一种可变形机翼

一种可变形机翼

本发明涉及一种可变形机翼，属于机构学应用，特别是涉及到一种空间的多模式双层折展机构应用到机翼的技术。

背景技术

变形机翼技术源于对鸟类飞行的模仿，经过一个多世纪的发展，已成为航空领域的前沿技术。它旨在通过改变机翼形状以适应不同飞行条件，提升飞行效率和性能。关键技术包括优化设计、结构创新、空气动力学研究、先进控制技术及新引擎技术的融合。

在军用领域，变形机翼技术能显著提升飞机的多任务能力和作战效能，为现代战争带来变革。而在民用航空，该技术有望降低燃油消耗、减少排放与噪音，提升乘客舒适度与航程效率。

此外，变形机翼技术的原理和应用潜力还延伸到机器人、建筑等领域，为这些行业带来创新与改进。随着变形机翼技术将愈发成熟，其广泛应用将深刻影响航空业乃至整个工业界的发展。未来，我们有理由期待变形机翼技术为人类社会带来更多惊喜与变革。现有的变形机翼是在一种模式上来回变化，而本发明可以实现三种模式的转换。

技术实现思路

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多变形模式双层折展机构，通过单一驱动，实现机构在折叠形态和展开形态之间的转换和实现机构在平面内相做平面运动，解决了现有技术中飞机的机翼无法根据实际需要调整尺寸和形状的技术问题。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其可以简单切换变展长、变翼弯和变后掠三种运动模式，可以在不同情况下获得更好姿态来达到飞行目的。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，机翼的形状改变完全依靠上述双层折展机构的运动。双层折展机构可以在不改变机翼自由度的同时，增加了机翼的刚性。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其双层折展机构的第ⅰ层机构的第ⅰ列有4个空间6r机构进行组合，第ⅱ列有3个空间6r机构进行组合，第ⅲ列有2个空间6r机构进行组合。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其双层折展机构的第ⅱ层的机构与第ⅰ层的机构完全一样。第ⅰ层和第ⅱ层的第ⅰ列是与机体固连的一端。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其双层折展机构中的连接机构是由一根杆和两个旋转副组成，实现了变形机翼在连接第ⅰ层和第ⅱ层机构的同时，还具有单一自由度。双层机构中的连接机构ⅰ、ⅱ、ⅲ和ⅳ分别位于l1，l2，l3和l4的右侧；连接机构ⅴ、ⅵ和ⅶ分别位于l5、l6和l7的右侧；连接机构ⅷ和ⅸ分别位于l8和l9的右侧。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，机翼变后掠、变展长和变翼弯模式之间存在一个临界状态，此时空间6r机构变为矩形。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，双层折展机构中的单个空间6r机构的连杆i与连杆ⅳ长度相等；连杆ⅱ、连杆ⅲ、连杆ⅴ与连杆ⅵ长度相等。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，双层折展机构中的有两类空间6r机构。第一类空间6r机构的连杆i和连杆ⅳ左右两个旋转副的轴线平行；空间6r机构的连杆ⅱ和连杆ⅴ左右两个旋转副的轴线夹角为10°；空间6r机构的连杆ⅲ和连杆ⅵ左右两个旋转副的轴线夹角为-10°。第二类空间6r机构相对于第一类空间6r机构是将ⅴ杆和ⅵ杆交换位置。第一类空间6r机构有l1、l2、l3、l5、l6、l7和l8。第二类空间6r机构有l4和l9。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其双层折展机构的第一类空间6r机构的旋转副3和旋转副6的轴线在空间中存在交点。机翼在进行展长变化时，第一类空间6r可展开机构的连杆ⅰ、连杆ⅱ和连杆ⅵ在同一个平面，连杆ⅲ、连杆ⅳ和连杆ⅴ在另一个平面；且这两个平面关于旋转副3和旋转副6的轴线所在平面对称。第二类空间6r机构其旋转副3和旋转副6的轴线在空间中保持平行，上述两个平面也关于旋转副3和旋转副6的轴线所在平面对称。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，其在进行后掠角变化时空间6r机构变为平面四杆机构，旋转副3和旋转副6失效。此时连杆ⅱ和连杆ⅲ的轴线共线，连杆ⅴ和连杆ⅵ的轴线共线。

本发明实施例提供了一种可变形机翼，双层折展机构中的每一转轴的两端均设有防脱件，防止在转动过程中导致转轴脱落的情况出现。

本发明实施例提供了一种新型多模式变形机翼，在需要改变尺寸或形状时，通过单一驱动驱动控制带动杆组的运动，使机翼实现在自身长度方向移动来改变机翼展长；使机翼实现在平面内做平面运动来改变机翼后掠角，使机翼能够根据飞机的飞行状态改变尺寸和形状，并能在停机时，通过缩小机翼尺寸来减小飞机占用面积。

技术特征

1.一种可变形机翼，其特征在于，该可变形机翼的主体为双层折展机构，包括第ⅰ层机构(1)和第ⅱ层的机构(2)；所述双层折展机构由十八个空间6r机构和九个连接机构耦合组网而成；

2.根据权利要求1所述的一种可变形机翼，其特征在于，所述可变形机翼形状改变依靠上述双层折展机构的运动。

3.根据权利要求1所述的一种可变形机翼，其特征在于，所述可变形机翼的机翼变后掠、变展长和变翼弯模式之间存在一个临界状态，此时空间6r机构变为矩形。

4.根据权利要求1所述的一种可变形机翼，其特征在于，所述双层折展机构中的连接机构是由一根杆和两个旋转副组成，实现变形机翼在连接第ⅰ层机构和第ⅱ层机构的同时，具有单一自由度；所述双层折展机构中的连接机构ⅰ(201)、连接机构ⅱ(202)、连接机构ⅲ(203)和连接机构ⅳ(204)分别位于空间6r机构l1、空间6r机构l2、空间6r机构l3和空间6r机构l4的上侧；连接机构ⅴ(205)、连接机构ⅵ(206)和连接机构ⅶ(207)分别位于空间6r机构l5、空间6r机构l6和空间6r机构l7的上侧；连接机构ⅷ(208)和连接机构ⅸ(209)分别位于空间6r机构l8和空间6r机构l9的上侧。

