折叠式机翼的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种“折叠式机翼”，主要由：机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、蒙皮、机翼动作装置等部分构成，通过实施一种机翼支撑骨架和机翼蒙皮能够折叠的机翼，实现飞行器停放储存时机翼收拢折叠，占用较小空间，飞行器升空后机翼展开，机翼面积随之扩大，形成可产生升力、承担荷载的机翼，以支持飞行器在空中飞行，主要用于以较低速度飞行的飞行器，属于航空领域。
【专利说明】
折叠式机翼
技术领域
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[0001]本实用新型是一种“折叠式机翼”，主要由:机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、蒙皮、机翼动作装置等部分构成，用于以较低速度飞行的飞行器，属于航空领域。
【背景技术】
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[0002]机翼是航空飞行器的重要部件，机翼的主要功能是产生升力，以支持飞行器在空中飞行，现在的机翼主要由机翼内支撑骨架和表面蒙皮共同组成，内支撑骨架由纵向和横向梁组成形状固定的桁架，用以维持机翼剖面形状、支撑表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;表面蒙皮用以维持机翼外形，将机翼气动力传动给机翼支撑骨架。
[0003]现有固定翼飞行器机翼面积基本是不变的，机翼形状一经确定也是不能改变的，因此使得固定翼飞行器在地面停放时占用较大的空间，为了减少占用空间，有些飞行器的机翼可以部分折叠，如航空母舰的舰载机;有些小型飞行器为了减小储存时占用的空间，采用机翼旋转和机身重叠的方式，飞行时再旋转展开，如一些小型无人机;但这些方法都不能改变机翼面积，也受到许多条件限制，无法广泛使用。采用现有技术，无法使固定翼飞行器:既可以在停放、储存时将机翼收拢折叠减少占用空间，又可以在飞行状态下展开机翼，扩大面积，使机翼能够产生足够的升力，以支持飞行器在空中飞行。
【实用新型内容】:
[0004]本实用新型的目的是:通过实施一种机翼支撑骨架和机翼蒙皮能够折叠的机翼，实现飞行器停放储存时机翼收拢折叠，占用较小空间，飞行器升空后机翼展开，机翼面积随之扩大，形成可产生升力、承担荷载的机翼，以支持飞行器在空中飞行。
[0005]本实用新型主要由:可以收拢折叠的机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋，蒙皮，机翼动作装置等部分构成，
[0006]进一步地，机翼支撑骨架是三角形的桁架，由若干根长度不同、高度不同的纵向梁和横向梁，以及一条滑轨，通过相互铰接和滑动连接方式构成，该桁架用以维持机翼平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;其中最长的一根纵向梁是机翼前缘梁，最长的一根横向梁是机翼后缘梁，滑轨是机翼的翼根梁，滑轨连接在飞行器上。
[0007]进一步地，滑轨是机翼的翼根梁，连接飞行器本体和机翼三角形桁架，滑块是可沿滑轨槽滑动的部件，机翼前缘梁的翼根端铰接连接在滑轨前端的固定件上，能够绕铰接点转动，不能沿滑轨滑动。三角形桁架翼根端其它各节点铰接连接到滑轨相应各滑块上，滑块受机翼动作装置作用力后能够沿滑轨滑动，从而改变了三角形桁架翼根边的长度，带动三角形桁架变形，改变三角形的形状和面积，实现机翼折叠、展开的目的。
[0008]进一步地，为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行，进一步地缩小占用空间，固定件和各滑块向外伸展出按比例确定长度的固定短臂，与机翼前缘梁铰接的固定短臂长度最长，与机翼后缘梁铰接的固定短臂长度最短，三角形桁架翼根端各节点，铰接连接到相应滑块的固定短臂上。
[0009]进一步地，机翼前缘梁利用机翼前缘厚度和宽度，制作成符合气动力的形状，既能够增加其强度，又可以保持机翼前缘好的气动外形，前缘梁的翼根端从铰接点再延长至机身内，可使翼根前端有较好的气动外形，还可以利用机身的约束增强前缘梁抗弯、抗扭能力。
[0010]进一步地，机翼后缘梁利用机翼后缘的厚度和宽度，制作成具有足够强度的三角形桁架的底边。后缘梁翼尖部位和前缘梁的翼尖部位铰接连接，翼根部位铰接连接在滑轨的滑块上。
[0011]进一步地，横向梁和纵向梁在三角形桁架内，相互为沿机翼厚度方向上下位置铰接连接，各梁的端头分别连接在前缘梁、后缘梁、滑轨滑块上。
