一種帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空航天技術(shù)的飛行裝置領(lǐng)域。特別涉及一種帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形 狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)，
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)飛行器的飛行性能有了更高的要求，特別是飛行器 頭部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將對(duì)飛行器的整體氣動(dòng)性能產(chǎn)生巨大的影響。然而，現(xiàn)有的固定式飛行器 頭部結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)不同飛行環(huán)境下飛行器頭部外形的最優(yōu)化調(diào)整。因此，本發(fā)明提出了一 種帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有亞軌道飛行器外形氣動(dòng)特 性基礎(chǔ)上，加長(zhǎng)飛行器頭部長(zhǎng)度和變形剖面外形。該發(fā)明對(duì)提高飛行器的設(shè)計(jì)水平有重要 意義。
[0003] 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的飛行器設(shè)計(jì)資料，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的飛行器頭部主要存在 以下問(wèn)題：（1)大部分飛行器頭部結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的流線型設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)固定，不能隨飛行狀態(tài) 變化；（2)目前還沒(méi)有應(yīng)用到再入式飛行器的可變形飛行器頭部；（3)無(wú)法準(zhǔn)確調(diào)整飛行器 頭部的局部外形，不能保證飛行器頭部外形的最優(yōu)化。本發(fā)明研制了一種能夠根據(jù)飛行狀 態(tài)對(duì)飛行器頭部外形進(jìn)行調(diào)整的帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)主要由含記憶合金 絲驅(qū)動(dòng)伸展機(jī)構(gòu)1、伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、可展外殼3、偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4和變形微調(diào)機(jī)構(gòu)5組成，其中： 含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)伸展機(jī)構(gòu)1由多層軸向均布的多級(jí)含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成；每 層導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由套在主軸6上的伸展套筒IA及與伸展套筒相鉸接的連桿組成；其中連桿包括 第一從動(dòng)桿IB與第二從動(dòng)桿1C，第二從動(dòng)桿IC一端在第一從動(dòng)桿IB中部適當(dāng)位置鉸接， 第二從動(dòng)桿IC另一端與下一級(jí)伸展套筒和第一從動(dòng)桿在伸展套筒上滑塊ID處鉸接；第一 從動(dòng)桿IB通過(guò)滑塊ID與伸展套筒IA鉸接，第一從動(dòng)桿IB末端內(nèi)套裝變形微調(diào)機(jī)構(gòu)5,變 形微調(diào)機(jī)構(gòu)5與可展外殼3固定；其他層導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的連接形式與第1級(jí)桿組相同；所述伸 展套筒分為內(nèi)套筒1A2和外套筒1A1，各級(jí)內(nèi)套筒1A2的中心圓孔套在主軸6上滑動(dòng)，主軸 6的一端與可展外殼3的頂端固定，主軸6的另一端與偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4 一端固定，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4另 一端固定與伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0005] 所述可展外殼由多級(jí)可伸縮錐形環(huán)狀殼體套接而成；按照計(jì)算好的位置在關(guān)鍵點(diǎn) 上將可展外殼和含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)伸展機(jī)構(gòu)1連接；組成了飛行器頭部可變形結(jié)構(gòu)；在伸 展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，可展外殼由壓縮狀態(tài)展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)伸展。
[0006] 所述伸展套筒分為內(nèi)套筒1A2和外套筒1A1，采用可伸展式套筒機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸向伸 長(zhǎng)，其中內(nèi)套筒和外套筒相互嵌套，從而實(shí)現(xiàn)一定長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)，使用多個(gè)套筒相互連接，從 而達(dá)到累計(jì)I. 5m的伸長(zhǎng)量。
[0007] 所述滑塊ID固定安裝在外套筒IAl中部，隨外套筒IAl-起運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿 進(jìn)行伸展，伸展到位后自動(dòng)鎖定。
[0008] 所述伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由液壓缸擔(dān)任，液壓缸推動(dòng)主軸6,主軸前端帶動(dòng)第1級(jí)伸展套 筒伸長(zhǎng)，到預(yù)定位置后滑塊ID自動(dòng)鎖定，再由主軸6帶動(dòng)下一級(jí)伸展套筒伸長(zhǎng)，以此類推， 直到最后一級(jí)伸展套筒滑塊鎖定，伸長(zhǎng)過(guò)程完成；其中液壓缸為CLP- 602薄型液壓自鎖液 壓缸，承載能力：578KN，伸展高度：175. 26mm;
