[实用新型]可变体的仿生尾翼

说明书

可变体的仿生尾翼，由尾翼左旋臂1和尾翼右旋臂2确定尾翼的左右边界，刚性尾翼边条3确定尾翼上边界，柔性尾翼边条4确定尾翼下边界；尾翼左旋臂1通过第三球铰12与机身相连，尾翼右旋臂2通过第七球铰16与机身相连；边界内采用弹性蒙皮5填充；左俯仰作动器6的伸长或缩短运动控制左旋臂1的俯仰运动，右俯仰作动器7的伸长或缩短运动控制右旋臂2的俯仰运动；左偏航作动器8的伸长或缩短运动控制左旋臂1的偏航运动，右偏航作动器9的伸长或缩短运动控制右旋臂2的偏航运动。

技术领域

本实用新型涉及飞行器尾翼。

背景技术

目前，公知的飞行器尾翼包括平尾尾翼、垂尾尾翼，也有少数先进战机采用V型尾翼等，对尾翼的控制采用部分或全部转动，上述控制形式单一且不能大幅度地改变尾翼形状和扭转，对全机俯仰力矩系数、滚转力矩系数和偏航力矩系数改变小，机动能力低。

自然界中的鸟类能够灵活控制尾羽控制深失速状态和低阻力状态的自由切换，实现瞬间减速和高速滑行；亦可以精细控制尾羽以改变滚转力矩和偏航力矩，实现在复杂风况下稳定飞行。尾羽的上述功能依靠的是自身独特的生理结构对尾羽的多自由度控制，实现尾羽的变体飞行将使得机翼具有极高的灵活性和机动性。

与自然界中鸟类相比，现有飞行器尾翼控制形式单一、尾翼形状和扭转角改变幅度小，提供给全机俯仰力矩系数、滚转力矩系数和偏航力矩系数偏低，最终导致对深失速状态控制能力差和机动能力低。

借鉴鸟类的尾羽生理构造和功能，进行变体尾翼的仿生设计将会是提高飞行器机动能力的的有效手段。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提供一种仿生变体尾翼及其设计方法。

一种可变体的仿生尾翼，其特征在于：由尾翼左旋臂1和尾翼右旋臂2确定尾翼的左右边界，刚性尾翼边条3确定尾翼上边界，柔性尾翼边条4确定尾翼下边界；尾翼左旋臂1通过第三球铰12与机身相连，尾翼右旋臂2通过第七球铰16与机身相连；边界内采用弹性蒙皮5填充；左俯仰作动器6的伸长或缩短运动控制左旋臂1的俯仰运动，右俯仰作动器7的伸长或缩短运动控制右旋臂2的俯仰运动；左偏航作动器8的伸长或缩短运动控制左旋臂1的偏航运动，右偏航作动器9的伸长或缩短运动控制右旋臂2的偏航运动；左俯仰作动器6 两端通过第一球铰10和第四球铰13分别与左旋臂和机身相连，右俯仰作动器 7两端通过第五球铰14和第八球铰17分别与右旋臂和机身相连；左偏航作动器8两端通过第二球铰11和第九球铰18分别与左旋臂1和刚性尾翼边条3相连，右偏航作动器9两端通过第六球铰15和第十球铰19分别与右旋臂2和刚性尾翼边条3相连。

本实用新型对自然界中的飞行生物飞行时尾羽动作的研究，仿生出尾翼左旋臂、尾翼右旋臂、尾翼左作动装置、尾翼右作动装置、可变形蒙皮。其中尾翼左旋臂用于固定尾翼左侧外形，配合尾翼左作动装置可改变左旋臂的俯仰角和偏航角；右旋臂用于固定尾翼右侧外形，配合尾翼右作动装置可改变右旋臂的俯仰角和偏航角；蒙皮连续分布于左旋臂和右旋臂之间，并与左右旋臂协同变形，用以承载空气动力；蒙皮跟随左右旋臂运动，左旋臂运动受左作动装置控制，右旋臂运动受右作动装置控制。

本实用新型的左右旋臂的协同运动可连续改变尾翼形状，左右旋臂同时向下偏转时尾翼下压，用以改变俯仰力矩；左右旋臂同时向上偏转时尾翼上翘，用以改变俯仰力矩；左右旋臂分别向上和向下运动时尾翼扭转，用以改变滚转力矩；左右旋臂分别向两侧运动时，尾翼张开或收拢，用以改变尾翼平面形状和面积；左右旋臂同时向左(右)运动时，尾翼向左(右)偏转，用以改变偏航力矩。

变体机构设计以具有优秀机动飞行能力的鸽子翅膀为母本，采用三维扫描方法获得尾羽结构，依据主要尾羽功能和主要尺寸设计了尾翼变体机构，结构示意图如图3所示。

可变体的仿生尾翼的设计方法，包括如下步骤：