力；在超声速飞行阶段，机翼应当采用小展弦比设计使整个机翼处于机头锥形激波后方，或采用大后掠角设计，以降低激波阻力。气动外形设计要求的矛盾，使得现有的宽速域飞行器难以在超声速与亚声速工况下均维持较高的升阻比。

4、综上所述，现有的宽速域飞行器在典型的飞行任务剖面内的综合气动性能较差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的宽速域飞行器在典型的飞行任务剖面内的综合气动性能较差问题，提供一种宽速域变体双翼结构、宽速域飞行器，在典型的飞行任务剖面内的综合气动性能较好。

2、一种宽速域变体双翼结构，具有低阻双翼构型、展开构型及折叠构型；所述宽速域变体双翼结构包括：下翼、上翼以及连接组件，所述下翼的第一端用于与机身连接，所述下翼的第二端与所述上翼通过所述连接组件可调节式地连接，以使所述宽速域变体双翼结构能在所述低阻双翼构型、所述展开构型及所述折叠构型之间切换；所述下翼的第一端的弦长大于所述上翼的第一端的弦长，所述下翼的第二端的弦长大于所述上翼的第二端的弦长；

3、所述宽速域变体双翼结构在所述低阻双翼构型时，所述上翼位于所述下翼的上方且二者间隔设置，所述上翼的第一端朝向所述机身；

4、所述宽速域变体双翼结构在所述展开构型时，所述上翼位于所述下翼背离机身的一侧，以使所述上翼的第一端与所述下翼的第二端相对；

5、所述宽速域变体双翼结构在所述折叠构型时，所述上翼位于所述下翼的下方且与所述下翼贴合设置，所述上翼的第二端朝向所述机身。

6、在一实施例中，所述下翼具有面向下方的第一表面，所述上翼具有第二表面；所述宽速域变体双翼结构在所述低阻双翼构型和所述展开构型时，所述第二表面面向下方；所述宽速域变体双翼结构在所述折叠构型时，所述第二表面与所述第一表面贴合；

7、所述连接组件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件的第一端与所述下翼的第二端绕前后方向的轴线铰接，所述第二连接件的第一端与所述第二表面绕前后方向的轴线铰接，所述第二连接件的第二端与所述第一连接件的第二端绕前后方向的轴线铰接。

8、在一实施例中，所述第一表面设有第一容纳槽，所述宽速域变体双翼结构在所述折叠构型时，所述第一容纳槽容纳所述第一连接件。

9、在一实施例中，所述第二表面设有第二容纳槽，所述第二容纳槽位于所述第二表面与所述第二连接件的第一端的铰接位置靠近所述上翼的第一端一侧；所述宽速域变体双翼结构在所述展开构型和所述折叠构型时，所述第二容纳槽容纳所述第二连接件。

10、在一实施例中，所述第二表面设有第三容纳槽，所述第三容纳槽位于所述第二表面与所述第二连接件的第一端的铰接位置靠近所述上翼的第二端一侧；所述宽速域变体双翼结构在所述低阻双翼构型时，所述第三容纳槽容纳所述第二连接件。

11、在一实施例中，所述第二容纳槽与所述第三容纳槽连通。

12、在一实施例中，所述第二容纳槽与所述第三容纳槽组成的总容纳槽呈梯形槽，所述第二连接件为六棱柱，所述六棱柱具有依次连接的第一面、第二面、第三面、第四面、第五面以及第六面，所述第二面与所述第五面平行；

13、所述第二连接件转动至所述第二容纳槽时，所述第一面、所述第二面及所述第三面围成的梯形结构与所述第二容纳槽适配；所述第二连接件转动至所述第三容纳槽时，所述第四面、所述第五面及所述第六面围成的梯形结构与所述第三容纳槽适配；所述六棱柱的厚度为所述梯形槽的厚度的一般。

