一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115432166A(43)申请公布日2022.12.06(21)申请号202211074761.2(22)申请日2022.09.02(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人周丽赵畅邱涛(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师王慧颖(51)Int.Cl.B64C1/12(2006.01)B64C3/26(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮(57)摘要本发明公开了一种基于双层可变形蜂窝的柔性蒙皮结构，属于变体飞机柔性结构设计领域，由可变形支撑骨架、柔性填充和弹性表层组成。柔性填充采用硅胶发泡的方式，弹性表层为硅胶面板，可变形支撑骨架为枣核形双层可变形蜂窝。双层可变形蜂窝由枣核形单胞排列而成，而枣核形单胞由弹性单元组成，通过在可变形蜂窝的孔隙处填充发泡硅胶并在表面铺设硅胶面板构成柔性蒙皮结构。柔性蒙皮的面外刚度由可变形蜂窝壁板的立面提供，可变形蜂窝面内可以产生伸缩变形。本发明柔性蒙皮结构面内变形效果好，同时具备良好的面外承载能力；双层可变形蜂窝结构可设计性强，易加工；采用硅胶发泡填充孔隙，保证了结构良好的气密性与蒙皮表面的光顺。CN115432166ACN115432166A权利要求书1/1页1.一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮，其特征在于，所述的柔性蒙皮包括可变形支撑骨架、柔性填充和弹性表层；所述的柔性填充采用硅胶发泡（13），弹性表层为硅胶面板（12），可变形支撑骨架为枣核形双层可变形蜂窝；以硅胶发泡的形式在可变形蜂窝的孔隙处进行填充，再在表面覆盖硅胶面板（12），则发泡硅胶和硅胶面板连接成一体，得到表面光顺平滑的柔性蒙皮结构；由弹性单元组合排列成枣核形双层可变形蜂窝；所述的弹性单元包括连接板（9）、与连接板（9）连接的弯曲板、弯曲板上的切缝（10）以及弯曲板的根部的止裂孔（11）；所述的弯曲板包括处于不同层面的弯曲板，不同层面的弯曲板向不同方向弯曲但均垂直于弯曲板的板面；相邻弹性单元的同一层面上的弯曲板端部焊接构成单胞，弹性单元排成列后，其中的弯曲板产生弯曲变形，保证蒙皮的面内变形能力；受面外载荷作用时，各弯曲板与连接板的立面提供面外刚度，使柔性蒙皮具有面外承载能力。2.根据权利要求1所述的一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮，其特征在于，所述的弹性单元长为a+2b，宽为h，厚度为t，其中a是连接板（9）的长度，b是上下两端弯曲板的长度；在弯曲板宽度方向的h/2处形成长度b、宽度为d的切缝，将弯曲板切开，构成两个层面的弯曲板，分别为上层弯曲板（6）、下层弯曲板（8）；或者在弯曲板宽度方向的1/4h处和3/4h处形成两条长度b、宽度为d的切缝，将弯曲板切开，构成三个层面的弯曲板，即上层弯曲板（6）、中层弯曲板（7）、下层弯曲板（8）；所述的止裂孔的直径D，D为切缝宽度d的3倍以上。3.根据权利要求2所述的一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮，其特征在于，弹性单元组合排列成双层可变形蜂窝结构，包括上层可变形蜂窝（2）、下层可变形蜂窝（3）；双层可变形蜂窝结构长为L=n(a+2b)，宽为W=(m+1)c，n为弹性单元的行数，m为弹性单元的列数，c为相邻两列弹性单元的间距，c决定弯曲板的初始弯曲形状；上层可变形蜂窝（2）初始向一侧弯曲c/2，下层可变形蜂窝（3）初始向另一侧弯曲c/2。4.根据权利要求3所述的一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮，其特征在于，通过调整参数m、n、a、b、h和t，改变枣核形单胞的变形效果与承载能力；根据柔性蒙皮的面外承载要求，设m列弹性单元的总宽度为w，将m列弹性单元合为一根梁来计算承载能力；在所给位移限制下，通过材料力学梁的挠度公式，算出梁的宽度和高度；由于可变形蜂窝分层，面外抗弯刚度存在折算系数，双层可变形蜂窝的面外刚度为不分层情况下的1/4，三层可变形蜂窝的面外刚度为不分层情况下的5/32；再根据可变形蜂窝孔隙大小的要求，调整列数m的值，由此确定相邻列间的距离，确定弹性单元弯曲板的初始弯曲形状，并得出其余参数值；最终得到具有良好面外承载能力且面内变形效果好的可变形蜂窝结构。2CN115432166A说明书1/5页一种基于枣核形双层可变形蜂窝的柔性蒙皮技术领域[0001]本发明属于变体飞机柔性结构设计领域，具体涉及一种基于双层可变形蜂窝的柔性蒙皮结构。背景技术[0002]变体飞机可以在飞行过程中实时改变飞机结构的形状，以便在不同飞行状态下做不同飞行动作时都具有最佳的气动性能。柔性蒙皮技术是实现飞机变体的关键技术之一，其技术难点体现在以下几个方面：1、柔性蒙皮在面内要能经受住很大的变形；2、要