[发明专利]一种机翼后缘连续变形结构及变形方法

说明书

一种机翼后缘连续变形结构，包括机翼、蒙皮、后缘骨架及控制电路，其中，所述梁、肋与长桁组成后缘骨架，所述蒙皮包裹在后缘骨架外层，所述后缘骨架上平行设置有多个肋，并将每个肋分成多个肋段，且所述后缘骨架固定在机翼后缘上，所述控制电路与设置在每个肋段上的驱动组件连接，所述驱动组件中的驱动绳索、连接点均为NiTi形状记忆合金制成；本发明利用形状记忆合金材料的形状记忆效应，对机翼后缘结构进行多点驱动，促使机翼后缘连续柔顺变形，以实现机翼后缘的无缝过渡；有效提高机翼的气动效率和飞行器的机动性，减少噪声和耗油率。

技术领域

本发明涉及机翼结构技术领域，尤其涉及一种机翼后缘连续变形结构及变形方法。

背景技术

机翼为飞机升力来源的最主要部件，其形状直接影响飞机飞行的性能。从第一架有动力且可操控的飞机问世以来，工程师借助鸟类飞行的灵感研发了很多飞行器。研究发现，鸟类在飞行过程中会连续调整它们的翅膀形状和大小以适应不同的飞行任务，从而通过翅膀变形对改变空气动力学性能以获取更优的飞行性能。

对比现有飞机，工程师尽可能将机翼设计靠近鸟类翅膀，从而获取像鸟类翅膀一样优越的空气动力学性能，这样诞生了飞机襟翼、副翼、缝翼、扰流板等一系列可以活动的操纵面及附属装置，这些活动部件使得飞机机翼在外形和尺寸上有所变化，相应地改变飞行过程中空气动力学所带来的影响，但前述设计的机翼不能连续变形，现阶段实现机翼变形主要采用智能变形材料以取代整个机翼后缘或使用机翼弯度变形的装置，前者的缺点是所采用的材料变形响应速度慢或无法承受很大的空气载荷（如橡胶弹性柔性蒙皮和复合材料双稳态板壳），目前使用的双稳态板壳由于受材料和制备方式的限制，仅存在两个形态的切换，无法实现连续变形，且所能承受的空气载荷较小，后者用于机翼弯度变形的装置较多，但是在变形范围、机构重量、机构效率等方面难以到达尽善尽美，其主要采用电机驱动，带动连杆、滑块等装置进行平移、旋转运动，但由于机翼内空间狭窄，变形装置的驱动元件性能往往受限，且机构只能根据机翼形状进行扁平布置，传动性能普遍较差，另外机构运动过程中各组件位置通常发生变化，机翼整体重心变化较大，影响机翼结构特性。

同时现有的固定翼飞机通常采用舵面进行飞行操控，舵面偏转易造成机翼表面空气流动不连续，在大偏角时可能导致气流分离，从而减低机翼的气动性能，增加飞机的噪声和油耗。因此，设计一种能够在飞行过程中连续柔顺变形的机翼，以实现机翼后缘的无缝过渡，高效改变翼型，提高空气动力特性，减小风噪声和燃油消耗，是未来先进航空飞行器的重要特征与发展方向。随着形状记忆合金技术的发展，将其应用在飞机机翼已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种机翼后缘连续变形结构及变形方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种机翼后缘连续变形结构，包括机翼、蒙皮、后缘骨架及控制电路，其中，所述梁、肋与长桁组成后缘骨架，所述后缘骨架上平行设置有多个肋，并将每个肋分成多个肋段，且所述后缘骨架通过铆钉固定在机翼后缘上，所述控制电路与设置在每个肋段上的驱动组件连接，所述驱动组件中的驱动绳索、连接点均为NiTi形状记忆合金制成，利用NiTi形状记忆合金特定温度会恢复特定形状的特性，通电加热至特定温度后驱动绳索可以收缩，进而产生驱动拉力，从而带动驱动机翼后缘结构连续变形，以将机翼后缘载荷传递给机翼，蒙皮包裹在后缘骨架外层，具体结构如下：

所述肋段中间通过螺栓连接，且各肋段均能绕螺栓转动，同时在各肋段上部与下部分别设置有驱动组件，通过驱动组件控制肋段偏转，这样可以将原来舵面只有一段偏转，改为多段连续偏转，各段只需要偏转一个较小的角度，累加起来即可使翼形有效弯曲，从而产生操纵载荷；由于各段偏转角都比较小，因此机翼后缘变形也更柔顺，气流更流畅，机翼气动效率更高，噪声、油耗更低；

蒙皮包括上壁板、下壁板、蜂窝夹层，其中，所述上壁板、下壁板通过胶结与蜂窝夹层连接；