可变形机翼及飞机

1.本技术涉及机翼技术领域，尤其涉及一种可变形机翼及飞机。


背景技术：

2.机翼是飞机产生升力的主要部件，机翼的尺寸和形状对飞机的升力和操控有着重要的影响。
3.现有的飞机在飞行过程，无论飞行速度、高度和负载如何发生改变，机翼的尺寸和形状均保持基本不变，不能根据实际操控和升力需要来调整机翼的尺寸与形状。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种可变形机翼及飞机，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。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种可变形机翼，所述可变形机翼包括蒙皮，以及安装于所述蒙皮内的变形机构；所述变形机构包括导轨、至少一根拉杆和多根形状记忆合金丝；所述拉杆的一端滑动设置于所述导轨内，所述拉杆的另一端与所述蒙皮连接；所述形状记忆合金丝的一端连接于所述导轨，被配置为在通电时驱动所述导轨转动，使所述拉杆在自身长度方向移动。
6.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述导轨包括至少一个所述转动部，且所述转动部包括依次连接的第一导向段、第二导向段和第三导向段；所述第二导向段相对于所述第一导向段在第一方向呈钝角弯折，所述第三导向段相对于所述第二导向段在第一方向呈锐角弯折。
7.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述可变形机翼包括两根分别位于所述转动部两侧的所述形状记忆合金丝；其中一根所述形状记忆合金丝与所述转动部的所述第一导向段连接，另一根所述形状记忆合金丝与同一所述转动部的所述第二导向段连接。
8.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述变形机构包括两根所述拉杆，所述导轨包括两个同轴设置的所述转动部；两个所述转动部的所述第三导向段连接，两个所述转动部均与所述形状记忆合金丝连接，被配置为在所述形状记忆合金丝的驱动下同时转动；两根所述拉杆的一端分别滑动设置于两个所述转动部。
9.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述拉杆包括依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段与所述第三连接段平行设置；所述第一连接段的自由端滑动设置于所述转动部内，所述第三连接段的自由端连接于所述蒙皮。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述蒙皮包括沿机翼长度方向设置的多个蒙皮连接段，相邻两个所述蒙皮连接段之间滑动连接；所述拉杆沿所述机翼的长度方向设置。
11.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述拉杆沿所述机翼的宽度方向设置。
12.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述变形机构还包括壳体，所述导轨和
多根所述形状记忆合金丝位于所述壳体内；所述导轨与所述壳体的内壁转动连接，多根所述形状记忆合金丝的远离所述导轨的端部与所述壳体的内壁连接。
13.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述变形机构还包括套筒，所述套筒的一端连接于所述壳体；所述拉杆穿过所述套筒。
14.第二方面，本技术实施例提供了一种飞机，所述飞机包括至少一个如第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所述的可变形机翼。
15.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
16.本技术实施例提供了一种可变形机翼，在需要改变尺寸或形状时，对形状记忆合金丝通电使形状记忆合金发热变形，形状记忆合金丝带动导轨转动，与导轨连接的拉杆在自身长度方向移动，进而带动蒙皮移动或变形，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。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的可变形机翼的结构示意图；
19.图2为图1所示的可变形机翼缩短后的结构示意图；
20.图3为本技术实施例提供的两个蒙皮连接段的连接示意图；
21.图4为本技术实施例提供的变形机构的结构示意图；
22.图5为图4所示的变形机构动作后的结构示意图；
23.图6为本技术实施例提供的导轨的结构示意图；
24.图7为本技术实施例提供的拉杆的结构示意图。
