阅读说明：本技术 一种基于形状记忆合金驱动的可变形机翼 (Deformable wing based on shape memory alloy driving ) 是由 张威 张超 王文波 柳阳 刘新杰 刘兵飞 张博利 孙艳坤 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：一种基于形状记忆合金驱动的可变形机翼。其包括翼梁、翼肋、前墙、后墙、桁条、柔性蒙皮和驱动装置；驱动装置包括刚性箱体、滑块、转换机构、形状记忆合金丝、气弹簧、第一连杆、第二连杆、第三连杆、加热电阻丝和电隔离保护罩。本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼是通过对形状记忆合金丝温度的控制来实现对机翼形状的定量改变,使得机翼获得不同的升阻比。本可变形机翼的结构比较简单,同时通过形状记忆合金材料的引入,可以智能地改变翼型的形状,使得翼型获得更高的气动性能。(A deformable wing based on shape memory alloy actuation. The wing beam comprises wing spars, wing ribs, a front wall, a rear wall, stringers, a flexible skin and a driving device; the driving device comprises a rigid box body, a sliding block, a conversion mechanism, a shape memory alloy wire, an air spring, a first connecting rod, a second connecting rod, a third connecting rod, a heating resistance wire and an electric isolation protective cover. The deformable wing based on shape memory alloy driving provided by the invention realizes quantitative change of the wing shape by controlling the temperature of the shape memory alloy wire, so that the wing obtains different lift-drag ratios. The deformable wing is simple in structure, and meanwhile, the shape of the wing profile can be intelligently changed by introducing the shape memory alloy material, so that the wing profile can obtain higher aerodynamic performance.)

一种基于形状记忆合金驱动的可变形机翼

技术领域

本发明属于航空航天装备技术领域，特别是涉及一种基于形状记忆合金(SMA)驱动的可变形机翼。

背景技术

传统方法设计出的航空器机翼的翼型只能在某一固定的飞行状态下具有良好的气动性能，而无法在整个飞行过程中始终保持良好的气动性能。为了使翼型气动性能在各种飞行条件下达到最优，可变形翼型的设计应运而生，该设计能够在不同的飞行条件下改变翼型的形状，从而获得较优的气动性能。可变形翼型，既要容易的控制变形，也要具有很高的可控性和稳定性，对于当前的机翼设计制造技术具有很高的挑战性。但目前尚未发现基于形状记忆合金驱动的可变形机翼见诸报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于形状记忆合金驱动的可变形机翼。

为了达到上述目的，本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼包括：翼梁、翼肋、前墙、后墙、桁条、柔性蒙皮和驱动装置；其中，两个翼肋以垂直的方式对称且平行设置，每个翼肋的内侧面中部沿垂直方向设有一道凹槽；两条桁条上下平行设置，每条桁条的两端分别向外形成有一个能够***在翼肋上凹槽内的凸台，因此桁条能够沿凹槽上下移动；翼梁、前墙和后墙均为长条形板，垂直设置，两端分别连接在两个翼肋上位于桁条一侧、翼肋的前部及后部的部位；柔性蒙皮覆盖在翼梁、前墙和后墙的上下端外部，并且内表面与两条桁条的外表面相连接；驱动装置包括刚性箱体、滑块、转换机构、形状记忆合金丝、气弹簧、第一连杆、第二连杆、第三连杆、加热电阻丝和电隔离保护罩；其中，刚性箱体为长方体形结构，设在两条桁条之间，一侧面固定在翼梁上靠近桁条的侧面上，并且刚性箱体的顶面、底面一侧部位分别形成有一个开孔；滑块设置在刚性箱体的内中部；形状记忆合金丝和气弹簧平行设置，两端分别固定在刚性箱体内远离开孔的内端面以及滑块的一侧面上；转换机构设置在刚性箱体内位于顶面、底面上开孔之间的部位，两端分别以可转动的方式设置在刚性箱体的两个侧面上；第一连杆的两端分别铰接在滑块的另一侧面以及转换机构的中部边缘；第二连杆和第三连杆的一端分别铰接在转换机构的两侧边缘部位，另一端分别贯穿刚性箱体的顶面、底面上的开孔后铰接在两条桁条上；加热电阻丝缠绕在形状记忆合金丝的表面，并且两端与机载电源相连；电隔离保护罩由柔性绝缘材料制成，包覆在加热电阻丝的外部。

