[发明专利]一种智能化机翼复合材料后缘系统

说明书

本发明涉及一种智能化机翼复合材料后缘系统，其特征是，后缘感知与控制系统由光纤光栅传感器(18)和驱动软件组成；后缘驱动机构中的气动肌肉驱动器两端分别安装固定在机翼安定面前梁(11)、后梁(9)上，限位柱(7)固定在复合材料基板(3)上，钢索(6)穿过限位柱(7)的孔后，两端分别与气动肌肉驱动器(13)和后缘边条(4)连接；控制计算机(15)通过电磁比例阀(21)与气动肌肉驱动器(13)连接，实现对后缘结构变形的驱动。本发明的实现能够提高机翼结构的气动效率，降低机翼气动产生的噪音，根据飞行状态的需求改变机翼的弯度，实现对机翼的智能化感知与控制。本发明的实现为柔性可变弯度机翼后缘的工程验证奠定了重要的实践基础。

技术领域

本发明属于变体飞行器结构或智能化飞机结构技术，涉及一种智能化机翼复合材料后缘系统。

背景技术

近年来，随着绿色航空技术提出的对民用飞机能源减少和对飞机噪音降低的要求，以及材料和结构技术的快速发展，飞机机翼后缘活动面已由传统的刚性结构逐步发展为与主机翼无缝连接并可变形和承载的柔性结构，称之为可变弯度后缘结构。如果这一可变弯度后缘结构还具有感知和控制功能，则称为智能化后缘结构、智能化可变弯度后缘结构或智能化机翼可变弯度后缘结构。可变弯度后缘实现了机翼主翼面到后缘翼面之间的无缝、连续、光滑柔性，并且可以承载。

对无人机而言，可变弯度后缘可提高其巡航能力和减少RCSRadar Crosssection雷达散射截面；对战斗机而言，可变弯度后缘可提高其机动性、增加航程、降低起降时噪音和减小RCS；对于大型飞机而言，可变弯度后缘可提高其有效载荷、增加航程等。由此可见，可变弯度后缘技术具有重要的军事意义和广阔的应用前景。

为此，美国早在上个世纪80年代就将柔性自适应机翼技术列为保证美军在下个世纪处于领先地位的关键技术之一。NASA先后实施了任务自适应机翼MAWMission AdaptiveWing、主动柔性翼AFWActive Flexible Wing、主动气动弹性机翼AAWActive AeroelasticWing、智能机翼SWSmart Wing、变体飞行器结构MASMorphing Aircraft Structure等一系列研究计划，已经充分验证了柔性自适应机翼在提升飞机气动性能上的重要性和关键性。2008-2015年，欧盟启动并完成了“Smart High Lift Devices for the Next GenerationWingSADE”计划。验证了SADE计划在飞机上应用的可行性。该计划在变形结构技术方面，验证了民用飞机机翼的自适应前缘、变形后缘襟翼、主动翼梢后缘结构技术。国内部分科研院所和高校，开展了机翼柔性结构的原理和可行性研究，做了大量开拓性的工作。但与国外相比，还有不小的距离。随着我国民机科研和型号工作的深入推进，发展先进的航空科研技术，进一步开展可变弯度机翼柔性后缘和智能化机翼柔性后缘研究成为非常必要的工作。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统偏折式机翼后缘的缺点，提高机翼的气动效率和降低气动噪音，提出一种智能化机翼复合材料后缘系统，实现机翼后缘的无缝、光滑连续变形和承载。

本发明的技术解决方案是：

一种智能化机翼复合材料后缘系统，所述后缘系统由后缘结构、后缘驱动机构和后缘感知与控制系统3部分组成；后缘结构包括复合材料基板3、大变形蒙皮1、柔性蜂窝2，其中复合材料基板3安装在机翼安定面后梁9上；后缘驱动机构包括气动肌肉驱动器13、钢索6和气源22；后缘感知与控制系统由光纤光栅传感器18和驱动软件组成；后缘驱动机构中的气动肌肉驱动器两端分别安装固定在机翼安定面前梁11、后梁9上，限位柱7固定在复合材料基板3上，钢索6穿过限位柱7的孔后，两端分别与气动肌肉驱动器13和后缘边条4连接，实现对后缘驱动结构的安装；控制计算机15通过电磁比例阀21与气动肌肉驱动器13连接，实现对后缘结构变形的驱动。