5.根据权利要求4所述的一种可变形机翼，其特征在于，对单层机构而言，空间6r机构l1、空间6r机构l2、空间6r机构l3和空间6r机构l4的ⅰ杆为杆a(101)，是同一根杆；空间6r机构l1、空间6r机构l2、空间6r机构l3和空间6r机构l4的ⅳ杆为杆b(102)，是同一根杆；空间6r机构l5、空间6r机构l6和空间6r机构l7的ⅳ杆为杆c(103)，是同一根杆；空间6r机构l8和空间6r机构l9的ⅳ杆为杆d(104)，是同一根杆；空间6r机构l1的ⅴ杆和空间6r机构l5的ⅱ杆为杆e(105)，是同一根杆；空间6r机构l2的ⅴ杆和空间6r机构l5的ⅵ杆为杆f(106)，是同一根杆；空间6r机构l5的ⅴ杆和空间6r机构l8的ⅱ杆为杆g(107)，是同一根杆；空间6r机构l6的ⅴ杆和空间6r机构l9的ⅱ杆为杆h(108)，是同一根杆；空间6r机构l3的ⅴ杆和空间6r机构l7的ⅱ杆为杆i(109)，是同一根杆。

6.根据权利要求4所述的一种可变形机翼，其特征在于，双层折展机构中的单个空间6r机构的连杆i(301)与连杆ⅳ(304)长度相等；连杆ⅱ(302)、连杆ⅲ(303)、连杆ⅴ(305)与连杆ⅵ(306)长度相等。

7.根据权利要求4所述的一种可变形机翼，其特征在于，双层折展机构中的有两类空间6r机构；第一类空间6r机构的连杆i(301)和连杆ⅳ(304)左右两个旋转副的轴线平行；空间6r机构的连杆ⅱ(302)和连杆ⅴ(305)左右两个旋转副的轴线夹角为10°；空间6r机构的连杆ⅲ(303)和连杆ⅵ(306)左右两个旋转副的轴线夹角为-10°；第二类空间6r机构相对于第一类空间6r机构是将连杆ⅴ(305)和连杆ⅵ(306)杆交换位置；第一类空间6r机构包括空间6r机构l1、空间6r机构l2、空间6r机构l3、空间6r机构l5、空间6r机构l6、空间6r机构l7和空间6r机构l8；第二类空间6r机构包括空间6r机构l4和空间6r机构l9。

8.根据权利要求7所述的一种可变形机翼，其特征在于，所述旋转副包括旋转副i(401)、旋转副ii(402)、旋转副iii(403)、旋转副iv(404)、旋转副v(405)和旋转副vi(406)；所述旋转副i(401)设置于空间6r机构的角部；旋转副ii(402)设置于水平相邻空间6r机构的横向连接处；旋转副iii(403)和旋转副vi(406)设置于相邻空间6r机构的竖向连接处，且旋转副iii(403)和旋转副vi(406)对称平行布置；旋转副iv(404)设置于四个空间6r机构十字交叉处；旋转副v(405)设置于相邻两空间6r机构的竖向连接处。

9.根据权利要求8所述的一种可变形机翼，其特征在于，所述双层折展机构的第一类空间6r机构的旋转副iii(403)和旋转副vi(406)的轴线在空间中存在交点；机翼在进行展长变化时，第一类空间6r可展开机构的连杆ⅰ(301)、连杆ⅱ(302)和连杆ⅵ(306)在同一个平面，连杆ⅲ(303)、连杆ⅳ(304)和连杆ⅴ(305)在另一个平面；且这两个平面关于旋转副iii(403)和旋转副vi(406)的轴线所在平面对称；第二类空间6r机构的旋转副iii(403)和旋转副vi(406)的轴线在空间中保持平行；在进行展长变化时，所有横杆互相平行，6r机构l1、6r机构l3、6r机构l5、6r机构l7和6r机构l8保持一样，6r机构l2和6r机构l6保持一样，6r机构l4和6r机构l9保持一样；

10.一种飞机，其特征在于：所述飞机上安装有两个如权利要求1～9所述的可变形机翼，其中，两个所述可变形机翼分别安装在所述飞机的两个机翼上，且以所述飞机机身为轴线对称设置。

技术总结

本发明公开了一种可变形翼机构，涉及机翼技术领域。该机构由多个空间6R机构和连接机构耦合组成，形成双层折展结构，具备单一自由度。通过组网多个空间6R机构，可实现机翼后掠角、展长和翼弯三种模式的可调节，其中展长和翼弯可同步调整。本发明通过调整机翼后掠角来优化飞行器的气动布局与特性，满足宽速域的性能需求。同时，通过改变机翼的展长和翼弯，调整机翼面积和展弦比，从而根据不同飞行环境和任务，优化气动性能。该设计可有效提高飞行器的升阻比，缩短起降距离，延长续航时间，提升飞行速度，并具备减轻飞机总重和增加航程的优势。

技术研发信息

技术研发人员：刘凯,马浩,张强,刘婧芳,许佳怡

受保护的技术使用者：北京工业大学

技术研发日：

技术公布日：2025/2/10