一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构

本发明涉及机翼，具体涉及一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构。

背景技术：

1、传统飞行器结构是针对特定工况下的最佳飞行状态最优去设计结构的，例如巡航、起飞和降落少数工况。但是在实际飞行中面对的工况更加复杂多样，在完成飞行任务的同时，要求更高的机动性和更小的燃油量和噪音。变弯度机翼飞行器的适用飞行工况范围更大，可以根据外部气动环境变化产生相应的空气动力学外形，从而获得更好的动力学特性，例如增升减阻。前缘下垂变形是变弯度机翼的一种，通过调整前缘下垂的角度来增大机翼在低速环境下的失速迎角，提高了机翼的升力与机动能力。

2、传统的前缘襟翼，采用的滑轨和导槽等结构不被蒙皮包裹，暴露在空气中，不利于机翼飞行过程中的空气动力学性能，而且对于有变形精确度要求的机构，复杂度和精确度成正比，越复杂的结构机翼越重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，解决了传统机翼暴露在空气中与机翼结构复杂的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括前缘支撑板、前缘柔性蒙皮、前缘变形组件与驱动组件，所述前缘变形组件设置在前缘支撑板上，所述前缘柔性蒙皮罩设在前缘变形组件外侧，所述驱动组件设置在前缘变形组件内侧，所述驱动组件控制前缘变形组件变形；

3、所述前缘变形组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆与第五连杆，所述第五连杆与第四连杆转动连接，所述第三连杆与第四连杆转动连接，所述第三连杆与第二连杆转动连接，所述第四连杆与第一连杆转动连接，所述第一连杆与第二连杆滑动连接，所述第五连杆与前缘支撑板转动连接，所述第一连杆与前缘支撑板转动连接，所述前缘变形组件为单自由度组件。

4、更进一步的，所述第一连杆与第四连杆均为三角形杆件，其上均分布有第一角、第二角与第三角，所述第一连杆上包括有第一短边、第二短边与长边，所述第一短边长度小于第二短边长度，所述第一连杆的第一短边与第二短边形成第一角，所述第一连杆的第二短边与长边形成第二角，所述第一连杆的第一短边与长边形成第三角，所述第五连杆一端与第四连杆的第一角转动连接，所述第五连杆另一端与前缘支撑板转动连接，所述第四连杆的第二角与第三连杆转动连接，所述第四连杆的第三角与第一连杆的第一角转动连接，所述第二连杆通过销轴与第一连杆长边靠近第二角处滑动连接，所述第二连杆与第三连杆转动连接，所述第一连杆的第三角与前缘支撑板转动连接。

5、更进一步的，还包括上支撑座与下支撑座，所述上支撑座与下支撑座均与前缘支撑板连接，所述第五连杆与上支撑座转动连接，所述第一驱动杆与下支撑座转动连接。

6、更进一步的，还包括上纵梁与下纵梁，所述第二驱动杆与上纵梁连接，所述第一驱动杆与下纵梁连接，所述前缘柔性蒙皮前端分别与上纵梁和下纵梁连接。

7、更进一步的，所述驱动组件包括驱动结构、第一传动结构与第二传动结构，所述驱动结构连接在前缘支撑板上，所述第一传动结构连接在驱动结构上，所述驱动结构控制第一传动结构，所述第二传动结构连接在第一传动结构上，所述第一传动结构与第二传动结构连接。

8、更进一步的，所述驱动结构包括电机与联轴器，所述电机于前缘支撑板连接，所述联轴器输入轴与电机输出轴连接，所述第一传动结构与联轴器输出轴连接。

9、更进一步的，所述第一传动结构包括第一锥齿轮与第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与联轴器输出轴连接，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与第二传动结构连接。

10、更进一步的，所述第二传动结构包括轴承、固定板、蜗杆支撑座、传动轴、蜗杆与蜗轮，所述固定板与蜗杆支撑座均连接在前缘支撑板侧壁，所述轴承设置有两个，两个所述轴承分别连接在固定板和蜗杆支撑座上，所述蜗杆顶部和底部分别与两个轴承内圈连接，所述第二锥齿轮与蜗杆顶部连接，所述传动轴转动连接在下支撑座上，所述第一连杆第三角连接在传动轴外侧，所述蜗轮与传动轴连接，所述蜗轮与蜗杆啮合。

