[发明专利]特别适用于飞机构件的可热构造结构元件

说明书

本发明涉及特别适用于飞机构件的可热构造结构元件。具体地，提供了能够采取至少第一结构构造和第二结构构造的可热构造结构元件(例如，诸如飞机小翼梁的飞机构件)，由此该结构元件包括一体致动机构，该一体致动机构由至少一个可热构造区域和与所述至少一个可热构造区域一体地毗邻的至少一个非可热构造区域提供。所述至少一个可热构造区域能够响应于是否存在热输入而采取至少第一位置定向和第二位置定向，从而使结构元件分别采取所述至少第一结构构造和第二结构构造。可热构造区域和非可热构造区域可以由通过诸如3D打印的加层制造(ALM)工艺形成的烧结形状记忆合金(SMA)颗粒和烧结非SMA颗粒形成。

技术领域

本文中公开的实施例大体上涉及适于并且能够采取至少第一结构构造和第二结构构造的可热构造结构元件。在特别优选的形式中，可热构造结构元件可以在例如机翼结构(诸如小翼)的飞机构件中实施。

背景技术

几种类型的结构构件传统上被设计成在其使用寿命期间经受各种操作载荷，这可能会在获得更好的操作性能时促进相矛盾的目标。举例来说，具有大跨度的飞机机翼虽然呈现良好的航程和燃料效率，但是缺乏机动性并且具有相对较低的巡航速度。在另一方面，具有低纵横比的飞机机翼虽然可以提供更快的巡航速度和更高的机动性，但是呈现低的空气动力学效率。因此，修改这种飞机机翼的空气动力学构造能够允许设计具有更大的运行包线和空气动力学效率的空气动力学结构。

可以采用以修改飞机构件的空气动力学特性的传统致动器通常使用液压、气动或电动马达来致动可构造的结构构件。然而，由于压力、应力或活动零件的数目，这种传统致动器系统可能是重的并且随着时间而易于失效。传统致动器的一些替代方案使用热致动形状记忆合金(SMA)来在至少两个不同的稳定构造之间转变结构构件。通常，SMA具有基于特定温度下的材料相变实现的两个预先形成的稳定构造。如由美国专利No.7,744,038；8,110,050；8,348,201和8,726,652(每件这样的在先专利的全部内容通过引用明确地并入本文)所证明的，归因于由SMA形成的结构构件的预先形成的稳定构造因此已被作为致动器采用，以便引起这些构件响应于热输入而采取不同的构造。

通常，传统的SMA致动器部件被限制为可以从传统的SMA坯料、杆、纤维和棒坯形状制造的相对简单的结构形状，例如杆、棒、管、板、线缆等。结果，因此，尚未提供具有允许结构构件在使用期间根据要求变形的、所谓“智能”可热构造定向的相对复杂的结构构件。

因此，如果复杂的结构构件能够设有SMA致动器以允许该结构构件响应于热输入而采取各种结构定向，则将是非常理想的。本文中描述的实施例正是为了满足这种需要。

发明内容

本文中描述的实施例大体上涉及提供能够采取至少第一结构构造和第二结构构造的可热构造结构元件(例如，诸如飞机小翼梁的飞机构件)，由此该结构元件包括一体致动机构，该一体致动机构由至少一个可热构造区域和至少一个非可热构造区域提供，所述至少一个非可热构造区域与所述至少一个可热构造区域一体地毗邻。所述至少一个可热构造区域能够响应于是否存在热输入而采取至少第一位置定向和第二位置定向，以由此引起结构元件分别采取所述至少第一结构构造和第二结构构造。可热构造区域和非可热构造区域可以由烧结形状记忆合金(SMA)颗粒和烧结非SMA颗粒形成，所述烧结形状记忆合金(SMA)颗粒和烧结非SMA颗粒通过诸如3D打印的加层制造(ALM)工艺形成。