一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115973407A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211581786.1(22)申请日2022.12.09(71)申请人中国航空研究院地址100012北京市朝阳区安外北苑2号院(72)发明人张梦杰周进宋坤苓薛景锋王文娟(74)专利代理机构中国航空专利中心11008专利代理师张淑华(51)Int.Cl.B64C3/48(2006.01)B64C3/44(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼(57)摘要本发明涉及一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼，以胞元结构作为主要组成，属于飞行器结构技术领域；包括：基体胞元、传递胞元、柔性连接单元3种基础胞元结构，驱动机构，以及适配于基础胞元结构的机翼前缘和机翼后缘2种辅助结构。基础胞元结构通过规律性、连续性布置实现翼面柔性连贯形变，辅助结构主要用于维持翼面整体结构的完整性并承载驱动器和传动装置。基于胞元结构的变弯度机翼后缘通过电机带动横穿过机翼的扭力杆带动各个传递胞元运动来实现后缘变形。本发明可通过胞元结构积木式拼接，实现机翼后缘的柔顺光滑连续变形，具有轻量化、可承载、高搭建速度、可重复利用的优点。CN115973407ACN115973407A权利要求书1/1页1.一种基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，包括两组基体胞元组件、传递胞元组件结构、柔性连接单元3种基础胞元，驱动机构，以及适配与基础胞元结构的机翼前缘和机翼后缘2种辅助结构；两组基体胞元组件分别对应安装在机翼前缘和机翼后缘的两侧，基体胞元组件为上下两层，每层由多个基体胞元结构连接组成，两层之间通过柔性连接单元连接，两组基体胞元组件与传递胞元通过柔性连接单元连接，驱动机构安装在机翼前端。2.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述基体胞元结构整体采用六边形结构，主体主要分为接合平面和支撑结构。接合平面成修圆六边形，六条边上设有卡槽；支撑结构采用六个圆柱带侧板结构。3.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述基体胞元六边形对角长度占机翼弦长的5～10％。4.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述传递胞元采用改进的基体胞元结构，两侧采用六边形基体胞元结构，对中间宽度进行拉伸，支撑结构与接合平面连接部分为“H”形，中间拉伸长度是六边形对角长度的1～1.5倍。5.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述基体胞元和传递胞元的厚度根据翼型调整，通过调整支撑结构上缘的外形以契合各种不同机翼外形，其外部可通过支撑柔性翼膜材料实现变形。6.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述柔性连接单元整体呈现“N”型，通过在两侧上下分别布置的卡槽与基体胞元和传递胞元接合平面上六边形上的卡槽相结合；柔性连接单元在连接时成对使用，并呈反对称安装；一对柔性连接单元连接四个接合平面。7.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述变弯度机翼的后缘的驱动机构驱动采用在机翼前端安装包括电机和扭力杆，电机安装在机翼前端，扭力杆安装在电机上，由电机带动横穿过机翼的扭力杆，由扭力杆带动各个传递胞元形成位移实现后缘变弯。8.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述扭力杆采用金属材料或复合材料；扭力杆曲线形状由变弯度机翼目标偏转外形决定，扭力杆偏转位置为变弯度机翼目标偏转外形的中弦线。扭力杆长度应到达但不超过连接机翼后缘的基体胞元。9.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所述基体胞元、传递胞元、前缘及后缘选用金属材料或复合材料。10.根据权利要求1所述的基于胞元结构的变弯度机翼，其特征在于，所属柔性连接单元选用包含弹性基体的复合材料。2CN115973407A说明书1/4页一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼技术领域[0001]本发明涉及一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼，以胞元结构作为主要组成，属于飞行器结构技术领域。背景技术[0002]飞机变弯度机翼通过机翼前后缘变弯度机构和/或柔性结构变形驱动，根据飞行状态实时连续光滑地调节机翼弯度，从而获得最优的气动效益，进而实现飞行减阻、飞机减重、降低燃油效率等目的。智能材料和结构的出现与快速发展为变弯度机翼的实现提供了良好的材料与结构基础。当前飞机的后缘襟翼主要采用机构驱动等非柔顺变形的方式来实现，导致变形连接处存在缝隙，从而产生显著的噪声。另外，非柔顺变形方式使得机翼变形轮廓不光顺，严重影响了气动效率的提升和优化。本发明针对传统变弯度机翼后缘非柔性连续变形的问题，设计了一种基于胞元结构的柔性变弯度机翼，本设计方案的优点是通