CN205675229U - 折叠式机翼 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种“折叠式机翼”,主要由:机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、蒙皮、机翼动作装置等部分构成,通过实施一种机翼支撑骨架和机翼蒙皮能够折叠的机翼,实现飞行器停放储存时机翼收拢折叠,占用较小空间,飞行器升空后机翼展开,机翼面积随之扩大,形成可产生升力、承担荷载的机翼,以支持飞行器在空中飞行,主要用于以较低速度飞行的飞行器,属于航空领域。
Description
技术领域:
本实用新型是一种“折叠式机翼”,主要由:机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、蒙皮、机翼动作装置等部分构成,用于以较低速度飞行的飞行器,属于航空领域。
背景技术:
机翼是航空飞行器的重要部件,机翼的主要功能是产生升力,以支持飞行器在空中飞行,现在的机翼主要由机翼内支撑骨架和表面蒙皮共同组成,内支撑骨架由纵向和横向梁组成形状固定的桁架,用以维持机翼剖面形状、支撑表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;表面蒙皮用以维持机翼外形,将机翼气动力传动给机翼支撑骨架。
现有固定翼飞行器机翼面积基本是不变的,机翼形状一经确定也是不能改变的,因此使得固定翼飞行器在地面停放时占用较大的空间,为了减少占用空间,有些飞行器的机翼可以部分折叠,如***的舰载机;有些小型飞行器为了减小储存时占用的空间,采用机翼旋转和机身重叠的方式,飞行时再旋转展开,如一些小型无人机;但这些方法都不能改变机翼面积,也受到许多条件限制,无法广泛使用。采用现有技术,无法使固定翼飞行器:既可以在停放、储存时将机翼收拢折叠减少占用空间,又可以在飞行状态下展开机翼,扩大面积,使机翼能够产生足够的升力,以支持飞行器在空中飞行。
实用新型内容:
本实用新型的目的是:通过实施一种机翼支撑骨架和机翼蒙皮能够折叠的机翼,实现飞行器停放储存时机翼收拢折叠,占用较小空间,飞行器升空后机翼展开,机翼面积随之扩大,形成可产生升力、承担荷载的机翼,以支持飞行器在空中飞行。
本实用新型主要由:可以收拢折叠的机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋,蒙皮,机翼动作装置等部分构成,
进一步地,机翼支撑骨架是三角形的桁架,由若干根长度不同、高度不同的纵向梁和横向梁,以及一条滑轨,通过相互铰接和滑动连接方式构成,该桁架用以维持机翼平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;其中最长的一根纵向梁是机翼前缘梁,最长的一根横向梁是机翼后缘梁,滑轨是机翼的翼根梁,滑轨连接在飞行器上。
进一步地,滑轨是机翼的翼根梁,连接飞行器本体和机翼三角形桁架,滑块是可沿滑轨槽滑动的部件,机翼前缘梁的翼根端铰接连接在滑轨前端的固定件上,能够绕铰接点转动,不能沿滑轨滑动。三角形桁架翼根端其它各节点铰接连接到滑轨相应各滑块上,滑块受机翼动作装置作用力后能够沿滑轨滑动,从而改变了三角形桁架翼根边的长度,带动三角形桁架变形,改变三角形的形状和面积,实现机翼折叠、展开的目的。
进一步地,为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行,进一步地缩小占用空间,固定件和各滑块向外伸展出按比例确定长度的固定短臂,与机翼前缘梁铰接的固定短臂长度最长,与机翼后缘梁铰接的固定短臂长度最短,三角形桁架翼根端各节点,铰接连接到相应滑块的固定短臂上。
进一步地,机翼前缘梁利用机翼前缘厚度和宽度,制作成符合气动力的形状,既能够增加其强度,又可以保持机翼前缘好的气动外形,前缘梁的翼根端从铰接点再延长至机身内,可使翼根前端有较好的气动外形,还可以利用机身的约束增强前缘梁抗弯、抗扭能力。
进一步地,机翼后缘梁利用机翼后缘的厚度和宽度,制作成具有足够强度的三角形桁架的底边。后缘梁翼尖部位和前缘梁的翼尖部位铰接连接,翼根部位铰接连接在滑轨的滑块上。
