一种用于变体飞机的大变形蒙皮的制作方法

1.本发明涉及变体飞机结构设计技术领域，具体涉及一种用于变体飞机的大变形蒙皮。


背景技术：

2.变体飞机是一种多形态飞机，一般通过飞机形态和形体的变化，特别是机翼结构形状的改变(包括前缘变形、后缘变形、机翼偏转等)，最大限度的适应飞行环境的不断变化，在大空域范围内获得良好的飞行性能(包括结构、气动、升力、隐身等)，突破固定翼飞机存在的一些固有限制。近年来，变体飞机的研究成为飞机研究的热门内容。国内外都进行了积极的探索，取得了不少的进展，但也面临着居多的困难。
3.飞机的变体，有各种各样的类型，但主要类型有机翼的前缘变体和后缘变体。不同各种类型变体都涉及到以下几个关键技术。大变形蒙皮技术、高效的集中或分布式驱动技术、自动化的感知与控制技术和前述技术的集成技术。其中，大变形柔性蒙皮作为机翼前缘和后缘变体关键部分，不仅应具有大变形能力，同时要有承受飞行过程中的气动载荷的能力。
4.常规的飞机蒙皮材料多为金属或复合材料层合板，其弹性变形能力通常不超过1％，不能满足变体飞机对蒙皮的设计需求，而一些具有大变形的材料，包括橡胶、硅橡胶等，虽然具有大变形能力，但承载能力不够，而且橡胶材料对环境的老化和光化性能不足。因此，要设计一种既满足大变形要求，又能满足承载能力的大变形蒙皮具有较大的挑战。
5.因此，发明人提供了一种用于变体飞机的大变形蒙皮。


