[发明专利]一种具有可设计泊松比的变形蒙皮结构

说明书

一种具有可设计泊松比的变形蒙皮结构，它涉及一种机翼蒙皮结构，以解决现有蒙皮结构无法满足在变形方向具有较低的变形刚度，而在其他变形方向具有较高的结构刚度以承受气动载荷和惯性负载的问题，它包括蜂窝结构基体、柔性弹性体和多根气动人工肌肉；所述蜂窝结构基体为正泊松比蜂窝单元体和负泊松比蜂窝单元体混合排布的蜂窝结构体，柔性弹性体浇注在所述蜂窝结构基体和多根所述气动人工肌肉上而形成柔性面板，本发明用于制作飞行器机翼蒙皮。

技术领域

本发明涉及一种机翼蒙皮结构，具体涉及一种水空两栖飞行器机翼蒙皮结构，属于飞行器技术领域。

背景技术

无论是飞行动物还是人造飞行器，为了执行不同任务(如巡航、盘旋、攻击或逃生等)，或为了满足飞行环境(如高度、速度和气候等)的不同要求，往往需要相应的调整形态，以达到高效能、安全以及任务要求等目的。

可变形飞行器可以根据外界的飞行环境来改变自身的气动布局，达到飞行性能最优的目的。可变形飞行器设计中最为重要的是蒙皮的设计。为了达到以最小的驱动力改变结构的方法，需要蒙皮结构或材料在变形方向具有较低的变形刚度，而在其他非变形方向则需要具有较高的结构刚度以承受相应的气动载荷和惯性负载。比如对于能改变倾角的变形机翼而言，需要在翼展方向保持刚度从而抵消空气动力和惯性负载而在弦向保持柔性以利于变形驱动。

发明内容

本发明是为解决现有蒙皮结构无法满足在变形方向具有较低的变形刚度，而在其他变形方向具有较高的结构刚度以承受气动载荷和惯性负载的问题，进而提供一种具有可设计泊松比的变形蒙皮结构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

一种具有可设计泊松比的变形蒙皮结构包括蜂窝结构基体、柔性弹性体和多根气动人工肌肉；所述蜂窝结构基体为正泊松比蜂窝单元体和负泊松比蜂窝单元体混合排布的蜂窝结构体，所述正泊松比蜂窝单元体的横截面形状为正六边形，所述负泊松比蜂窝单元体的横截面形状为内凹六边形，所述正泊松比蜂窝单元体和负泊松比蜂窝单元体均在竖直方向连续排布，竖直方向连续排布的多个正泊松比蜂窝单元体和多个负泊松比蜂窝单元体各自嵌入有N根气动人工肌肉，柔性弹性体浇注在所述蜂窝结构基体和多根所述气动人工肌肉上而形成柔性面板，其中1≤N≤3。

本发明的有益效果是：本发明的蒙皮结构是基于正泊松比的六边形蜂窝结构特性、负泊松比的内凹六边形蜂窝结构特性和气动人工肌肉增强而形成的，本发明采用正、负泊松比蜂窝单元体混合设计得到具有特定刚度及可设计泊松比的蜂窝结构，蜂窝也具有低面内刚度高面外刚度的性能。对于能够在两个正交相对的方向表现出剧烈的刚度变化被称为极端正交各向异性。负泊松比在填充变形结构缝隙方面也有不错的潜力。由于其低模量负泊松比的特性它能被很简单地拉伸膨胀。例如，在机翼弯曲变形部分使用零泊松比或者负泊松比，可以使机翼表面平滑，减少阻力。

竖直方向连续排布的多个正泊松比蜂窝单元体和多个负泊松比蜂窝单元体各自嵌入有气动人工肌肉，在蒙皮内部特定部位沿特定方向嵌入不同性能的气动人工肌肉以增强蒙皮结构的承载能力，辅助蒙皮变形以及防止机翼变形较大时蒙皮产生屈曲褶皱影响气动外形，另外，柔性弹性体材料直接浇注在蜂窝结构基体和气动人工肌肉中，使柔性弹性体与蜂窝壁板全面粘接在一起成为一个整体，从而消除可能出现的表面局部变形。同时，浇注进蜂窝结构的柔性弹性体能够有效增加了整个结构的抗弯刚度，而且生产工艺要比将蜂窝结构与一块柔性面板进行粘接效果更好且要容易实施。本发明能满足在变形方向具有较低的变形刚度，而在其它变形方向也具有较高的结构刚度以承受气动载荷和惯性负载。

附图说明

图1为一个实施例中具有可设计泊松比的变形蒙皮结构的整体示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的蜂窝结构基体和气动人工肌肉布置关系图；

图4为另一个实施例中具有可设计泊松比的变形蒙皮结构的整体示意图；