[发明专利]一种基于齿轮五杆机构驱动的机翼前缘变弯度机构

说明书

本发明公开了一种基于齿轮五杆机构驱动的机翼前缘变弯度机构，由支撑组件、驱动机构、传动机构、加载装置和蒙皮组成。支撑组件与飞机机翼中间结构连接；带有梯形桁条结构的复合材料蒙皮与变形翼前缘支撑立板相连接，复合材料蒙皮质量轻、强度高、驱动力小，且多次变形后不会产生疲劳。以传动机构为中心对称布置的两翼段；驱动机构采用齿轮五杆机构，机构与蒙皮为刚性连接方式，增强其飞行过程中变形翼的承载性能及稳定性。机翼前缘变弯度机构，可实现单电机控制多个翼段，且驱动机构沿蒙皮周向布置，降低其附加重量，可在飞行过程中随飞行条件调整翼型，适应复杂的飞行环境，提高飞机升阻比等综合性能。

技术领域

本发明涉及可变形机翼技术领域，具体地说，涉及一种基于齿轮五杆机构驱动的机翼前缘变弯度机构。

背景技术

飞行器的工作环境是连续变化的，传统的固定翼飞行器在大多数时候都无法达到最优气动外形。其与固定翼相比，变形翼通过在飞行过程中改变翼型对飞行器各个性能进行补偿，有效地改善了飞行器的气动性能，能够实现飞行过程中飞行参数的连续动态变化。由于变形飞行器巨大的应用前景，美国国家航空航天局(NASA)、欧空局等研究机构都进行了大量研究工作，且获得了研究成果。其中，欧盟在SARISTU项目中提出“一种变弯度机翼前缘”(Shea J J.Smart structures and materials[Book Review][J].IEEE ElectricalInsulation Magazine,2000,16(2):37-37)，该机翼前缘包括一根驱动杆、蒙皮、两根两端为活动铰链的支撑杆及驱动机构，支撑杆连接于前缘蒙皮及驱动杆。机构驱动原理简单，但实际应用时整体装置显笨重，在飞行条件变化时由活动支撑杆组成的变形结构保型能力明显不足。中国发明专利CN107628229A“一种桁架式机翼前缘连续变弯度结构”，该变弯度结构使用记忆合金杆件来实现变形的方式操作困难，且机翼变形后的回复能力还有待研究。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服现有技术变形翼承载性能低，保型能力差以及变形后可靠性不高的问题；本发明提出一种基于齿轮五杆机构驱动的机翼前缘变弯度机构，该前缘变弯度机构可实现单电机控制多个翼段，且驱动机构沿蒙皮周向布置，降低其附加重量，可在飞行过程中随飞行条件调整翼型，适应复杂的飞行环境，提高飞机升阻比综合性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括支撑组件、驱动机构、传动机构、加载装置和蒙皮，其特征在于所述支撑组件包括支撑立板、以齿轮轴上的齿轮为中心对称设置的第一侧支板、第二侧支板、沿蜗轮两侧对称布置的第一固定板、第二固定板，齿轮左轴承、齿轮右轴承、第一轴承端盖、第二轴承端盖；第一侧支板、第二侧支板的上下端部凸耳通孔与支撑立板上对应的连接孔通过螺栓连接，第一固定板、第二固定板的上端部凸耳通孔、中间部位凸耳通孔、下端部凸耳通孔与支撑立板上对应的连接孔通过螺栓连接，第一轴承端盖、第二轴承端盖和配套齿轮左轴承、齿轮右轴承与第一固定板、第二固定板，第一侧支板、第二侧支板同轴心配合安装；

所述驱动机构包括不完全齿轮、第一连杆、第一支杆、第二支杆、第二连杆、第四连杆、第三连杆和第一齿轮轴、第二齿轮轴，不完全齿轮与第一连杆固连成齿轮杆，第一连杆一端插入不完全齿轮上的安装槽中，通过对应的通孔与不完全齿轮固连，第一连杆上侧带有铰链孔与蒙皮梯形槽上的连接孔铰接，铰链孔对称布置且与第二连杆铰接，齿轮杆一端与支撑组件铰接，另一端与第二连杆铰接，第二连杆另一端与第三连杆铰接，第三连杆另一端与第四连杆铰接，第四连杆另一端与支撑组件铰接，齿轮杆、第四连杆齿轮端分别与第一齿轮轴、第二齿轮轴上的齿轮啮合，第一齿轮轴、第二齿轮轴中间的齿轮位于第一固定板、第二固定板之间；齿轮左轴承、齿轮右轴承通过第一齿轮轴、第二齿轮轴上齿轮两侧的轴肩固定，通过中间齿轮将五杆机构封闭连接，使机构变为单自由度；

所述传动机构包括蜗轮、蜗杆、蜗杆轴承下端盖、蜗杆轴承上端盖、蜗杆上轴承和蜗杆下轴承；蜗轮为带有花键轴的扇形结构，蜗轮通过花键轴与第一齿轮轴、第二齿轮轴带有相应键槽的一端连接，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端分别有蜗杆上轴承、蜗杆下轴承和蜗杆轴承下端盖、蜗杆轴承上端盖，蜗杆轴承下端盖、蜗杆轴承上端盖与支撑立板固连；