[0012]进一步地，蒙皮支撑肋是构成机翼纵断面气动外形的部件，同时连接着机翼折叠蒙皮，多组蒙皮支撑肋支撑着蒙皮按该气动外形构成机翼外表面，每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成，两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面，每组蒙皮支撑肋的前端和机翼前缘梁铰接连接，两根肋的后端连接在一起，机翼展开后，蒙皮支撑肋搭接在机翼三角形桁架上、下表面，将承受的机翼蒙皮气动荷载传送给机翼支撑骨架。
[0013]进一步地，机翼蒙皮连接着机翼支撑肋，附着于机翼前缘和机翼支撑肋表面，机翼蒙皮为可折叠软质材料，材料应具有重量轻、厚度薄、抗拉强度高、拉伸变形小等特性，当机翼收拢折叠时，机翼蒙皮随之收拢折叠，当机翼展开后，机翼蒙皮在机翼三角形桁架和机翼支撑肋的拉伸下展开、绷紧，形成机翼外表面，利用机翼蒙皮材料的张力承受气动力带来的荷载。
[0014]进一步地，机翼动作装置是使机翼展开或者折叠的机构，该装置的形式和它的使用状态有关，如果折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的，使用前将机翼展开，可以采用人工展开或者用机械展开;如果是飞行器升空后机翼展开，可以采用伞拉动展开，或者机械装置拉动展开;如果飞行器重复使用，飞行完成降落后，可采用人工折叠或者机械折叠。
[0015]—种折叠式机翼，主要由机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、机翼蒙皮、机翼动作装置构成，其特征是:机翼支撑骨架能够折叠并带动蒙皮支撑肋和表面蒙皮同步动作，实现机翼折叠、展开的目的。机翼支撑骨架是三角形的桁架，由若干根长度不同、高度不同的纵向梁和横向梁和一条滑轨，通过相互铰接和滑动连接方式构成，该桁架用以维持机翼平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;其中最长的一根纵向梁是机翼前缘梁，最长的一根横向梁是机翼后缘梁，滑轨是机翼的翼根梁，滑轨连接飞行器本体和机翼三角形桁架，滑块是可沿滑轨槽滑动的部件，机翼前缘梁的翼根端铰接连接在滑轨前端的固定件上，能够绕铰接点转动，不能沿滑轨滑动。三角形桁架翼根端其它节点铰接连接到滑轨的滑块上，滑块受机翼动作装置作用力后能够沿滑轨滑动，从而改变了三角形桁架翼根边的长度，带动三角形桁架变形，改变三角形的形状和面积，实现机翼折叠、展开的目的。
【附图说明】
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[0016]下面结合附图详细论述本实用新型。
[0017]图1一一机翼支撑骨架完全展开平面图；
[0018]图2—一机翼支撑骨架完全折叠平面图；
[0019]图3—一机翼支撑骨架半展开平面图；
[0020]图4--a节点平面图；
[0021]图5——a节点1-1剖面图；
[0022]图6--b节点平面图；
[0023]图7——b节点2-2剖面图；
[0024]图8——c节点平面图；
[0025]图9——c节点3-3剖面图；
[0026]图10——A-A剖面图；
[0027]图11一一机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图；
[0028]图12—一机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图；
[0029]图13—一机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图；
[0030]图14一一机翼完全展开平面透视图；
[0031]图15—一机翼半展开平面透视；
[0032]图16—一机翼完全折叠平面透视图；
[0033]图17——机翼B-B剖面图；
[0034]图18——B-B剖面之4-4剖面图；
[0035]图19一一机翼完全折叠状态下的飞行器平面透视图；
[0036]图20—一机翼半展开状态下的飞行器平面透视图；
[0037]图21—一机翼完全展开状态下的飞行器平面透视图；
[0038]图22—一机翼完全折叠状态下的飞行器平面图；
[0039]图23—一机翼半展开状态下的飞行器平面图；
[0040]图24—一机翼完全展开状态下的飞行器平面图；
[0041]图25—一短臂旋转式机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图；
[0042]图26—一短臂旋转式机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图；
[0043]图27—一短臂旋转式机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图；
