[发明专利]一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮

说明书

本发明涉及一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮，属于飞行器技术领域。本发明通过波纹状的金属体与增强体以及柔性基体层适当的装配，既保证了面内刚度，又可以得到沿波纹方向的大变形能力、较大的面外刚度、较强的结构稳定性和光滑连续无缝的气动表面，还能根据拉伸性能的需要选择不同的几何线以匹配实际情况，是一种简单实用的变弯度机翼柔性蒙皮的选择方案。

技术领域

本发明涉及一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮，属于飞行器技术领域。

背景技术

在航空领域，“变体飞行器”是指为了满足飞机在不断变化的环境条件(如飞行高度，飞行速度，环境温度，风速等)中以最高气动效率飞行，并且以最佳性能完成不同的飞行任务(如起降、巡航、机动、盘旋、俯冲等)时，能够适时地改变自身的几何外形，从而改变飞机的气动布局以达到所追求的飞行目标的飞行器。

“变体飞行器”中最为关键的技术是变体机翼。蒙皮作为变体机翼的重要组成部分，要求其在变形过程中面内具有大变形能力，面外则具有足够的刚度来承受气动载荷，并且可以保持蒙皮的表面光滑、连续、无缝的变形。通常针对某一特定的变形方式，需要综合考虑变形、承载和驱动力等因素采用不同结构的蒙皮。

对于变弯度机翼来说，综合考虑形变量、气密性、承载能力和变形所需要的驱动力等多方面因素,柔性基体复合材料和波纹结构蒙皮是比较适合的方式。然而目前已应用的变弯度机翼蒙皮通常为各项同性，其具有以下缺陷：

1、刚度较大的蒙皮仅具备高承载能力，无法满足面内大变形需求，还增加了结构重量和复杂度；

2、刚度较小的蒙皮仅具备大变形能力，无法满足面外高承载需求，并且受机翼外表面不断变化的气体正压或负压影响，其容易出现蒙皮局部的鼓包或凹陷现象，严重影响了机翼表面气动布局；

3、各向同性蒙皮在变形过程中难以在不同方向具有针对性的能力，长期使用期间难以满足连贯的变形需求，使用寿命较短。

因此，为了解决上述蒙皮面内大变形能力和面外高承载能力不协调，表面变形不连续，结构复杂过重等缺陷，本发明提供了一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮，由波纹状的金属体以及柔性基体层组成，该结构具备较强的结构稳定性，并且在沿波纹方向具有良好的拉伸变形以及弯曲变形能力。沿机翼展长方向的金属增强体使整体结构具有足够的面外刚度以承受气动载荷，柔性基体层提供了光滑连续的气动表面。非常适合用作变弯度机翼蒙皮。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述背景技术提到的缺陷问题，提供一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮；其同时具有面内大变形能力和面外高承载能力，且气动表面光滑连续。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用于变弯度机翼且拉伸性能可调控的各向异性蒙皮，由波纹状的金属体和柔性基体层组成；所述波纹状金属体的俯视面轮廓线为连续的波纹状，由各个具有一定规律的几何线首尾连接而成，因几何曲线固有特性的差异来调控蒙皮的拉伸性能，每个几何线的波峰和波谷处等间距平行放置有与机翼展长相同的金属增强体。

所述柔性基体包括基体溶液和固化剂，两者按10：1的比例混合凝固后形成柔性基体层。

所述金属体均位于柔性基体层的中心截面。

上述金属增强蒙皮的各向异性体现在：沿波纹方向具备大变形能力，当在波纹方向拉伸时，波纹结构有很好的延展能力，因此蒙皮可产生较大的变形，变形效果的差异由所选几何曲线的固有特性决定；又由于金属增强体的存在，所述蒙皮又具有较大的面外刚度以承受气动载荷。柔性基体层提供了光滑的表面，可以保证蒙皮光滑连续的变形以得到稳定的气动布局。

所述波纹状金属体和金属增强体，可以为不锈钢、铜丝、铝合金等，或者为集束骨架；

所述基体溶液，可以为硅胶、PDMS等。