进一步地,横向梁和纵向梁在三角形桁架内,相互为沿机翼厚度方向上下位置铰接连接,各梁的端头分别连接在前缘梁、后缘梁、滑轨滑块上。
进一步地,蒙皮支撑肋是构成机翼纵断面气动外形的部件,同时连接着机翼折叠蒙皮,多组蒙皮支撑肋支撑着蒙皮按该气动外形构成机翼外表面,每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成,两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面,每组蒙皮支撑肋的前端和机翼前缘梁铰接连接,两根肋的后端连接在一起,机翼展开后,蒙皮支撑肋搭接在机翼三角形桁架上、下表面,将承受的机翼蒙皮气动荷载传送给机翼支撑骨架。
进一步地,机翼蒙皮连接着机翼支撑肋,附着于机翼前缘和机翼支撑肋表面,机翼蒙皮为可折叠软质材料,材料应具有重量轻、厚度薄、抗拉强度高、拉伸变形小等特性,当机翼收拢折叠时,机翼蒙皮随之收拢折叠,当机翼展开后,机翼蒙皮在机翼三角形桁架和机翼支撑肋的拉伸下展开、绷紧,形成机翼外表面,利用机翼蒙皮材料的张力承受气动力带来的荷载。
进一步地,机翼动作装置是使机翼展开或者折叠的机构,该装置的形式和它的使用状态有关,如果折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的,使用前将机翼展开,可以采用人工展开或者用机械展开;如果是飞行器升空后机翼展开,可以采用伞拉动展开,或者机械装置拉动展开;如果飞行器重复使用,飞行完成降落后,可采用人工折叠或者机械折叠。
一种折叠式机翼,主要由机翼支撑骨架、滑轨、蒙皮支撑肋、机翼蒙皮、机翼动作装置构成,其特征是:机翼支撑骨架能够折叠并带动蒙皮支撑肋和表面蒙皮同步动作,实现机翼折叠、展开的目的。机翼支撑骨架是三角形的桁架,由若干根长度不同、高度不同的纵向梁和横向梁和一条滑轨,通过相互铰接和滑动连接方式构成,该桁架用以维持机翼平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载;其中最长的一根纵向梁是机翼前缘梁,最长的一根横向梁是机翼后缘梁,滑轨是机翼的翼根梁,滑轨连接飞行器本体和机翼三角形桁架,滑块是可沿滑轨槽滑动的部件,机翼前缘梁的翼根端铰接连接在滑轨前端的固定件上,能够绕铰接点转动,不能沿滑轨滑动。三角形桁架翼根端其它节点铰接连接到滑轨的滑块上,滑块受机翼动作装置作用力后能够沿滑轨滑动,从而改变了三角形桁架翼根边的长度,带动三角形桁架变形,改变三角形的形状和面积,实现机翼折叠、展开的目的。
附图说明:
下面结合附图详细论述本实用新型。
图1——机翼支撑骨架完全展开平面图;
图2——机翼支撑骨架完全折叠平面图;
图3——机翼支撑骨架半展开平面图;
图4——a节点平面图;
图5——a节点1-1剖面图;
图6——b节点平面图;
图7——b节点2-2剖面图;
图8——c节点平面图;
图9——c节点3-3剖面图;
图10——A-A剖面图;
图11——机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图;
图12——机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图;
图13——机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图;
图14——机翼完全展开平面透视图;
图15——机翼半展开平面透视;
图16——机翼完全折叠平面透视图;
图17——机翼B-B剖面图;
图18——B-B剖面之4-4剖面图;
图19——机翼完全折叠状态下的飞行器平面透视图;
图20——机翼半展开状态下的飞行器平面透视图;
图21——机翼完全展开状态下的飞行器平面透视图;
图22——机翼完全折叠状态下的飞行器平面图;
图23——机翼半展开状态下的飞行器平面图;
图24——机翼完全展开状态下的飞行器平面图;
图25——短臂旋转式机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图;
图26——短臂旋转式机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图;