[0044]图28—一一种折叠式机翼无人机发射过程示意图；
[0045]附图中编号:
[0046]I——横向梁；2——纵向梁；3——机翼前缘梁；4——机翼后缘梁；5——滑轨；6一一固定连接件;7一一滑块;8—一蒙皮支撑肋;9一一蒙皮支撑肋尾尖滑块(尾尖滑块);
[0047]10--蒙皮;11--机翼动作装置；
【具体实施方式】
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[0048]本实用新型通过实施以下技术措施实现其实用新型目。
[0049]图1是一对展开的折叠式机翼支撑骨架平面图，图2是机翼支撑骨架完全折叠平面图，图3是机翼支撑骨架半展开平面图。机翼支撑骨架主要由:可以收拢折叠的支撑骨架、滑轨、机翼动作装置等部分构成，
[0050]机翼支撑骨架由若干根按计算确定的长度不同，高度不同的横向梁1、纵向梁2、和机翼前缘梁3、机翼后缘梁4，滑轨5、固定连接件6、滑块7通过相互铰接和滑动连接方式，构成如图1所示的三角形桁架。该桁架用以维持机翼的平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载。
[0051]滑轨5具有以下功能:
[0052]1、是机翼三角形桁架和飞行器本体之间的连接件；
[0053]2、连接并约束滑块7，使其只能沿滑轨运动；
[0054]3、是机翼三角形桁架的翼根梁；
[0055]滑轨5连接飞行器本体和机翼三角形桁架，机翼前缘梁3的翼根端铰接连接在固定连接件6的短臂上，能够绕铰接点转动，不能沿滑轨5滑动(见图4、图5)。三角形桁架翼根端其它各节点，铰接连接到相对应的滑块7的短臂上，滑块7受机翼动作装置11作用力后能够沿滑轨5滑动，改变了三角形桁架翼根梁的长度，带动三角形桁架以固定连接件6的铰接点为中心，沿滑轨5收拢或展开，从而改变三角形的形状和面积(见图2、图3)，实现机翼折叠、展开的目的。(滑轨、滑块，滑轨和滑块的连接方式有多种形式，本实用新型仅例举了一种形式)。
[0056]为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行，进一步地缩小占用空间，固定连接件6和滑块7向两侧伸展出按计算确定长度的短臂，与三角形桁架翼根端各节点铰接连接(见图
4、图5、图6、图7、图8、图9)。
[0057]图10是机翼支撑骨架的A-A剖面图，该图展现了机翼支撑骨架各梁之间的位置关系，其中:
[0058]机翼前缘梁3利用机翼前缘厚度和宽度，制作成符合空气动力的形状，既能够增加其强度，又可以保持机翼前缘好的气动外形，将前缘梁3的翼根端从固定连接件6铰接点再延长至机身内(见图1、图4、图5)，可使翼根前端有较好的气动外形，还可以利用机身的约束增强前缘梁抗弯、抗扭能力。
[0059]机翼后缘梁4利用机翼后缘的厚度和宽度，制作成具有足够强度的三角形桁架的底边。后缘梁4翼尖部位和前缘梁3的翼尖部位铰接连接，翼根部位铰接连接在滑块7的短臂上(图1、图2、图3、图8、图9)。
[0060]横向梁I和纵向梁2在三角形桁架内，相互为沿机翼厚度方向上下位置铰接连接，各梁的端头分别连接在前缘梁、后缘梁、滑轨滑块上。
[0061]图11、图12、图13采用单线条的形式更清晰的展示了机翼三角形桁架运动原理，图11是机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图；图12是机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图；图13是机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图。
[0062]图14是展开后的机翼平面透视图，图15是半展开的机翼平面透视图，图16是完全折叠的机翼平面透视图。
[0063]图中蒙皮支撑肋8、蒙皮支撑肋尾尖滑块9(以下简称:尾尖滑块)是构成机翼纵断面气动外形的部件，蒙皮10是机翼的外表面。
[0064]图17是图14的B-B剖面图，图中展示了机翼支撑骨架、蒙皮支撑肋8、尾尖滑块9、蒙皮10之间的关系。其中，蒙皮支撑肋8主要具有以下作用:
[0065]1、构成并保持机翼纵断面气动外形；
[0066]2、连接并支撑蒙皮10，约束蒙皮10在机翼折叠和展开时按设计的路径运动，
[0067]3、在机翼支撑骨架的带动下绷紧蒙皮10，使其能够承受气动力；
[0068]4、接受蒙皮10传递的气动荷载，并传递给机翼支撑骨架；
[0069]图18是图17的4-4剖面图，展示尾尖滑块9和机翼支撑肋8、蒙皮10之间的关系。
[0070]尾尖滑块9是蒙皮支撑肋的可滑动延长部分，主要具有以下作用:
[0071]1、和蒙皮支撑肋8共同构成并保持机翼纵断面气动外形；