11、更进一步的，还包括电机支撑座，所述电机支撑座与前缘支撑板连接，所述电机与电机支撑座连接。

12、与现有技术比较本发明的有益效果在于：

13、变弯度前缘机构，只有一个自由度，由驱动轴旋转单一控制，可以控制前缘在偏转范围内保持在期望角度，且结构简单，有利于机翼轻量化和驱动可靠性；

14、瓦特六杆机构可以满足前缘翼型内不同纵梁驱动变形过程中的运动轨迹要求，可使机翼前缘柔性蒙皮产生准确的变形，有效提高了飞行器的飞行效率；

15、驱动组件采用涡轮蜗杆形式，可以实现变形完毕后的自锁功能，提高了机翼变形状态的承载能力；

16、前缘变形组件采用对称设计，各驱动杆、支撑座和纵梁对称面统一，有效减小了面外弯矩，不需要额外传递载荷的结构，给机翼内部其他结构保留了充足的设计空间。

技术特征：

1.一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于：包括前缘支撑板、前缘柔性蒙皮、前缘变形组件与驱动组件，所述前缘变形组件设置在前缘支撑板上，所述前缘柔性蒙皮罩设在前缘变形组件外侧，所述驱动组件设置在前缘变形组件内侧，所述驱动组件控制前缘变形组件变形；

2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，所述第一连杆与第四连杆均为三角形杆件，其上均分布有第一角、第二角与第三角，所述第一连杆上包括有第一短边、第二短边与长边，所述第一短边长度小于第二短边长度，所述第一连杆的第一短边与第二短边形成第一角，所述第一连杆的第二短边与长边形成第二角，所述第一连杆的第一短边与长边形成第三角，所述第五连杆一端与第四连杆的第一角转动连接，所述第五连杆另一端与前缘支撑板转动连接，所述第四连杆的第二角与第三连杆转动连接，所述第四连杆的第三角与第一连杆的第一角转动连接，所述第二连杆通过销轴与第一连杆长边靠近第二角处滑动连接，所述第二连杆与第三连杆转动连接，所述第一连杆的第三角与前缘支撑板转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，还包括上支撑座与下支撑座，所述第五连杆通过上支撑座与前缘支撑板转动连接，所述第一连杆第三角通过下支撑座与前缘支撑板转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，还包括上纵梁与下纵梁，所述第二连杆与上纵梁转动连接，所述第一连杆第二角与下纵梁转动连接，所述前缘柔性蒙皮前端分别与上纵梁和下纵梁连接。

5.根据权利要求4所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，所述驱动组件包括驱动结构、第一传动结构与第二传动结构，所述驱动结构连接在前缘支撑板上，所述第一传动结构连接在驱动结构上，所述驱动结构控制第一传动结构，所述第二传动结构连接在第一传动结构上，所述第一传动结构与第二传动结构连接。

6.根据权利要求5所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，所述驱动结构包括电机与联轴器，所述电机于前缘支撑板连接，所述联轴器输入轴与电机输出轴连接，所述第一传动结构与联轴器输出轴连接。

7.根据权利要求6所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，所述第一传动结构包括第一锥齿轮与第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与联轴器输出轴连接，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与第二传动结构连接。

8.根据权利要求7所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，所述第二传动结构包括轴承、固定板、蜗杆支撑座、传动轴、蜗杆与蜗轮，所述固定板与蜗杆支撑座均连接在前缘支撑板侧壁，所述轴承设置有两个，两个所述轴承分别连接在固定板和蜗杆支撑座上，所述蜗杆顶部和底部分别与两个轴承内圈连接，所述第二锥齿轮与蜗杆顶部连接，所述传动轴转动连接在下支撑座上，所述第一连杆第三角连接在传动轴外侧，所述蜗轮与传动轴连接，所述蜗轮与蜗杆啮合。

9.根据权利要求8所述的一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，其特征在于，还包括电机支撑座，所述电机支撑座与前缘支撑板连接，所述电机与电机支撑座连接。

技术总结
本发明公开一种刚柔耦合变弯度机翼前缘机构，涉及机翼技术领域，包括前缘支撑板、前缘柔性蒙皮、前缘变形组件与驱动组件，变弯度前缘机构，只有一个自由度，由驱动轴旋转单一控制，可以控制前缘在偏转范围内保持在期望角度，且结构简单，有利于机翼轻量化和驱动可靠性，瓦特六杆机构可以满足前缘翼型内不同纵梁驱动变形过程中的运动轨迹要求，可使机翼前缘柔性蒙皮产生准确的变形，驱动组件采用涡轮蜗杆形式，可以实现变形完毕后的自锁功能，提高了机翼变形状态的承载能力，前缘变形组件采用对称设计，各驱动杆、支撑座和纵梁对称面统一，有效减小了面外弯矩，不需要额外传递载荷的结构，给机翼内部其他结构保留了充足的设计空间。

技术研发人员：郭英杰,杨慧,杨彦飞,刘永斌
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7