[发明专利]一种变截面空气舵

说明书

本发明提供了一种变截面空气舵，包括舵轴、根弦、下壳、上壳、前缘、梢弦、后缘和芯轴，所述的前缘、后缘、根弦和梢弦围合成空气舵的框架，所述的上壳和下壳覆盖在空气舵的上下表面；所述的芯轴与空气舵的舵轴同轴安装，穿过空气舵的根弦伸入空气舵内，芯轴伸入空气舵的部分为偏心凸轮结构，转动时撬动上壳或下壳，改变空气舵截面外形。本发明可以使空气舵在不改变后略角方面和面积时，因空气舵截面外形的改变而改变升力，升力的大小和方向由凸轮转角控制，使空气舵的控制能力更强。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，是一种在控制运动下能为飞行器提供附加空气舵动力和控制力矩的空气舵。

背景技术

当前，民用和军事领域都对飞行器提出了更高的要求。外形固定的空气舵在执行多种任务及在变化很大的飞行环境下工作时，难以始终保持良好性能。因此，结构可控变形技术得到了发展。

对于空气舵之类的舵翼结构而言，现有研究集中在改变舵翼的面积和后略角方面。通常改变空气舵的面积和后略角是改变空气舵性能最直接和最有效的方法。通过“长出/展开”或“收进”舵翼实现在超声速弹道飞行时低阻力，在机动变轨或亚声速飞行时高机动性，能够有效地提高飞行器的飞行速度和射程，可以实现跨声速平滑转换和大机动变轨，进而提高飞行器的生存能力和效率。其实现方式主要通过可变形结构材料来完成，主要包括磁致伸缩材料、形状记忆合金、压电陶瓷、高分子聚合物和电磁流变材料等。

目前变结构空气舵没有变截面方式的应用，通常认为改变面积和后略角更为直接和有效。但是不同的产品有不同层次的需求，在舵面积和后略角不变的情况，改变截面是改变空气舵性能的一种有效方式。改变空气舵截面的外形，不仅可以改变空气舵升力和阻力的比值，还可以改变升力的方向。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种变截面空气舵，通过变截面方式改善飞行器的空气动力特性，以及适应多种任务。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变截面空气舵，包括舵轴、根弦、下壳、上壳、前缘、梢弦、后缘和芯轴。

所述的前缘、后缘、根弦和梢弦围合成空气舵的框架，所述的上壳和下壳覆盖在空气舵的上下表面；所述的芯轴与空气舵的舵轴同轴安装，穿过空气舵的根弦伸入空气舵内，芯轴伸入空气舵的部分为偏心凸轮结构，转动时撬动上壳或下壳，改变空气舵截面外形。

所述前缘的材料为高温合金GH3044；所述上壳、下壳、根弦、梢弦及后缘的材料选择低碳奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N；所述舵轴及芯轴的材料选择马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr15Ni5Cu4Nb。

所述的上壳和下壳与空气舵的框架的连接处均为长圆孔结构，框架上的销子穿过长圆孔，上壳和下壳在芯轴的撬动下相对框架移动。

所述的芯轴与舵轴通过一对滑动轴承连接。

所述滑动轴承的材料为具有化学镀镍磷层的低合金钢30CrMnSi。

所述的前缘、后缘为楔形壳体，大端朝向芯轴，且分别在大端通过加装前腹板或后腹板增强结构稳定性。

所述前后腹板的材料选择马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr15Ni5Cu4Nb。

所述的上壳和下壳均布置有若干加强筋，并在靠近芯轴处减弱。

所述加强筋的材料选择马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr15Ni5Cu4Nb。

所述的偏心凸轮处于初始位置时，所述的上壳和下壳形状对称，不产生升力。

本发明的有益效果是：可以使空气舵在不改变后略角方面和面积时，因空气舵截面外形的改变，改变升力。因截面外形改变而产生的升力的大小和方向由凸轮转角控制，使空气舵的控制能力更强。