[0072]2、能够在蒙皮支撑肋8的约束下滑动，延长或缩短蒙皮支撑肋的长度，从而使得蒙皮10能够沿蒙皮支撑肋8滑动，以适应机翼折叠和展开动作时对蒙皮10的拉伸。
[0073]多组蒙皮支撑肋支撑着蒙皮构成机翼外表面，每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成，两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面，每组蒙皮支撑肋的前端和机翼前缘梁3铰接连接，两根肋的后端连接在一起，机翼展开后，蒙皮支撑肋8搭接在机翼三角形桁架上、下表面，将承受的机翼蒙皮气动荷载传送给机翼支撑骨架(图17)。为了构造机翼纵断面气动外形，蒙皮支撑肋8尾部的长度要超过机翼后缘梁4，由此带来的优点是:蒙皮支撑肋增加的长度形成了增加的机翼面积。
[0074]机翼蒙皮10连接着蒙皮支撑肋8、尾尖滑块9，附着于机翼前缘梁3和机翼支撑肋表面，形成机翼外表面(图17)。机翼蒙皮10为可折叠软质材料，材料应具有重量轻、厚度薄、抗拉强度高、拉伸变形小等特性，当机翼收拢折叠时，机翼蒙皮10随之收拢折叠，当机翼展开后，机翼蒙皮10在机翼三角形桁架和机翼支撑肋的拉伸下展开、绷紧，形成机翼外表面，利用机翼蒙皮材料的张力承受空气动力荷载。
[0075]机翼动作装置11是使机翼展开或者折叠的机构，该装置的具体形式和它的使用状态有关，如果折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的，使用前将机翼展开，可以采用人工展开或者用机械展开;如果是飞行器升空后机翼展开，可以采用伞拉动展开，或者机械装置拉动展开，或者伞拉动展开加机械装置拉紧等方式;如果飞行器重复使用，飞行器降落后，机翼可采用人工折叠或者机械折叠。机翼动作装置11按照需要，可以置于滑轨前端或滑轨后端，附图中显示的机翼动作装置11是一种后置式示意图。
[0076]图19、图20、图21展示了安装在一个机体上的“折叠式机翼”从完全折叠，到半展开，到完全展开的透视图形式，图19表现的是飞行器在存储状态和飞行前的状态，图20表现的是飞行器飞行后机翼逐渐展开的状态，图21表现的是飞行器机翼完全展开后飞行器正常飞行的状态。
[0077]图22、图23、图24展示了安装在一个机体上的“折叠式机翼”从完全折叠，到半展开，到完全展开的平面图形式，图22表现的是飞行器在存储状态和飞行前的状态，图23表现的是飞行器飞行中机翼逐渐展开的状态，图24表现的是飞行器机翼完全展开后飞行器正常飞行的状态。
[0078]机翼支撑骨架有两种形式，以上阐述的机翼支撑骨架，短臂和滑块7为一体，滑块7沿滑轨5滑动时，短臂不会发生旋转。另一种机翼折叠骨架如图25、图26、图27所示:滑块7和短臂不是一体，短臂是纵向梁2和前缘梁3的延长段，短臂的顶端铰接连接在固定连接件6和滑块7中心点位置，当滑块7沿滑轨5运动时，带动三角形桁架，以前缘梁3的延长短臂在固定连接件6上的铰接点为中心，沿滑轨5产生变形，实现折叠、展开的目的，在滑块7滑动过程中，短臂作为梁的延长段，随梁一起发生旋转。
[0079]本实用新型的拓展:
[0080]基于同样原理，本实用新型既能够用于飞行器机翼，也能够应用于飞行器垂直尾翼和水平尾翼。
[0081]上述说明中给出的滑轨5为一条，同时做为两侧机翼的滑轨和翼根梁，基于同样原理，滑轨5也可以是两条，置于飞行器机身两侧，各自为同侧的机翼滑轨和翼根梁。
[0082]本实用新型具有以下主要优点:
[0083]1、具有同一付机翼能够按照使用要求产生形状、面积变化的功能。
[0084]2、折叠后的机翼体积远小于展开后的机翼体积，用于飞行器后，使飞行器减小储存、发射所需要的空间，因此能够实现飞行器储存发射一体化，具备更大的灵活性。
[0085]3、飞行器升空后，折叠机翼展开，机翼面积增大数倍，能够产生更大的升力，承载更大的荷载，增加飞行器的能力。
[0086]4、可用于不同种类、不同规格的飞行器。
[0087]本实用新型用途:
[0088]本实用新型能够在许多领域实施，例如；
[0089]1、飞行汽车一一汽车在正常路面行驶时机翼收拢折叠在汽车顶棚上面，汽车起飞时，机翼展开，形成足够大的机翼面积，产生足够的升力，支持汽车飞行。
[0090]2、单人飞行器一一现有的单人飞行器由于体积的限制和起飞方式的限制，难以安装机翼，所需升力完全由发动机提供，因此造成燃料消耗大、升空时间短。而折叠机翼应用于单人飞行器，可以在起飞阶段使机翼折叠，升空后展开机翼水平飞行，由机翼提供一部分升力，可以减少燃料的消耗，增加飞行器航程。
[0091]3、小型有人飞机。
[0092]4、无人机一一平时储存、运输，可以将无人机机翼折叠后存储在发射筒内，使用时直接通过发射筒发射，飞机升空后机翼展开，产生足够的升力，支持无人机飞行。此种方式可应用于陆地、海上舰船、水下潜艇。
