本發(fā)明屬于變體飛機柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、可變后掠翼能使飛機兼顧高速和低速飛行的氣動需求，在機翼改變后掠角的過程中，蒙皮面內(nèi)剪切變形，還要承受面外載荷。傳統(tǒng)的蒙皮形式難以兼顧上述特點，為滿足機翼的變形需求和氣動需求，同時為了保證機翼蒙皮的外表面光順，可變后掠翼必須采用柔性蒙皮結(jié)構(gòu)。

2、可變后掠機翼的前緣和翼肋長度不變，在變后掠角時，為使翼肋始終在順氣流方向，機翼后緣的長度會發(fā)生變化，因此需要在柔性蒙皮內(nèi)填充能夠適應(yīng)邊界變化特點的蜂窩結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，具有可剪切變形的特點，同時可承受面外載荷，適用于可變后掠機翼。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，包括：邊框、可變形支撐結(jié)構(gòu)、柔性表層；所述的邊框分為平行四邊形區(qū)域和梯形區(qū)域，對應(yīng)的可變形支撐結(jié)構(gòu)也分兩種；所述的一桿、二桿、三桿、四桿為長度不變桿，五桿為可變長度的嵌套結(jié)構(gòu)桿；四桿是柔性蒙皮前緣，五桿是柔性蒙皮后緣；一桿、二桿、四桿、五桿構(gòu)成四邊形邊框abfe，三桿兩端分別與桿上的c點和二桿上的d點連接，將邊框分為平行四邊形區(qū)域abdc和梯形區(qū)域cdfe；一桿的ac段與二桿的bd段長度相同；一桿的ac段、二桿的bd段、四桿和三桿構(gòu)成平行四邊形區(qū)域邊緣；一桿的ce段、二桿的df段、三桿和五桿構(gòu)成梯形區(qū)域邊緣。

4、進(jìn)一步，所述的平行四邊形區(qū)域內(nèi)填充四邊形蜂窩，梯形區(qū)域的弦向和展向長度都發(fā)生變化，所以在梯形區(qū)域內(nèi)填充雙向波紋形蜂窩；當(dāng)機翼后掠角變化時，柔性蒙皮結(jié)構(gòu)的平行四邊形區(qū)域中，四邊長度不變，僅產(chǎn)生角度的變化，內(nèi)部填充的蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域中，一桿的ce段和三桿的bd段長度不變，由于角度的變化，嵌套五桿的長度發(fā)生改變，雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形，壁板的長度也發(fā)生變化。

5、進(jìn)一步，所述的一桿、二桿和四桿采用空心桿；一桿和二桿長度不同，排布在弦長方向且在變形過程中始終保持平行；四桿的兩端焊接上帶有連接孔的耳片，與一桿和二桿的上端鉸接，使四桿與一桿、二桿之間的角度可變，用于改變前緣后掠角；一桿分為ac段和ce段，二桿分為bd段和df段，一桿的ac段與二桿的bd段長度相同；三桿為實心桿，長度與四桿相同，兩端分別與一桿的c點與二桿的d點鉸接；三桿將可變后掠翼柔性蒙皮結(jié)構(gòu)分為平行四邊形區(qū)域和梯形區(qū)域。

6、進(jìn)一步，由于變形過程中一桿和二桿需要保持平行，五桿長度可變，構(gòu)成梯形區(qū)域邊緣；所述的五桿由三段空心桿嵌套而成；后掠角改變時，四桿、三桿、五桿與一桿和二桿之間的角度發(fā)生改變，同時為使一桿和二桿保持平行，五桿的長度發(fā)生改變。

7、進(jìn)一步，所述的三桿將可變后掠翼柔性蒙皮結(jié)構(gòu)分為平行四邊形區(qū)域和梯形區(qū)域；平行四邊形區(qū)域中，一桿的ac段和二桿的bd段保持平行，四桿和三桿保持平行，各邊界長度不變，僅產(chǎn)生角度的變化；根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，選用四邊形蜂窩與一桿的ac段內(nèi)側(cè)、二桿的bd段內(nèi)側(cè)、四桿內(nèi)側(cè)和三桿上側(cè)粘接，機翼變后掠角時，平行四邊形區(qū)域內(nèi)蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域中，三桿長度保持不變，同時為了使一桿的ce段和二桿的df段保持平行，后緣長度需可變。

8、進(jìn)一步，所述的五桿采用嵌套結(jié)構(gòu)，梯形區(qū)域內(nèi)選用雙向波紋形蜂窩與一桿的ce段內(nèi)側(cè)、二桿的df段內(nèi)側(cè)、五桿內(nèi)側(cè)和三桿下側(cè)粘接。

9、進(jìn)一步，所述的五桿由三根矩形空心桿材嵌套組成，一根空心細(xì)桿、兩根空心粗桿，一根空心細(xì)桿兩端各嵌套一根粗桿，五桿兩端設(shè)置接頭，與一桿和二桿的下端鉸接；粗桿內(nèi)壁設(shè)置限位擋板，用于防止五桿局部的長度變形量過大導(dǎo)致梯形區(qū)域填充結(jié)構(gòu)撕裂，同時使嵌套部分的最大變形量為五桿最大變形量的一半；五桿與一桿、二桿的夾角以及梯形區(qū)域中五桿與三桿的夾角可變；后掠角變大時，嵌套結(jié)構(gòu)交界處的雙向波紋形蜂窩彎曲，后掠角變小時，嵌套結(jié)構(gòu)交界處的雙向波紋形蜂窩伸展。