图27——短臂旋转式机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图;
图28——一种折叠式机翼无人机发射过程示意图;
附图中编号:
1——横向梁;2——纵向梁;3——机翼前缘梁;4——机翼后缘梁;5——滑轨;6——固定连接件;7——滑块;8——蒙皮支撑肋;9——蒙皮支撑肋尾尖滑块(尾尖滑块);
10——蒙皮;11——机翼动作装置;
具体实施方式:
本实用新型通过实施以下技术措施实现其实用新型目。
图1是一对展开的折叠式机翼支撑骨架平面图,图2是机翼支撑骨架完全折叠平面图,图3是机翼支撑骨架半展开平面图。机翼支撑骨架主要由:可以收拢折叠的支撑骨架、滑轨、机翼动作装置等部分构成,
机翼支撑骨架由若干根按计算确定的长度不同,高度不同的横向梁1、纵向梁2、和机翼前缘梁3、机翼后缘梁4,滑轨5、固定连接件6、滑块7通过相互铰接和滑动连接方式,构成如图1所示的三角形桁架。该桁架用以维持机翼的平面和剖面形状、支撑蒙皮支撑肋和表面蒙皮、承受蒙皮传来的气动荷载。
滑轨5具有以下功能:
1、是机翼三角形桁架和飞行器本体之间的连接件;
2、连接并约束滑块7,使其只能沿滑轨运动;
3、是机翼三角形桁架的翼根梁;
滑轨5连接飞行器本体和机翼三角形桁架,机翼前缘梁3的翼根端铰接连接在固定连接件6的短臂上,能够绕铰接点转动,不能沿滑轨5滑动(见图4、图5)。三角形桁架翼根端其它各节点,铰接连接到相对应的滑块7的短臂上,滑块7受机翼动作装置11作用力后能够沿滑轨5滑动,改变了三角形桁架翼根梁的长度,带动三角形桁架以固定连接件6的铰接点为中心,沿滑轨5收拢或展开,从而改变三角形的形状和面积(见图2、图3),实现机翼折叠、展开的目的。(滑轨、滑块,滑轨和滑块的连接方式有多种形式,本实用新型仅例举了一种形式)。
为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行,进一步地缩小占用空间,固定连接件6和滑块7向两侧伸展出按计算确定长度的短臂,与三角形桁架翼根端各节点铰接连接(见图4、图5、图6、图7、图8、图9)。
图10是机翼支撑骨架的A-A剖面图,该图展现了机翼支撑骨架各梁之间的位置关系,其中:
机翼前缘梁3利用机翼前缘厚度和宽度,制作成符合空气动力的形状,既能够增加其强度,又可以保持机翼前缘好的气动外形,将前缘梁3的翼根端从固定连接件6铰接点再延长至机身内(见图1、图4、图5),可使翼根前端有较好的气动外形,还可以利用机身的约束增强前缘梁抗弯、抗扭能力。
机翼后缘梁4利用机翼后缘的厚度和宽度,制作成具有足够强度的三角形桁架的底边。后缘梁4翼尖部位和前缘梁3的翼尖部位铰接连接,翼根部位铰接连接在滑块7的短臂上(图1、图2、图3、图8、图9)。
横向梁1和纵向梁2在三角形桁架内,相互为沿机翼厚度方向上下位置铰接连接,各梁的端头分别连接在前缘梁、后缘梁、滑轨滑块上。
图11、图12、图13采用单线条的形式更清晰的展示了机翼三角形桁架运动原理,图11是机翼支撑骨架完全折叠状态下的单线条原理图;图12是机翼支撑骨架半展开状态下的单线条原理图;图13是机翼支撑骨架完全展开状态下的单线条原理图。
图14是展开后的机翼平面透视图,图15是半展开的机翼平面透视图,图16是完全折叠的机翼平面透视图。
图中蒙皮支撑肋8、蒙皮支撑肋尾尖滑块9(以下简称:尾尖滑块)是构成机翼纵断面气动外形的部件,蒙皮10是机翼的外表面。
图17是图14的B-B剖面图,图中展示了机翼支撑骨架、蒙皮支撑肋8、尾尖滑块9、蒙皮10之间的关系。其中,蒙皮支撑肋8主要具有以下作用:
1、构成并保持机翼纵断面气动外形;
2、连接并支撑蒙皮10,约束蒙皮10在机翼折叠和展开时按设计的路径运动,
3、在机翼支撑骨架的带动下绷紧蒙皮10,使其能够承受气动力;
4、接受蒙皮10传递的气动荷载,并传递给机翼支撑骨架;
图18是图17的4-4剖面图,展示尾尖滑块9和机翼支撑肋8、蒙皮10之间的关系。
尾尖滑块9是蒙皮支撑肋的可滑动延长部分,主要具有以下作用:
1、和蒙皮支撑肋8共同构成并保持机翼纵断面气动外形;
2、能够在蒙皮支撑肋8的约束下滑动,延长或缩短蒙皮支撑肋的长度,从而使得蒙皮10能够沿蒙皮支撑肋8滑动,以适应机翼折叠和展开动作时对蒙皮10的拉伸。