14、在一实施例中，所述上翼的第一端的弦长与所述下翼的第二端的弦长相等。

15、在一实施例中，所述下翼的第一端与第二端的弦长之比等于所述上翼的第一端与第二端的弦长之比。

16、一种宽速域飞行器，包括机身和如上述任一项所述宽速域变体双翼结构。

17、上述的宽速域变体双翼结构应用于宽速域飞行器，该宽速域变体双翼结构具有能相互切换的低阻双翼构型、展开构型及折叠构型。宽速域飞行器在高超声速巡航阶段时，可将宽速域变体双翼结构调节至低阻双翼构型，低阻双翼构型相比于传统的菱形翼形，能够有效提高升阻比，从而能突破传统构型的宽速域飞行器在高超声速巡航阶段的升阻比屏障。宽速域飞行器在低速起降与亚声速巡航阶段，可将宽速域变体双翼结构调节至展开构型，以增大展弦比，降低诱导阻力，提高升阻比。宽速域飞行器在超声速飞行阶段，可将宽速域变体双翼结构调节至折叠构型，以减小升力面积，提高飞行攻角，提高升阻比。通过对宽速域变体双翼结构构型在展开构型与折叠构型之间切换，避免了机翼在在超声速与亚声速工况的气动外形设计的矛盾。综上所述，采用本申请实施例的宽速域变体双翼结构的宽速域飞行器在典型的飞行任务剖面内的综合气动性能得到有效提升。

技术特征：

1.一种宽速域变体双翼结构，其特征在于，具有低阻双翼构型、展开构型及折叠构型；所述宽速域变体双翼结构包括：下翼、上翼以及连接组件，所述下翼的第一端用于与机身连接，所述下翼的第二端与所述上翼通过所述连接组件可调节式地连接，以使所述宽速域变体双翼结构能在所述低阻双翼构型、所述展开构型及所述折叠构型之间切换；所述下翼的第一端的弦长大于所述上翼的第一端的弦长，所述下翼的第二端的弦长大于所述上翼的第二端的弦长；

2.根据权利要求1所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述下翼具有面向下方的第一表面，所述上翼具有第二表面；所述宽速域变体双翼结构在所述低阻双翼构型和所述展开构型时，所述第二表面面向下方；所述宽速域变体双翼结构在所述折叠构型时，所述第二表面与所述第一表面贴合；

3.根据权利要求2所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述第一表面设有第一容纳槽，所述宽速域变体双翼结构在所述折叠构型时，所述第一容纳槽容纳所述第一连接件。

4.根据权利要求2所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述第二表面设有第二容纳槽，所述第二容纳槽位于所述第二表面与所述第二连接件的第一端的铰接位置靠近所述上翼的第一端一侧；所述宽速域变体双翼结构在所述展开构型和所述折叠构型时，所述第二容纳槽容纳所述第二连接件。

5.根据权利要求4所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述第二表面设有第三容纳槽，所述第三容纳槽位于所述第二表面与所述第二连接件的第一端的铰接位置靠近所述上翼的第二端一侧；所述宽速域变体双翼结构在所述低阻双翼构型时，所述第三容纳槽容纳所述第二连接件。

6.根据权利要求5所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述第二容纳槽与所述第三容纳槽连通。

7.根据权利要求6所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述上翼的第一端的弦长与所述下翼的第二端的弦长相等。

9.根据权利要求1所述的宽速域变体双翼结构，其特征在于，所述下翼的第一端与第二端的弦长之比等于所述上翼的第一端与第二端的弦长之比。

10.一种宽速域飞行器，其特征在于，包括机身和如权利要求1～9中任一项所述宽速域变体双翼结构。

技术总结
本发明涉及一种宽速域变体双翼结构、宽速域飞行器。宽速域变体双翼结构具有低阻双翼构型、展开构型及折叠构型；所述宽速域变体双翼结构包括：下翼、上翼以及连接组件，所述下翼的第一端用于与机身连接，所述下翼的第二端与所述上翼通过所述连接组件可调节式地连接，以使所述宽速域变体双翼结构能在所述低阻双翼构型、所述展开构型及所述折叠构型之间切换；所述下翼的第一端的弦长大于所述上翼的第一端的弦长，所述下翼的第二端的弦长大于所述上翼的第二端的弦长。采用上述的宽速域变体双翼结构的宽速域飞行器在典型的飞行任务剖面内的综合气动性能得到有效提升。

技术研发人员：陈海昕,戴今钊,郭廷宇
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12