[实用新型]一种仿生柔性变形机翼

说明书

一种仿生柔性变形机翼，包括机翼骨架、机翼蒙皮、隔热层、固定装置、温度控制系统以及连接装置，骨架包括横向骨架和纵向骨架。机翼蒙皮整体成型，用胶黏剂黏贴在机翼骨架上。纵向骨架由形状记忆合金制成，横向骨架和纵向骨架相嵌处通过隔热层进行隔热。纵向骨架采用形状记忆合金，每组形状记忆合金训练有不同的形状记忆，能够在电热激励下实现既定赋形后的主动驱动变形。在飞行过程中，温度控制系统调节纵向骨架温度，控制两组参数不同的形状记忆合金分别发生向上变形或向下变形，带动机翼向上变形或者向下变形，达到飞行目的。本实用新型在无动力装置条件下可实现机翼向上或者向下变形，精简机翼结构，减轻机翼重量，提高飞机的飞行性能。

技术领域

本实用新型属于可变形无人机结构领域，涉及一种仿生柔性变形机翼。

背景技术

从19世纪80年代，机翼结构的相关研究被全世界的诸多团队广泛开展。从最初的无铰链弯曲的概念已经发展到了飞行器大规模变形的研究。机翼的主要作用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，它还起一定的稳定和操纵作用。传统固定翼飞机依靠机翼前缘和后缘的活动控制机翼升力或阻力的分布，以达到增加升力或改变飞机飞行姿态的目的。传统机翼为实现飞机飞行姿态的改变，需要活动翼面有各种前后缘增升装置、副翼、扰流片、减速板、升降副翼等机构，机翼各部件之间依靠传统机械传动方式控制机翼工作状态，结构复杂。同时，传统机翼在超高速飞行过程中会产生较大的振动噪声和较大飞行阻力，降低了飞机的使用寿命。并且机翼功能的增加，不可避免增加了机翼构件数量，增加了飞机重量，从另一方面增大了飞机飞行阻力，造成能源浪费和环境污染，增加飞机的制造成本。在一些小型固定翼无人机上，为减小制造难度，通常把机翼设计为一个固定装置，这样虽然能降低制造飞机的难度，但飞机性能受到限制，无法达到一定的飞行目的。

随着航空事业的发展，人们要求飞机具有更优异的飞行性能和操控性能，传统机翼的性能已经很难实现技术突破，在很大程度上限制了飞机性能的提升。

综观上述无人机机翼的结构特征和作业特性，急需一种噪音小、性能更优的非机械传动方式驱动的无人机柔性机翼。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够优化机翼性能，在无机械动力驱动条件下实现机翼上下摆动的仿生柔性变形机翼。

本实用新型的结构是受到鸟翼的翅膀结构的启发而实用新型的。鸟类的飞行主要得益于它灵活有力的翅膀和柔性较好的羽毛，通过翅膀的摆动形成气流，气流的反作用产生向上或者向下的空气动力，实现鸟类向上或者向下飞行。鸟之所以能在大风中飞行，主要是因为他们的翅膀可以随时随地变形以适应各种环境。本实用新型对鸟类的这种飞行特性进行仿生设计，设计中，模仿鸟类的骨骼制成柔性机翼的骨架，模仿鸟类轻质的羽毛制成柔性机翼的蒙皮。本实用新型中刚性骨架材料采用形状记忆合金，能够在电热激励下实现既定赋形后的主动驱动变形，采用聚醚醚酮、聚氨酯、环氧树脂及其复合的柔性高分子材料制成机翼蒙皮，其一方面能够满足无人机机翼在飞行条件下承载的力学性能要求，另一方面能够在刚性骨架的变形驱动下完成被动变性的要求。

本实用新型包括第一横向骨架、第二横向骨架、第三横向骨架、第四横向骨架、A组纵向骨架、B组纵向骨架、隔热层、机翼蒙皮、连接装置、固定装置、A组温度控制系统、B组温度控制系统；

第一横向骨架1、第二横向骨架、第三横向骨架和第四横向骨架从内至外间隔分布，A组纵向骨架和B组纵向骨架间隔分布，A组纵向骨架和B组纵向骨架均以嵌入的方式穿过第一横向骨架、第二横向骨架、第三横向骨架和第四横向骨架契合在一起，第一横向骨架、第二横向骨架、第三横向骨架、第四横向骨架与A组纵向骨架、B组纵向骨架之间采用隔热层进行隔热，契合处采用隔热层进行隔热，防止纵向骨架之间通过横向骨架进行传热，以能够达到在电热激励下实现既定赋形后的主动驱动向上或者向下变形的目的，隔热层用于避免两组纵向骨架在形状变形过程中温度的相互影响。

A组纵向骨架和B组纵向骨架通过连接装置分别插入到A组温度控制系统和B组温度控制系统中，用固定装置固定。