[0093]5、空投方式一一将飞行器机翼折叠存放在飞机机舱内，由飞机将飞行器带至指定空域空投，飞行器空投后，机翼展开，产生足够升力，支持飞行器飞行。
[0094]实施例方案:
[0095]图28展示的是一种采用本实用新型的无人机，从储存、发射、升空、机翼展开，到正常飞行的过程示意图。
【主权项】
1.一种折叠式机翼，主要由机翼支撑骨架，蒙皮支撑肋，蒙皮，机翼动作装置构成，其特征是:机翼支撑骨架由横向梁(1)、纵向梁(2)、机翼前缘梁(3)、机翼后缘梁(4)、滑轨(5)、固定连接件(6)、滑块(7)，通过相互铰接和滑动连接方式，构成三角形桁架，该三角形桁架受机翼动作装置(11)的作用力后，能够以固定连接件(6)的铰接点为中心，沿滑轨(5)运动，从而改变三角形桁架的形状和面积，同时带动和它相连的机翼支撑肋(8)、蒙皮(10)同步运动，实现机翼的折叠、展开。2.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:滑轨(5)连接飞行器机身，并通过固定连接件(6)和滑块(7)连接机翼三角形桁架，滑轨(5)是机翼三角形桁架的翼根梁，滑块(7)受机翼动作装置(11)的作用力后能够沿滑轨(5)滑动，从而改变机翼三角形桁架翼根梁的长度，进而改变机翼三角形桁架的形状和面积。3.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行，进一步地缩小占用空间，固定连接件(6)和滑块(7)向两侧伸展出按计算确定长度的短臂，与三角形桁架翼根端各节点铰接连接。4.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:蒙皮支撑肋(8)构成并保持机翼纵断面气动外形，每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成，两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面，每组蒙皮支撑肋的前端和机翼前缘梁(3)铰接连接，两根肋的后端连接在一起，多组蒙皮支撑肋连接并支撑着蒙皮构成机翼外表面，。5.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:还包括尾尖滑块(9)，尾尖滑块(9)是蒙皮支撑肋的可滑动延长部分，能够在蒙皮支撑肋(8)的约束下滑动，延长或缩短蒙皮支撑肋的长度，从而使得蒙皮(10)能够沿蒙皮支撑肋(8)滑动，以适应机翼折叠和展开动作时对蒙皮(10)的拉伸。6.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:蒙皮(10)连接着蒙皮支撑肋(8)、尾尖滑块(9)，附着于机翼前缘梁(3)和蒙皮支撑肋(8)表面，形成机翼外表面，蒙皮(10)为可折叠软质材料。7.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:机翼动作装置(II)是使机翼展开或者折叠的机构，该装置的具体形式和它的使用状态有关，折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的，使用前将机翼展开，可以采用人工展开或者用机械展开；飞行器升空后机翼展开，可以采用伞拉动展开、机械装置拉动展开、伞拉动展开加机械装置拉紧等方式。8.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:短臂固定在固定滑块(6)和滑块(7)上面，机翼动作机翼支撑骨架发生变形时短臂不发生旋转。9.根据权利要求1所述的折叠式机翼，其特征是:短臂是纵向梁(2)和前缘梁(3)的延长段，短臂的顶端铰接连接在固定连接件(6)和滑块(7)中心点位置，当滑块(7)沿滑轨(5)运动时，带动三角形桁架，以前缘梁(3)的延长短臂在固定连接件(6)上的铰接点为中心，沿滑轨(5)产生变形，实现折叠、展开的目的，在滑块(7)滑动过程中，短臂作为梁的延长段，随梁一起发生旋转。
【文档编号】B64C3/56GK205675229SQ201620324195
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月5日 公开号201620324195.X, CN 201620324195, CN 205675229 U, CN 205675229U, CN-U-205675229, CN201620324195, CN201620324195.X, CN205675229 U, CN205675229U
【发明人】及兰平, 王旭
【申请人】及兰平, 王旭