所述的第二连杆和第三连杆结构及尺寸相同。

所述的加热电阻丝均匀缠绕在形状记忆合金丝的表面。

所述的形状记忆合金丝采用具有双程记忆效应的形状记忆合金材料制成。

所述的柔性蒙皮包括设置在机翼上表面的柔性蒙皮和机翼下表面的柔性蒙皮。

本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼是通过对形状记忆合金丝温度的控制来实现对机翼形状的定量改变，使得机翼获得不同的升阻比。本可变形机翼的结构比较简单，同时通过形状记忆合金材料的引入，可以智能地改变翼型的形状，使得翼型获得更高的气动性能。

附图说明

图1为本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼结构示意图。

图2为本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼中驱动装置结构示意图。

图3为本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼中转换机构结构示意图。

图4为本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼中形状记忆合金丝、加热电阻丝和电隔离保护罩结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼进行详细说明。

如图1—图4所示，本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼包括：翼梁1、翼肋2、前墙3、后墙4、桁条5、柔性蒙皮6和驱动装置7；其中，两个翼肋2以垂直的方式对称且平行设置，每个翼肋2的内侧面中部沿垂直方向设有一道凹槽10；两条桁条5上下平行设置，每条桁条5的两端分别向外形成有一个能够***在翼肋2上凹槽10内的凸台9，因此桁条5能够沿凹槽10上下移动；翼梁1、前墙3和后墙4均为长条形板，垂直设置，两端分别连接在两个翼肋2上位于桁条5一侧、翼肋2的前部及后部的部位；柔性蒙皮6覆盖在翼梁1、前墙3和后墙4的上下端外部，并且内表面与两条桁条5的外表面相连接；驱动装置7包括刚性箱体8、滑块11、转换机构12、形状记忆合金丝13、气弹簧14、第一连杆15、第二连杆16、第三连杆17、加热电阻丝18和电隔离保护罩19；其中，刚性箱体8为长方体形结构，设在两条桁条5之间，一侧面固定在翼梁1上靠近桁条5的侧面上，并且刚性箱体8的顶面、底面一侧部位分别形成有一个开孔20；滑块11设置在刚性箱体8的内中部；形状记忆合金丝13和气弹簧14平行设置，两端分别固定在刚性箱体8内远离开孔20的内端面以及滑块11的一侧面上；转换机构12设置在刚性箱体8内位于顶面、底面上开孔20之间的部位，两端分别以可转动的方式设置在刚性箱体8的两个侧面上；第一连杆15的两端分别铰接在滑块11的另一侧面以及转换机构12的中部边缘；第二连杆16和第三连杆17的一端分别铰接在转换机构12的两侧边缘部位，另一端分别贯穿刚性箱体8的顶面、底面上的开孔20后铰接在两条桁条5上；加热电阻丝18缠绕在形状记忆合金丝13的表面，并且两端与机载电源相连；电隔离保护罩19由柔性绝缘材料制成，包覆在加热电阻丝18的外部。

所述的第二连杆16和第三连杆17结构及尺寸相同。

所述的加热电阻丝18均匀缠绕在形状记忆合金丝13的表面。

所述的形状记忆合金丝13采用具有双程记忆效应的形状记忆合金材料制成。

所述的柔性蒙皮6包括设置在机翼上表面的柔性蒙皮和机翼下表面的柔性蒙皮。

现将本发明提供的基于形状记忆合金驱动的可变形机翼的工作原理阐述如下：

当需要改变机翼的形状时，首先通过机载电源给加热电阻丝18进行供电，由此对形状记忆合金丝13进行加热，以使形状记忆合金丝13产生形变，继而带动滑块11在刚性箱体8内左右移动，滑块11将通过第一连杆15带动转换机构12旋转，转换机构12再通过第二连杆16、第三连杆17带动两条桁条5沿凹槽10产生上下位移，最后由桁条5带动柔性蒙皮6产生变形，由此使得机翼的形状发生改变，因此能够基于不同的飞行条件实现机翼形状的定量改变，从而获得不同的升力。停止加热电阻丝18的加热时，在气弹簧14的作用下，通过滑块11、第一连杆15、第二连杆16和第三连杆17可使桁条5恢复初始位置。