技术实现要素：

6.(1)要解决的技术问题
7.本发明实施例提供了一种用于变体飞机的大变形蒙皮，解决了现有的变体飞机不能同时满足大变形及高承载要求的技术问题。
8.(2)技术方案
9.本发明提供了一种用于变体飞机的大变形蒙皮，包括上平板、方波板、半圆形管件、弹性元件和导轨，所述半圆形管件、所述弹性元件及所述导轨安装于所述上平板与所述方波板组成的蒙皮结构的腔体内部；其中，
10.所述弹性元件设于所述导轨内且沿所述导轨进行伸缩运动，所述弹性元件的一端与所述半圆形管件连接，所述弹性元件的另一端固定于所述方波板的凹槽内，所述半圆形管件与所述上平板的内表面抵接。
11.进一步地，所述上平板与所述半圆形管件的接触位置处为圆角。
12.进一步地，所述方波板的拐角处为圆角。
13.进一步地，所述方波板的凸起部与凹陷部的宽度比为1:2。
14.进一步地，所述半圆形管件的截面为半圆形，底端面为平面。
15.进一步地，多个所述半圆形管件沿所述上平板的长度方向依次间隔设置。
16.进一步地，所述弹性元件为弹簧。
17.进一步地，所述导轨为u型板件，所述弹性元件放置于所述u型板件的开口内。
18.进一步地，所述导轨的一端固定于所述方波板的凹槽底部。
19.进一步地，所述上平板及所述方波板的材质均为金属或复合材料。
20.(3)有益效果
21.综上，本发明通过利用方波板的方形槽易于扩展的特性，在承载条件下，实现蒙皮上下弯曲时需要的大变形，利用弹性元件的弹性和半圆形管件实现对方形槽开口的实时填充，保障大变形状态下蒙皮的相对的光滑连续性；利用弹性元件对间隙位置的载荷承担，实现大变形蒙皮结构的承载。该蒙皮既实现了大变形需要的大变形和承载的功能需求，又保证了结构的稳定和可靠性，为大变形蒙皮的工程应用提供了坚实的基础。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅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。
23.图1是本发明实施例提供的一种用于变体飞机的大变形蒙皮的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的一种用于变体飞机的大变形蒙皮的下弯形变的结构示意图；
25.图3是本发明实施例提供的一种用于变体飞机的大变形蒙皮的上弯形变的结构示意图。
26.图中：
27.1-上平板；2-方波板；3-半圆形管件；4-弹性元件；5-导轨。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本技术。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。
31.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.图1是本发明实施例提供的一种用于变体飞机的大变形蒙皮的结构示意图，如图1-3所示，该大变形蒙皮可以包括上平板1、方波板2、半圆形管件3、弹性元件4和导轨5，半圆形管件3、弹性元件4及导轨5安装于上平板1与方波板2组成的蒙皮结构的腔体内部；弹性元件4设于导轨5内且沿导轨5进行伸缩运动，弹性元件4的一端与半圆形管件3连接，弹性元件4的另一端固定于方波板2的凹槽内，半圆形管件3与上平板1的内表面抵接。
33.在上述实施方式中，利用弹性元件4的弹性和半圆形管件3实现对方形槽开口的实时填充，保障大变形状态下蒙皮的相对的光滑连续性；利用弹性元件4对间隙位置的载荷承担，实现大变形蒙皮结构的承载。该蒙皮既实现了大变形需要的大变形和承载的功能需求，又保证了蒙皮结构的稳定和可靠性。
34.具体地，采用2024-t351材料制造上平板1和方波板2，上平板1的宽为142mm，厚度为2mm。方波板2为方形波纹结构，凸起部分宽60mm、凹陷部分宽120mm，凸起部分与凹陷部分的宽度比设计为1:2能够更好地控制形变。方波板2的高度100mm，方波板2的各拐角处设置r＝5mm的圆角。每段上平板1关于方波板2的凸起部分均对称，每段上平板1与半圆形管件3接触处需要设置r＝40mm的圆角，使其易于与半圆形管件3光滑连续相接。上平板1和方波板2通过焊接连接。
35.采用2024-t351材料制造半圆形管件3、弹性元件4及导轨5，半圆形管件3的截面上部为半圆形结构，直径为d＝80mm，底部为厚度为2mm的平板结构。弹性元件4为多段方形弹簧，相应的导轨5为多段方形板件，方形板件的厚度为2mm，方形板件的高度为35mm，弹性元件4置于导轨5中，弹性元件4的长度为70mm，弹性元件4的截面半径为1.5mm。
36.装配过程中，将半圆形管件3、弹性元件4及导轨5置于方波板2的凹槽中。实际使用中，可以将大变形蒙皮置于柔性蜂窝结构上，并通过螺栓与后缘梁缘条连接。
37.作为一种可选的实施方式，多个半圆形管件3沿上平板1的长度方向依次间隔设置。其中，通过半圆形管件3的设置能够使得整个蒙皮都能满足大变形和承载的需求。
38.作为一种可选的实施方式，弹性元件4为弹簧。其中，弹簧可以为多段方形弹簧或圆形弹簧，相应的导轨5可以为多段方程板件或圆形件，弹簧置于导轨5中，导轨5的长度为弹簧长度的一半。
39.作为一种可选的实施方式，导轨5为u型板件，弹性元件4放置于u型板件的开口内。其中，u型结构的导轨可以将放置在其中的弹性元件4进行水平方向的限位，使其仅仅发生长度方向的伸缩运动。
40.作为一种可选的实施方式，导轨5的一端固定于方波板2的凹槽底部。其中，对于导轨5的具体设置方式不做限定，只要能够满足对于弹性元件4的水平方向的限位即可。
41.作为一种可选的实施方式，上平板1及方波板2的材质均为金属或复合材料。其中，采用金属或复合材料材质的上平板1及方波板2是既能够大变形，又能够具有一定承载能力。
42.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，
这里省略对已知方法技术的详细描述。
43.以上仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，包括上平板(1)、方波板(2)、半圆形管件(3)、弹性元件(4)和导轨(5)，所述半圆形管件(3)、所述弹性元件(4)及所述导轨(5)安装于所述上平板(1)与所述方波板(2)组成的蒙皮结构的腔体内部；其中，所述弹性元件(4)设于所述导轨(5)内且沿所述导轨(5)进行伸缩运动，所述弹性元件(4)的一端与所述半圆形管件(3)连接，所述弹性元件(4)的另一端固定于所述方波板(2)的凹槽内，所述半圆形管件(3)与所述上平板(1)的内表面抵接。2.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述上平板(1)与所述半圆形管件(3)的接触位置处为圆角。3.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述方波板(2)的拐角处为圆角。4.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述方波板(2)的凸起部与凹陷部的宽度比为1:2。5.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述半圆形管件(3)的截面为半圆形，底端面为平面。6.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，多个所述半圆形管件(3)沿所述上平板(1)的长度方向依次间隔设置。7.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述弹性元件(4)为弹簧。8.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述导轨(5)为u型板件，所述弹性元件(4)放置于所述u型板件的开口内。9.根据权利要求1所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述导轨(5)的一端固定于所述方波板(2)的凹槽底部。10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于变体飞机的大变形蒙皮，其特征在于，所述上平板(1)及所述方波板(2)的材质均为金属或复合材料。

技术总结
本发明涉及变体飞机结构设计技术领域，具体涉及一种用于变体飞机的大变形蒙皮。其包括上平板、方波板、半圆形管件、弹性元件和导轨，半圆形管件、弹性元件及导轨安装于上平板与方波板组成的蒙皮结构的腔体内部；弹性元件设于导轨内且沿导轨进行伸缩运动，弹性元件的一端与半圆形管件连接，弹性元件的另一端固定于方波板的凹槽内，半圆形管件与上平板的内表面抵接。该用于变体飞机的大变形蒙皮的目的是解决现有的变体飞机不能同时满足大变形及高承载要求的问题。要求的问题。要求的问题。


技术研发人员：石庆华
受保护的技术使用者：中航复合材料有限责任公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/4/18