10、進(jìn)一步，所述的雙向波紋形蜂窩的壁板呈波紋形，在弦向和展向兩個方向均可伸縮變形，弦向和展向波長和波高不同，弦向長度的變化由弦向壁板提供，展向長度的變化由展向壁板提供；相鄰兩弦向壁板之間具有半個波形的展向壁板，波峰和波谷交錯排列，構(gòu)成了填充梯形區(qū)域的雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)，左右邊界處的展向壁板與一桿的ce段和二桿的df段粘接，上下邊界處的弦向壁板與三桿和五桿粘接；在五桿的嵌套結(jié)構(gòu)交界處，雙向波紋形蜂窩與五桿的連接，為了使雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)在變形時不會因為邊界長度的改變而撕裂，在交界處嵌套結(jié)構(gòu)長度變化范圍內(nèi)的弦向壁板與五桿不粘接。

11、進(jìn)一步，當(dāng)后掠角改變時，一桿和二桿在弦長方向且始終保持平行，四桿與一桿和二桿之間的角度改變且四桿和三桿始終保持平行；為滿足結(jié)構(gòu)的變形，五桿通過嵌套結(jié)構(gòu)發(fā)生長度變化且五桿與一桿和二桿之間的角度也發(fā)生變化；平行四邊形區(qū)域內(nèi)填充的四邊形蜂窩產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域內(nèi)，五桿的長度以及三桿和五桿之間的夾角產(chǎn)生變化，內(nèi)部填充的蜂窩隨著角度的變化產(chǎn)生弦向和展向的變化，在嵌套交界處的弦向壁板未與五桿粘接，避免了雙向波紋形蜂窩在變形時因邊界長度的改變而撕裂；

12、后掠角改變時，柔性蒙皮結(jié)構(gòu)的兩個區(qū)域產(chǎn)生不同的變形，選擇滿足結(jié)構(gòu)變形特點的可變形支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，提供了面內(nèi)變形和面外承載能力。在最大后掠角狀態(tài)填充泡沫橡膠，并在蒙皮表面覆蓋柔性膠膜，滿足表面光順的需求。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：

14、1、本發(fā)明將柔性蒙皮劃分區(qū)域，根據(jù)各區(qū)域的變形特點，用不同的可變形支撐結(jié)構(gòu)填充，雙向波紋形蜂窩滿足變后掠過程中邊緣長度變化的要求。

15、2、本發(fā)明的可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮可根據(jù)劃分區(qū)域的結(jié)構(gòu)變形特點，選擇合適的蜂窩進(jìn)行填充，可設(shè)計性強。