25.附图标记：1-蒙皮；11-第一蒙皮连接段；12-第二蒙皮连接段；13-第三蒙皮连接段；2-变形机构；21-导轨；211-转动部；2111-第一导向段；2112-第二导向段；2113-第三导向段；22-拉杆；221-第一连接段；2211-滑动轴；222-第二连接段；223-第三连接段；23a、23b、23c、23d-形状记忆合金丝；24-壳体；25-套筒；26-转轴。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相
连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
28.本技术实施例提供了一种可变形机翼，请一并参照图1至图7所示。其中，图1至图5中示出本技术实施例的坐标系；x方向为与机身垂直并从机身指向左侧的方向，y方向为从机头至机尾方向，z方向为飞机的高度方向。
29.本技术实施例提供的可变形机翼包括蒙皮1，以及安装于蒙皮1内的变形机构2。图4和图5示出了该变形机构2的具体结构，该变形机构2包括导轨21、至少一根拉杆22和多根形状记忆合金丝23。
30.拉杆22的一端滑动设置于导轨21内。具体地，拉杆22的一端设置有伸入导轨21内的滑动轴2211，导轨21在转动时通过滑动轴2211带动拉杆22移动。拉杆22的另一端与蒙皮1连接。具体地，拉杆22的另一端可以直接与蒙皮1连接，也可以通过翼梁或翼肋等部件与蒙皮1间接连接。若拉杆22与蒙皮1直接连接，可以采用焊接或铆接等连接方式；若拉杆22通过翼梁或翼肋等部件与蒙皮1间接连接，可以采用焊接、铆接或螺栓连接等连接方式。
31.形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d的一端连接于导轨21，被配置为在通电时驱动导轨21转动，使拉杆22在自身长度方向移动。具体地，形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d在通电时产生热量，根据热-力耦合循环变形规律，通过控制对形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d所通的电流实现对其加热量的精确控制，使形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d达到奥氏体相结束温度，此时，形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d相变为纯奥氏体相，整体缩短为纯奥氏体相时的长度。该可变形机翼具有多根形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d，通过对不同的形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d通电使导轨21沿不同方向转动，进而使与导轨21滑动连接的拉杆22实现在自身长度方向的往复移动。
32.示例性地，图4和图5所示的变形机构2具有两根拉杆22，当导轨21在形状记忆合金丝23的带动下发生转动时，两根拉杆22相互靠近或远离，两根拉杆22同时带动蒙皮1，使机翼发生尺寸和形状的改变。当然，该变形机构2中也可以仅具有一根拉杆22，当导轨21在形状记忆合金丝23的带动下发生转动时，一根拉杆22带动蒙皮1，使机翼发生尺寸和形状的改变。
33.本技术实施例中的形状记忆合金丝23能够带动导轨21转动，与导轨21连接的拉杆22在自身长度方向移动，进而带动蒙皮1移动或变形，使机翼能够根据飞机的飞行状态改变尺寸和形状。并且，在飞机停机时，可以通过缩小机翼尺寸来减小飞机占用面积。
34.示例性地，图6提供了导轨21的一种具体结构形式。导轨21包括至少一个转动部211，并且转动部211包括依次连接的第一导向段2111、第二导向段2112和第三导向段2113。具体地，第二导向段2112相对于第一导向段2111在第一方向呈钝角弯折，第三导向段2113相对于第二导向段2112在第一方向呈锐角弯折。
35.上述的具体结构使转动部211在转动时能够占用较少的空间，并且使转动部211能够转动较小角度带动拉杆22产生较大的位移。
36.具体地，本技术实施例提供的转动部211为一体结构，即第一导向段2111与第二导向段2112一体连接，第二导向段2112与第三导向段2113一体连接。一体结构的转动部211使拉杆22的端部能顺畅地通过第一导向段2111与第二导向段2112的连接处，以及第二导向段2112与第三导向段2113的连接处。
37.当该变形机构2包括两根拉杆22时，导轨21包括两个同轴设置的转动部211。两个转动部211的第三导向段2113连接，导轨21整体呈z型。两个转动部211均与形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d连接，两个转动部211被配置为在形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d的驱动下同时转动。两根拉杆22的端部分别滑动设置于两个转动部211内。当变形机构2仅有一根拉杆22时，导轨21仅包括一个转动部211即可。
