[发明专利]双程形状记忆合金和液压复合驱动的可变翼型机翼前缘

说明书

本发明公开了一种双程形状记忆合金和液压复合驱动的可变翼型机翼前缘，包括若干条间隔排布的翼肋，翼肋的一端设有转动关节，另一端连接有滑块，其内部连接有SMA驱动器，SMA驱动器的一端与翼肋边缘连接，另一端则通过连杆与翼肋边缘连接，翼肋沿其排布方向贯穿有驱动轴，所述的驱动轴上连接有驱动器。本发明采用双程SMA与液压复合驱动的模式，实现前缘传统向下偏转运动的同时，翼型形状也可以根据需要进行改变，两种驱动方式相结合，实现前缘结构的全方位变体；前缘向下偏转过程中，整个前缘与机翼中间段始终保持光滑连续，气动性能得到显著改善；可以根据不同的飞行条件改变翼型，能够显著减小飞机飞行的阻力或提高升阻比，改善飞机的飞行性能。

技术领域

本发明涉及一种飞机机翼前缘，尤其涉及一种双程形状记忆合金和液压复合驱动的可变翼型机翼前缘。

背景技术

自适应机翼以智能材料与结构、高效驱动器、传感器等技术为基础，综合运用非定常气动力、结构动力学，非线性动力学，智能感知与控制等多个学科理论，实现“按需变形”的要求，以适应多样的飞行任务。

由于自适应机翼具有巨大的应用潜力，国内外涌现了许多的设计理念。S.Kota等在美国空军实验室基金的支持下，在NACA63418的基础上，利用柔性机构，设计并制造了可弯度前缘柔性结构。H.P.Monner等受到A380内部的传统下垂前缘的启发，提出了智能无缝前缘装置的概念。N.D.Matteo等以曲线梁为驱动，以铝作为蒙皮材料，并采用8个Ⅰ型的金属筋条进行加强。国内方面，西北工业大学的黄杰等人进行了柔性机构驱动机翼前缘的拓扑优化。黄杰等人采用拓扑优化的方法得到了驱动机翼前缘变形的柔性驱动机构实现了机翼前缘形状连续变形。哈尔滨工业大学的尹维龙等研究了采用形状记忆合金柔性蒙皮结构的可变弯度机翼。南京航空航天大学的杨媛等设计了分段式可变后缘结构，在相邻分段之间安置驱动结构，使用SMA记忆合金作为驱动元件，利用各分段之间的累积效应实现整体结构的偏转。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种双程形状记忆合金和液压复合驱动的可变翼型机翼前缘，在液压驱动下实现机翼前缘结构整体连续向下偏转；在双程SMA驱动下，可以根据需要实现前缘形状的改变，实现在不同飞行条件下的最优翼型。

技术方案：本发明包括若干条间隔排布的翼肋，所述翼肋的一端设有转动关节，另一端连接有滑块，其内部连接有SMA驱动器，所述SMA驱动器的一端与翼肋边缘连接，另一端连接有连杆，所述的连杆与翼肋边缘连接，翼肋沿其排布方向贯穿有驱动轴，所述的驱动轴上连接有驱动器。

所述的驱动器为液压驱动器或位移驱动器。

所述的SMA驱动器采用双程SMA驱动器，包括第一SMA驱动器和第二SMA驱动器。

所述第一SMA驱动器的一端与第二SMA驱动器活动连接，另一端通过至少两根连杆与翼肋边缘活动连接；所述第二SMA驱动器的另一端与翼肋边缘活动连接。

所述第一SMA驱动器与第二SMA驱动器的连接处及连杆与第一SMA驱动器的连接处均贯穿有轴杆，轴杆与驱动轴一起讲所有翼肋连接成一体。

所述的翼肋沿其排布方向固定有桁条，桁条与翼肋外部包裹有前缘蒙皮，翼肋、桁条和前缘蒙皮通过铆钉或螺钉连接在一起。

所述的前缘蒙皮布设于机翼中段蒙皮的下方，并与中段蒙皮有重叠，所述的中段蒙皮通过滑块吊挂在导轨上，当前缘向下偏转时，带动前缘蒙皮向内滑动，翼肋挂接的滑块沿着导轨向内滑动，从而实现了蒙皮的连接与光滑滑动。

工作原理：液压驱动装置连接驱动轴带动整个翼肋一起绕转动关节转动，实现前缘结构的整体向下偏转，翼肋下端连接的滑块在滑轨内自由滑动，翼肋与滑块连接处的部分结构会产生弹性变形，保证前缘与机翼中间段光滑连续的过渡；SMA驱动器通过改变其温度，可伸长或缩短，加热到一定温度时缩短，冷却到一定温度时伸长，并推动相连接的翼肋或连杆，实现翼肋的弹性变形，翼肋通过桁条带动蒙皮的弹性变形，实现前缘翼型的改变。