多组蒙皮支撑肋支撑着蒙皮构成机翼外表面,每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成,两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面,每组蒙皮支撑肋的前端和机翼前缘梁3铰接连接,两根肋的后端连接在一起,机翼展开后,蒙皮支撑肋8搭接在机翼三角形桁架上、下表面,将承受的机翼蒙皮气动荷载传送给机翼支撑骨架(图17)。为了构造机翼纵断面气动外形,蒙皮支撑肋8尾部的长度要超过机翼后缘梁4,由此带来的优点是:蒙皮支撑肋增加的长度形成了增加的机翼面积。
机翼蒙皮10连接着蒙皮支撑肋8、尾尖滑块9,附着于机翼前缘梁3和机翼支撑肋表面,形成机翼外表面(图17)。机翼蒙皮10为可折叠软质材料,材料应具有重量轻、厚度薄、抗拉强度高、拉伸变形小等特性,当机翼收拢折叠时,机翼蒙皮10随之收拢折叠,当机翼展开后,机翼蒙皮10在机翼三角形桁架和机翼支撑肋的拉伸下展开、绷紧,形成机翼外表面,利用机翼蒙皮材料的张力承受空气动力荷载。
机翼动作装置11是使机翼展开或者折叠的机构,该装置的具体形式和它的使用状态有关,如果折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的,使用前将机翼展开,可以采用人工展开或者用机械展开;如果是飞行器升空后机翼展开,可以采用伞拉动展开,或者机械装置拉动展开,或者伞拉动展开加机械装置拉紧等方式;如果飞行器重复使用,飞行器降落后,机翼可采用人工折叠或者机械折叠。机翼动作装置11按照需要,可以置于滑轨前端或滑轨后端,附图中显示的机翼动作装置11是一种后置式示意图。
图19、图20、图21展示了安装在一个机体上的“折叠式机翼”从完全折叠,到半展开,到完全展开的透视图形式,图19表现的是飞行器在存储状态和飞行前的状态,图20表现的是飞行器飞行后机翼逐渐展开的状态,图21表现的是飞行器机翼完全展开后飞行器正常飞行的状态。
图22、图23、图24展示了安装在一个机体上的“折叠式机翼”从完全折叠,到半展开,到完全展开的平面图形式,图22表现的是飞行器在存储状态和飞行前的状态,图23表现的是飞行器飞行中机翼逐渐展开的状态,图24表现的是飞行器机翼完全展开后飞行器正常飞行的状态。
机翼支撑骨架有两种形式,以上阐述的机翼支撑骨架,短臂和滑块7为一体,滑块7沿滑轨5滑动时,短臂不会发生旋转。另一种机翼折叠骨架如图25、图26、图27所示:滑块7和短臂不是一体,短臂是纵向梁2和前缘梁3的延长段,短臂的顶端铰接连接在固定连接件6和滑块7中心点位置,当滑块7沿滑轨5运动时,带动三角形桁架,以前缘梁3的延长短臂在固定连接件6上的铰接点为中心,沿滑轨5产生变形,实现折叠、展开的目的,在滑块7滑动过程中,短臂作为梁的延长段,随梁一起发生旋转。
本实用新型的拓展:
基于同样原理,本实用新型既能够用于飞行器机翼,也能够应用于飞行器垂直尾翼和水平尾翼。
上述说明中给出的滑轨5为一条,同时做为两侧机翼的滑轨和翼根梁,基于同样原理,滑轨5也可以是两条,置于飞行器机身两侧,各自为同侧的机翼滑轨和翼根梁。
本实用新型具有以下主要优点:
1、具有同一付机翼能够按照使用要求产生形状、面积变化的功能。
2、折叠后的机翼体积远小于展开后的机翼体积,用于飞行器后,使飞行器减小储存、发射所需要的空间,因此能够实现飞行器储存发射一体化,具备更大的灵活性。
3、飞行器升空后,折叠机翼展开,机翼面积增大数倍,能够产生更大的升力,承载更大的荷载,增加飞行器的能力。
4、可用于不同种类、不同规格的飞行器。
本实用新型用途:
本实用新型能够在许多领域实施,例如;
1、飞行汽车——汽车在正常路面行驶时机翼收拢折叠在汽车顶棚上面,汽车起飞时,机翼展开,形成足够大的机翼面积,产生足够的升力,支持汽车飞行。
2、单人飞行器——现有的单人飞行器由于体积的限制和起飞方式的限制,难以安装机翼,所需升力完全由发动机提供,因此造成燃料消耗大、升空时间短。而折叠机翼应用于单人飞行器,可以在起飞阶段使机翼折叠,升空后展开机翼水平飞行,由机翼提供一部分升力,可以减少燃料的消耗,增加飞行器航程。
