[发明专利]一种可变形机翼、飞行器及变形控制方法

说明书

本发明提出一种可变形机翼、飞行器及变形控制方法，包括组合翼和组合翼连接结构，组合翼通过组合翼连接结构安装在机身上，并实现组合翼展开和收缩。本发明通过特殊的组合翼结构，实现飞行器整体形态连续的机翼构型变形，适应超宽域飞行工况及不同的飞行任务。

技术领域

本发明涉及一种可变形机翼、飞行器及变形控制方法，属于空天飞行技术领域。

背景技术

随着人类对空间探索的不断深入，要求未来飞行器的空域、速域不断扩大，且能够实现多种飞行任务，即单架飞机完成地面低速起飞和着陆、高速突防、高超声速巡航、灵活机动等任务。在多任务飞行环境下，传统固定外形的飞行器难以始终保持良好飞行性能和操纵性能。

可变形飞行器其外形能够根据飞行任务、飞行环境发生改变，以不同的气动布局形式满足不同的需求，提升飞行器的飞行性能。机翼作为飞行器最重要的部分之一，机翼的变形设计是实现飞行器变形的关键。目前可变形机翼的研究主要针对中小尺度变形，如改变机翼截面形状、弦长或者前后缘，以实现流动控制和提高操纵性能。

专利CN201910684613.4(一种展向伸缩式变形机翼)提出通过伸缩结构，改变机翼的面积；专利CN201711299675.0(一种可变形机翼)提出通过改变机翼前后端迎角来改变机翼截面形状；专利CN201811315911.8(一种可变弦长和弯度的变形机翼)提出通过可变形翼肋改变机翼的弦长和弯度；专利CN202010859908.3(一种固定翼梁的可变后掠机翼)提出通过固定翼梁改变机翼后掠角、展长和翼展面积；专利CN201810937483.6(一种变形飞行器的机翼收缩折叠装置机翼)提出通过收缩折叠装置可收入机身内部，改变翼展和后掠角；专利CN201921408791.6(一种机翼、形变装置及飞机)提出通过气囊冲放气产生形变，使第一机翼发生变形，翼展和后掠角有一定变化。这些主要通过伸缩或者旋转的方式，实现机翼展长或者后掠角的变化，并未大尺度的改变机翼构型。

但对于未来超宽域飞行而言，不同速域下流场特性差异显著：低速时主要以附着流、旋涡流动为主要特征；超声速和高超声速时则受激波、膨胀波等复杂波系结构主导；当飞行速度进一步提高时，阻力特性逐渐成为飞行器设计的主要矛盾。因此，仅针对机翼截面的可变形机翼设计无法满足未来超宽域飞行需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能面对超宽域(Ma0～15+)的飞行工况、在有限的飞行器内部空间中，实现机翼连续的后掠角变化、改变机翼构型、兼顾不同飞行速域下升阻特性，实现飞行器的机动灵活高效飞行的可变形机翼、飞行器及变形控制方法。

本发明的技术解决方案：一种可变形机翼，包括组合翼和组合翼连接结构，组合翼通过组合翼连接结构安装在机身上，并实现组合翼展开和收缩；

所述的组合翼包括主动后翼、随动前翼和伸缩重叠翼，主动后翼、随动前翼和伸缩重叠翼对称分布在机身两侧，随动前翼布置在主动后翼的前部，伸缩重叠翼布置在主动后翼的根部，组合翼完全展开时，主动后翼、随动前翼和伸缩重叠翼组成完整连续、光滑过渡的平直翼翼面构型，组合翼连接结构带动主动后翼向后转动过程中，随动前翼随之向后转动至收入机身，伸缩重叠翼由部分到完全折叠并收入机身，翼面构型由平直翼翼面构型转为后掠翼翼面构型，最终转为乘波体构型。

一种采用上述任一可变形机翼的飞行器。

一种可变形机翼的变形控制方法，通过以下步骤实现：

第一步，可变形机翼完全展开，伸缩重叠翼伸展至最大，主动后翼、随动前翼和伸缩重叠翼组成完整连续、光滑过渡的平直翼翼面构型；

第二步，主动后翼向后旋转，随动前翼随之向后旋转，伸缩重叠翼部分收缩重叠，由平直翼翼面构型转为后掠翼翼面构型；

第三步，主动后翼继续向后旋转，主动后翼后掠至与伸缩尾翼联结，随动前翼随之向后旋转，伸缩重叠翼完全收缩重叠，并收入机身，由后掠翼翼面构型，转为乘波体构型；