38.本技术实施例提供的可变形机翼包括两根分别位于转动部211两侧的形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d。其中一根形状记忆合金丝23a、23c与转动部211的第一导向段2111连接，另一根形状记忆合金丝23b、23d与同一转动部211的第二导向段2112连接。以图4和图5中所示的方向为例，当与转动部211的第一导向段2111连接的形状记忆合金丝23a、23c通电加热时，转动部211沿逆时针转动；当与转动部211的第二导向段2112连接的形状记忆合金丝23b、23d通电加热时，转动部211沿顺时针转动。
39.当导轨21包括两个转动部211时，可以在每个转动部211的两侧均设置形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d，也可以只在其中一个转动部211的两侧设置形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d。
40.图4和图5示出了变形机构2包括两根拉杆22，导轨21包括两个转动部211，每个转动部211的两侧均设置形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d的情况。当图4中的与第一导向段2111连接的两根形状记忆合金丝23a、23c通电时，两根形状记忆合金丝23a、23c缩短，带动两个转动部211逆时针转动，左侧拉杆22向右移动，右侧拉杆22向左移动，两根拉杆22相互远离，直至达到图5所示的状态。图5中的与第二导向段2112连接的两根形状合金丝23b、23d通电时，两根形状记忆合金丝2323b、23d缩短，带动两个转动部211顺时针转动，左侧拉杆22向右移动，右侧拉杆22向左移动，两根拉杆22相互靠近，直到达到图4所示状态。
41.当然，导轨21并不以图4至图6所示的具体结构为限制，导轨21还可以采用其他结构形式。比如，导轨21包括至少一个转动部211，转动部211呈圆弧形，转动部211的转轴26位于圆弧形的端部。
42.图7示出了拉杆22的一种具体结构，拉杆22包括依次连接的第一连接段221、第二连接段222和第三连接段223。第一连接段221与第三连接段223平行设置。第一连接段221的自由端滑动设置于转动部211内，第三连接段223的自由端连接于蒙皮1。具体地，拉杆22为一体结构，即第一连接段221与第二连接段222一体连接，第二连接段222与第三连接段223一体连接。拉杆22各部分之间也可以采用其他连接方式，比如第一连接段221与第二连接段222焊接，第二连接段222与第三连接段223焊接。
43.当变形机构2包括两根拉杆22时，两根拉杆22的第一连接段平行，两根拉杆22的第三连接段223的位移路径重合。两根拉杆22在相互靠近时，两根拉杆22的第一连接段221不发生相互干涉，进而使每根拉杆22能够具有较大的位移行程，进而能够带动蒙皮1产生较大的尺寸和形状的改变。
44.拉杆22也可以采用图7以外的其他结构。比如，拉杆22为一根直杆；为避免两根拉杆22在位移时发生相互干涉，将两根拉杆22平行设置，使两根拉杆22的位移路径不重合。
45.如图1至图3所示，蒙皮1包括沿机翼长度方向设置的多个蒙皮1连接段，相邻的两个蒙皮1连接段之间滑动连接，拉杆22沿机翼的长度方向设置。示例性地，图1和图2所示的机翼中蒙皮1包括三个蒙皮连接段，即蒙皮1包括第一蒙皮连接段11、第二蒙皮连接段12和
第三蒙连接段13，第一蒙皮连接段11与第二蒙皮连接段12之间滑动连接，第二蒙皮连接段12与第三蒙皮连接段13之间滑动连接。
46.当变形机构2的拉杆22拉动两个蒙皮连接段相互靠近时，机翼的长度减小，机翼由图1所示状态变为图2所示状态。当变形机构2的拉杆22推动两个蒙皮1连接段相互远离时，机翼的长度增大，机翼由图2所示状态变为图1所示状态。
47.具体地，以图4和图5所示的变形机构2具体结构，来说明变形机构2改变机翼长度的工作过程。当需要机翼的长度增大时，对与第一导向段2111连接的两根形状记忆合金丝23a、23c进行通电，两根形状记忆合金丝23a、23c缩短，带动导轨21逆时针转动，两根拉杆22相互远离，进而推动相邻的两个蒙皮1连接段相互远离，使机翼的长度增大。当需要机翼的长度缩小时，对与第二导向段2112连接的两根形状记忆合金丝23b、23d进行通电，两根形状记忆合金丝23b、23d缩短，带动导轨21顺时针转动，两根拉杆22相互靠近，进而拉动相邻的两个蒙皮连接段相互靠近，使机翼的长度减小。
48.示例性地，图3中提供了第一蒙皮连接段11与第二蒙皮连接段12之间实现滑动连接的具体结构。第一蒙皮连接段11的靠近第二蒙皮连接段12的位置处设置为双层结构，第二蒙皮连接段12部分插入双层结构之间。当拉杆22在自身长度方向移动时，拉杆22带动第一蒙皮连接段11和第二蒙皮连接段12移动，第二蒙皮连接段12插入第一蒙皮连接段11的双层结构的长度改变，进使机翼的整体长度发生改变。
49.此外，拉杆22也可以沿机翼的宽度方向设置。拉杆22在自身长度方向移动时，带动机翼的截面形状发生改变，进而影响飞机的升力。