3、小型有人飞机。
4、无人机——平时储存、运输,可以将无人机机翼折叠后存储在发射筒内,使用时直接通过发射筒发射,飞机升空后机翼展开,产生足够的升力,支持无人机飞行。此种方式可应用于陆地、海上舰船、水下潜艇。
5、空投方式——将飞行器机翼折叠存放在飞机机舱内,由飞机将飞行器带至指定空域空投,飞行器空投后,机翼展开,产生足够升力,支持飞行器飞行。
实施例方案:
图28展示的是一种采用本实用新型的无人机,从储存、发射、升空、机翼展开,到正常飞行的过程示意图。
Claims (9)
1.一种折叠式机翼,主要由机翼支撑骨架,蒙皮支撑肋,蒙皮,机翼动作装置构成,其特征是:机翼支撑骨架由横向梁(1)、纵向梁(2)、机翼前缘梁(3)、机翼后缘梁(4)、滑轨(5)、固定连接件(6)、滑块(7),通过相互铰接和滑动连接方式,构成三角形桁架,该三角形桁架受机翼动作装置(11)的作用力后,能够以固定连接件(6)的铰接点为中心,沿滑轨(5)运动,从而改变三角形桁架的形状和面积,同时带动和它相连的机翼支撑肋(8)、蒙皮(10)同步运动,实现机翼的折叠、展开。
2.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:滑轨(5)连接飞行器机身,并通过固定连接件(6)和滑块(7)连接机翼三角形桁架,滑轨(5)是机翼三角形桁架的翼根梁,滑块(7)受机翼动作装置(11)的作用力后能够沿滑轨(5)滑动,从而改变机翼三角形桁架翼根梁的长度,进而改变机翼三角形桁架的形状和面积。
3.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:为使机翼支撑骨架折叠后能够和机身平行,进一步地缩小占用空间,固定连接件(6)和滑块(7)向两侧伸展出按计算确定长度的短臂,与三角形桁架翼根端各节点铰接连接。
4.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:蒙皮支撑肋(8)构成并保持机翼纵断面气动外形,每组蒙皮支撑肋都由上、下两根肋构成,两根肋分别位于机翼三角形桁架的上表面和下表面,每组蒙皮支撑 肋的前端和机翼前缘梁(3)铰接连接,两根肋的后端连接在一起,多组蒙皮支撑肋连接并支撑着蒙皮构成机翼外表面,。
5.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:还包括尾尖滑块(9),尾尖滑块(9)是蒙皮支撑肋的可滑动延长部分,能够在蒙皮支撑肋(8)的约束下滑动,延长或缩短蒙皮支撑肋的长度,从而使得蒙皮(10)能够沿蒙皮支撑肋(8)滑动,以适应机翼折叠和展开动作时对蒙皮(10)的拉伸。
6.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:蒙皮(10)连接着蒙皮支撑肋(8)、尾尖滑块(9),附着于机翼前缘梁(3)和蒙皮支撑肋(8)表面,形成机翼外表面,蒙皮(10)为可折叠软质材料。
7.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:机翼动作装置(11)是使机翼展开或者折叠的机构,该装置的具体形式和它的使用状态有关,折叠机翼仅以存放时减小占用空间为目的,使用前将机翼展开,可以采用人工展开或者用机械展开;飞行器升空后机翼展开,可以采用伞拉动展开、机械装置拉动展开、伞拉动展开加机械装置拉紧等方式。
8.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:短臂固定在固定滑块(6)和滑块(7)上面,机翼动作机翼支撑骨架发生变形时短臂不发生旋转。
9.根据权利要求1所述的折叠式机翼,其特征是:短臂是纵向梁(2)和前缘梁(3)的延长段,短臂的顶端铰接连接在固定连接件(6)和滑块(7)中心点位置,当滑块(7)沿滑轨(5)运动时,带动三角形桁架,以前缘梁(3)的延长短臂在固定连接件(6)上的铰接点为中心,沿滑轨(5)产生变形,实现折叠、展开的目的,在滑块(7)滑动过程中,短臂作为梁的延长段,随梁一起发生旋转。
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