[0009] 所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由偏轉(zhuǎn)鉸鏈和步進(jìn)電機(jī)4B組成；伸長(zhǎng)過(guò)程完成后，偏轉(zhuǎn)鉸鏈解鎖， 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)到指定角度；偏轉(zhuǎn)到位后，偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定；其中偏轉(zhuǎn)鉸鏈由公 鉸4A1、母鉸4A2和鎖定桿4A3組成。
[0010] 所述變形微調(diào)機(jī)構(gòu)由上連桿5A、下連桿5B、套筒5C安裝在套筒中的SMA壓縮彈簧 組成。
[0011] 所述伸展套筒和各連接桿為鋁合金5032材料。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于以簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)形式加長(zhǎng)飛行器頭部部分長(zhǎng)度，可用SM驅(qū) 動(dòng)的滑塊導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)桿件末端的微量調(diào)節(jié)，從而使得外形輪廓 光滑連續(xù)，智能材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，保證了飛行器頭部外形的最優(yōu)化。 與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在飛行器頭部裝有偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能根據(jù)飛行需要對(duì)飛行 器頭部偏轉(zhuǎn)量進(jìn)行調(diào)整，有效解決現(xiàn)有再入式飛行器頭部無(wú)法通過(guò)變形調(diào)整其氣動(dòng)特性的 不足，可用于再入式飛行器等航天工程領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014] 圖2為含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)伸展機(jī)構(gòu)的原理圖；
[0015] 圖3為伸展套筒的原理圖；
[0016] 圖4為可展外殼原理圖，其中a為原始形狀，b為伸展?fàn)顟B(tài)；
[0017] 圖5為偏轉(zhuǎn)鉸鏈原理圖；
[0018] 圖6為變形微調(diào)機(jī)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明提出一種帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)，下面結(jié)合 附圖予以說(shuō)明。
[0020] 圖1所示為帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)原理圖；圖中所 述帶有偏轉(zhuǎn)鉸鏈鎖定、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的可變體結(jié)構(gòu)主要由含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)伸展機(jī)構(gòu) 1、伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、可展外殼3、偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4和變形微調(diào)機(jī)構(gòu)5組成，其中：含記憶合金絲驅(qū) 動(dòng)伸展機(jī)構(gòu)1由多層軸向均布的多級(jí)含記憶合金絲驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成；每層導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由套 在主軸6上的伸展套筒IA及與伸展套筒相鉸接的連桿組成；其中連桿包括第一從動(dòng)桿IB 與第二從動(dòng)桿1C，第二從動(dòng)桿IC一端在第一從動(dòng)桿IB中部適當(dāng)位置鉸接，第二從動(dòng)桿IC 另一端與下一級(jí)伸展套筒IA和第一從動(dòng)桿IB在伸展套筒IA上滑塊ID處鉸接；第一從動(dòng)桿 IB通過(guò)滑塊ID與伸展套筒IA鉸接，第一從動(dòng)桿IB末端內(nèi)套裝變形微調(diào)機(jī)構(gòu)5,變形微調(diào)機(jī) 構(gòu)5與可展外殼3固定（如圖2、圖3所示）；其他層導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的連接形式與第1級(jí)桿組相 同；所述伸展套筒分為內(nèi)套筒1A2和外套筒1A1，內(nèi)套筒和外套筒相互嵌套，使用多個(gè)套筒 相互連接，從而達(dá)到累計(jì)I. 5m的伸長(zhǎng)量；滑塊ID固定安裝在外套筒IAl中部，隨外套筒IAl 一起運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿進(jìn)行伸展，伸展到位后自動(dòng)鎖定。各級(jí)內(nèi)套筒1A2的中心圓孔套在 主軸6上滑動(dòng)，主軸6的一端與可展外殼3的頂端固定，主軸6的另一端與偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4 一端 固定，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4另一端固定與伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2連接；所述伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由液壓缸擔(dān)任，液 壓缸推動(dòng)主軸6,主軸前端帶動(dòng)第1級(jí)伸展套筒伸長(zhǎng)，到預(yù)定位置后滑塊ID自動(dòng)鎖