50.如图4和图5所示，本技术实施例中的变形机构2还包括壳体24，导轨21和多根形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d位于壳体24内，并且导轨21与壳体24的内壁转动连接，多根形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d的远离导轨21的端部与壳体24的内壁连接。具体地，形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d与壳体24的内壁之间具体采用焊接、铆接等连接方式，导轨21通过转轴26连接于壳体24的内壁。
51.壳体24保护了其内部的导轨21和多根形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d。在将变形机构2安装于机翼内时，只需固定壳体24，不需要为导轨21和形状记忆合金丝23a、23b、23c、23d设置安装位置。
52.继续参照图4和图5所示，变形机构2还包括套筒25，套筒25的一端连接于壳体24。拉杆22穿过套筒25。套筒25保护了拉杆22位于壳体24外的部分。进一步地，在图4和图5所示的套筒25中，其内部设置有滚轮，滚轮与拉杆22接触，对拉杆22起到支撑和引导作用。
53.本技术实施例还提供了一种飞机，飞机包括至少一个本技术实施例上述的可变形机翼。该飞机在飞行过程中可以根据飞行速度、高度和负载调整机翼尺寸和形状，使飞机具有更好的操控性能。
54.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
55.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。

技术特征：
1.一种可变形机翼，其特征在于，包括蒙皮，以及安装于所述蒙皮内的变形机构；所述变形机构包括导轨、至少一根拉杆和多根形状记忆合金丝；所述拉杆的一端滑动设置于所述导轨内，所述拉杆的另一端与所述蒙皮连接；所述形状记忆合金丝的一端连接于所述导轨，被配置为在通电时驱动所述导轨转动，使所述拉杆在自身长度方向移动。2.根据权利要求1所述的可变形机翼，其特征在于，所述导轨包括至少一个所述转动部，且所述转动部包括依次连接的第一导向段、第二导向段和第三导向段；所述第二导向段相对于所述第一导向段在第一方向呈钝角弯折，所述第三导向段相对于所述第二导向段在第一方向呈锐角弯折。3.根据权利要求2所述的可变形机翼，其特征在于，包括两根分别位于所述转动部两侧的所述形状记忆合金丝；其中一根所述形状记忆合金丝与所述转动部的所述第一导向段连接，另一根所述形状记忆合金丝与同一所述转动部的所述第二导向段连接。4.根据权利要求2或3所述的可变形机翼，其特征在于，所述变形机构包括两根所述拉杆，所述导轨包括两个同轴设置的所述转动部；两个所述转动部的所述第三导向段连接，两个所述转动部均与所述形状记忆合金丝连接，被配置为在所述形状记忆合金丝的驱动下同时转动；两根所述拉杆的一端分别滑动设置于两个所述转动部。5.根据权利要求4所述的可变形机翼，其特征在于，所述拉杆包括依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段与所述第三连接段平行设置；所述第一连接段的自由端滑动设置于所述转动部内，所述第三连接段的自由端连接于所述蒙皮。6.根据权利要求1所述的可变形机翼，其特征在于，所述蒙皮包括沿机翼长度方向设置的多个蒙皮连接段，相邻两个所述蒙皮连接段之间滑动连接；所述拉杆沿所述机翼的长度方向设置。7.根据权利要求1或6所述的可变形机翼，其特征在于，所述拉杆沿所述机翼的宽度方向设置。8.根据权利要求1所述的可变形机翼，其特征在于，所述变形机构还包括壳体，所述导轨和多根所述形状记忆合金丝位于所述壳体内；所述导轨与所述壳体的内壁转动连接，多根所述形状记忆合金丝的远离所述导轨的端部与所述壳体的内壁连接。9.根据权利要求8所述的可变形机翼，其特征在于，所述变形机构还包括套筒，所述套筒的一端连接于所述壳体；所述拉杆穿过所述套筒。10.一种飞机，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的可变形机翼。

技术总结
本申请公开了一种可变形机翼及飞机，涉及机翼技术领域，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。该可变形机翼包括蒙皮，以及安装于蒙皮内的变形机构；变形机构包括导轨、至少一根拉杆和多根形状记忆合金丝；拉杆的一端滑动设置于导轨内，拉杆的另一端与蒙皮连接；形状记忆合金丝的一端连接于导轨，被配置为在通电时驱动导轨转动，使拉杆在自身长度方向移动。该飞机包括至少一个上述的可变形机翼。该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。通过缩小机翼尺寸来减小飞机占用面积。通过缩小机翼尺寸来减小飞机占用面积。


技术研发人员：张少斌 秦康伟 杜晨阳 白曦尧 张爱蒙 李春
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/6/27