技術(shù)特征：

1.一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的混合蜂窩柔性蒙皮包括：邊框、可變形支撐結(jié)構(gòu)、柔性表層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的平行四邊形區(qū)域（6）內(nèi)填充四邊形蜂窩，梯形區(qū)域（7）的弦向和展向長度都發(fā)生變化，所以在梯形區(qū)域內(nèi)填充雙向波紋形蜂窩；當(dāng)機翼后掠角變化時，柔性蒙皮結(jié)構(gòu)的平行四邊形區(qū)域（6）中，四邊長度不變，僅產(chǎn)生角度的變化，內(nèi)部填充的蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域（7）中，一桿（1）的ce段和三桿（3）的bd段長度不變，由于角度的變化，嵌套五桿（5）的長度發(fā)生改變，雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形，壁板的長度也發(fā)生變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的一桿（1）、二桿（2）和四桿（4）采用空心桿；一桿（1）和二桿（2）長度不同，排布在弦長方向且在變形過程中始終保持平行；四桿（4）的兩端焊接上帶有連接孔的耳片，與一桿（1）和二桿（2）的上端鉸接，使四桿（4）與一桿（1）、二桿（2）之間的角度可變，用于改變前緣后掠角；一桿（1）分為ac段和ce段，二桿（2）分為bd段和df段，一桿（1）的ac段與二桿（2）的bd段長度相同；三桿（3）為實心桿，長度與四桿（4）相同，兩端分別與一桿（1）的c點與二桿（2）的d點鉸接；三桿（3）將可變后掠翼柔性蒙皮結(jié)構(gòu)分為平行四邊形區(qū)域和梯形區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，由于變形過程中一桿（1）和二桿（2）需要保持平行，五桿（5）長度可變，構(gòu)成梯形區(qū)域邊緣；所述的五桿（5）由三段空心桿嵌套而成；后掠角改變時，四桿（4）、三桿（3）、五桿（5）與一桿（1）和二桿（2）之間的角度發(fā)生改變，同時為使一桿（1）和二桿（2）保持平行，五桿（5）的長度發(fā)生改變。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的三桿（3）將可變后掠翼柔性蒙皮結(jié)構(gòu)分為平行四邊形區(qū)域（6）和梯形區(qū)域（7）；平行四邊形區(qū)域（6）中，一桿（1）的ac段和二桿（2）的bd段保持平行，四桿（4）和三桿（3）保持平行，各邊界長度不變，僅產(chǎn)生角度的變化；根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，選用四邊形蜂窩與一桿（1）的ac段內(nèi)側(cè)、二桿（2）的bd段內(nèi)側(cè)、四桿（4）內(nèi)側(cè)和三桿（3）上側(cè)粘接，機翼變后掠角時，平行四邊形區(qū)域（6）內(nèi)蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域（7）中，三桿（3）長度保持不變，同時為了使一桿（1）的ce段和二桿（2）的df段保持平行，后緣長度需可變。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的五桿（5）采用嵌套結(jié)構(gòu)，梯形區(qū)域（7）內(nèi)選用雙向波紋形蜂窩與一桿（1）的ce段內(nèi)側(cè)、二桿（2）的df段內(nèi)側(cè)、五桿（5）內(nèi)側(cè)和三桿（3）下側(cè)粘接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的五桿（5）由三根矩形空心桿材嵌套組成，一根空心細(xì)桿（13）、兩根空心粗桿（12），一根空心細(xì)桿（13）兩端各嵌套一根粗桿（12），五桿（5）兩端設(shè)置接頭（11），與一桿（1）和二桿（2）的下端鉸接；粗桿內(nèi)壁設(shè)置限位擋板（14），用于防止五桿（5）局部的長度變形量過大導(dǎo)致梯形區(qū)域填充結(jié)構(gòu)撕裂，同時使嵌套部分的最大變形量為五桿（5）最大變形量的一半；五桿（5）與一桿（1）、二桿（2）的夾角以及梯形區(qū)域中五桿（5）與三桿（3）的夾角可變；后掠角變大時，嵌套結(jié)構(gòu)交界處的雙向波紋形蜂窩彎曲，后掠角變小時，嵌套結(jié)構(gòu)交界處的雙向波紋形蜂窩伸展。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，所述的雙向波紋形蜂窩的壁板呈波紋形，在弦向和展向兩個方向均可伸縮變形，弦向和展向波長和波高不同，弦向長度的變化由弦向壁板（8）提供，展向長度的變化由展向壁板（9）提供；相鄰兩弦向壁板（8）之間具有半個波形的展向壁板（9），波峰和波谷交錯排列，構(gòu)成了填充梯形區(qū)域的雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)，左右邊界處的展向壁板與一桿（1）的ce段和二桿（2）的df段粘接，上下邊界處的弦向壁板與三桿（3）和五桿（5）粘接；在五桿（5）的嵌套結(jié)構(gòu)交界處，雙向波紋形蜂窩與五桿（5）的連接，為了使雙向波紋形蜂窩結(jié)構(gòu)在變形時不會因為邊界長度的改變而撕裂，在交界處嵌套結(jié)構(gòu)長度變化范圍（10）內(nèi)的弦向壁板與五桿（5）不粘接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，其特征在于，當(dāng)后掠角改變時，一桿（1）和二桿（2）在弦長方向且始終保持平行，四桿（4）與一桿（1）和二桿（2）之間的角度改變且四桿（4）和三桿（3）始終保持平行；為滿足結(jié)構(gòu)的變形，五桿（5）通過嵌套結(jié)構(gòu)發(fā)生長度變化且五桿（5）與一桿（1）和二桿（2）之間的角度也發(fā)生變化；平行四邊形區(qū)域內(nèi)填充的四邊形蜂窩產(chǎn)生剪切變形；梯形區(qū)域內(nèi)，五桿（5）的長度以及三桿（3）和五桿（5）之間的夾角產(chǎn)生變化，內(nèi)部填充的蜂窩隨著角度的變化產(chǎn)生弦向和展向的變化，在嵌套交界處的弦向壁板未與五桿（5）粘接，避免了雙向波紋形蜂窩在變形時因邊界長度的改變而撕裂；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可變后掠翼的混合蜂窩柔性蒙皮，屬于變體飛機柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，包括：邊框、可變形支撐結(jié)構(gòu)、柔性表層；所述的邊框分為平行四邊形區(qū)域和梯形區(qū)域，對應(yīng)的可變形支撐結(jié)構(gòu)也分兩種；所述的一桿、二桿、三桿、四桿為長度不變桿，五桿為可變長度的嵌套結(jié)構(gòu)桿；四桿是柔性蒙皮前緣，五桿是柔性蒙皮后緣；一桿的AC段與二桿的BD段長度相同；一桿的AC段、二桿的BD段、四桿和三桿構(gòu)成平行四邊形區(qū)域邊緣；一桿的CE段、二桿的DF段、三桿和五桿構(gòu)成梯形區(qū)域邊緣。本發(fā)明將柔性蒙皮劃分區(qū)域，根據(jù)各區(qū)域的變形特點，用不同的可變形支撐結(jié)構(gòu)填充，雙向波紋形蜂窩滿足變后掠過程中邊緣長度變化的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：周麗,文杰,邱濤
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2