[发明专利]一种分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构

说明书

本发明属于智能变形蒙皮领域，公开了一种分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构。主动变形蒙皮结构在厚度方向上，从下至上依次叠加弹性支撑层、导热绝缘基体和弹性整流层构成主动变形蒙皮主体；主动变形蒙皮主体的前端为固定端，后端为分布式驱动端；导热绝缘基体内嵌入平行排列的若干根形状记忆合金丝，各形状记忆合金丝的前端固定在固定端上，后端固定在分布式驱动端上，各形状记忆合金丝之间相互隔离而且绝缘。主动变形蒙皮结构利用蒙皮与空气对流散热提升形状记忆合金冷区效率，实现蒙皮主动大变形，同时改善蒙皮承载刚度，实现柔性蒙皮材料、结构和驱动一体化，能够推广应用于变形机翼、变形舵面、变形进气道等变体飞行器的特定部件。

技术领域

本发明属于智能变形蒙皮领域，具体涉及一种分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构。

背景技术

传统的飞行器结构设计注重于强度和刚度，为此增加的额外重量影响了飞行器性能。现代飞行器技术的迅速发展，逐渐催生出“智能变体飞行器”概念，即通过实时改变飞行器的几何外形和物理属性，提高飞行器的效率、机动性、多环境和多任务适应性等性能，达到全航程最优。由此可见，智能变体飞行器广泛集成了智能材料结构、新型作动器和先进传感器，根据不同的飞行条件，能够柔顺、平滑、自主地改变飞行器的局部或整体外形，改善飞行器的气动特性，高效完成飞行任务，是一种具有飞行自适应能力的新概念飞行器。

随着新型智能材料与结构的发展，变形机翼技术向着智能化和柔性化的方向演变，采用智能柔性变形机翼技术的智能变体飞行器逐渐能够得以实现，加强以下两个方面的研究将会对智能变体飞行器的智能柔性变形机翼技术的应用发展带来革命性的变化。

（1）在柔性蒙皮材料方面，加强形状记忆材料、纤维增强柔性材料和高性能薄膜等新型材料的研究，突破材料柔韧性与载荷承载性能瓶颈，使柔性蒙皮材料能够多自由度、大尺度变形并承受气动载荷作用，实现超柔、超韧、超轻和大承载、长寿命的性能飞跃。

（2）在变形驱动控制方面，利用智能材料驱动变形，并实现柔性蒙皮材料、结构和驱动一体化是当前的研究热点和未来应用的发展方向。

但是，目前轻量化设计的智能材料变形驱动系统的驱动力和位移量都比较小，无法满足应用要求。通过增加智能材料的体积和数量虽然能够增大驱动力和变形量，但同时也会增加驱动系统的体积和重量，与飞行器的轻量化设计要求相矛盾。

鉴于此，加强新型智能材料和变形蒙皮技术与系统的研究，发展具有超小、超轻、超快、驱动力强和简单易集成等特点的分布式驱动智能蒙皮系统，是未来飞行器智能化重要发展方向。

目前，大部分柔性蒙皮属于被动变形蒙皮，即需要额外的驱动系统驱动机翼内部机构与柔性蒙皮协同变形，同时，蒙皮还要保持气动流形和承载气动载荷，存在柔性变形和刚性承载的矛盾性。

当前，亟需发展一种分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构。

本发明的分布式形状记忆合金驱动的主动变形蒙皮结构，其特点是，所述的主动变形蒙皮结构包括固定端、形状记忆合金丝、分布式驱动端、弹性整流层、导热绝缘基体和弹性支撑层；在厚度方向上，从下至上依次叠加弹性支撑层、导热绝缘基体和弹性整流层，弹性支撑层、导热绝缘基体和弹性整流层构成主动变形蒙皮主体；主动变形蒙皮主体的前端为固定端，主动变形蒙皮主体的后端为分布式驱动端；导热绝缘基体内嵌入平行排列的若干根形状记忆合金丝，各形状记忆合金丝的前端固定在固定端上，后端固定在分布式驱动端上，各形状记忆合金丝之间相互隔离而且绝缘。

进一步地，所述的形状记忆合金丝的安装状态为具有残余应变的退孪马氏体相。

进一步地，所述的弹性整流层用于保持主动变形蒙皮的连续气动型面，安装状态为从固定端到分布式驱动端方向拉紧的具有预应力安装。