一种混合结构折叠式机翼及飞行器的制作方法

本发明涉及航空，具体提供一种经改进，具有整体化机翼支撑骨架结构的新型混合结构折叠式机翼及包括该机翼的飞行器。

背景技术：

1、机翼是飞行器的一个重要组成部分，而折叠式机翼，因为可以节约空间，越来越多地应用于飞行器中。现有技术中，中国专利zl202222458702.7提供了一种混合结构折叠式机翼，该机翼支撑骨架受机翼折叠/展开装置作用力后，能够水平方向折叠或展开，同时带动与之相连的充气式蒙皮折叠或展开，机翼完全展开后，充气式蒙皮充气，蒙皮鼓起塑形、表面硬化，和机翼支撑骨架共同构成符合机翼设计气动外形需求的形状，形成混合结构折叠式机翼，能够为飞行器提供升力。机翼折叠时，体积缩小数倍，便于存储和运输。

2、现有技术存在的主要问题包括：

3、1、该机翼由主梁和次梁组成的折叠式菱形连续桁架机翼前缘梁组件翼根部位是应力集中部位，现该部位仅由主、次梁和机身铰接连接并固定，结构比较薄弱，需要有新的技术措施加强。

4、2、该机翼的折叠式机翼支撑骨架前缘梁组件和后缘梁是相互独立的刚性结构，两梁之间没有刚性结构连接，机翼展开后，无法形成一个完整闭合的刚性机翼支撑骨架支撑与之相连的柔性充气式蒙皮，机翼受力后，机翼前、后缘梁变形不一致，使得采用该机翼的飞行器难以控制，危及飞行器安全。

5、因此上述问题需要改进，通过对上述问题的改进，构成新的相互关联成网，整体化的刚性可折叠机翼支撑骨架体系，满足混合结构折叠式机翼结构强度需求。

技术实现思路

1、本技术针对上述问题提出了以下改进方法。本发明实施例提供一种混合结构折叠式机翼，包括折叠式机翼前缘梁组件、刚性伸缩支撑杆、折叠式机翼后缘梁、刚性滑动连杆、旋转套筒组件、和机翼翼根支撑梁，其中，刚性滑动连杆前端和机翼前缘梁组件的主、次梁短杆铰接点中的一个铰接点铰接，后端与安装在折叠式机翼后缘梁上的旋转套筒组件滑动连接，旋转套筒组件中包含锁定装置。

2、进一步的，当机翼完全展开时，旋转套筒组件中的锁定装置将刚性滑动连杆锁定，旋转套筒组件和刚性滑动连杆组合将机翼前缘梁组件和折叠式机翼后缘梁连接成一个刚性整体结构。

3、进一步地，所述刚性伸缩支撑杆一端通过刚性伸缩支撑杆翼根铰接点和机身铰接，另一端和主、次梁短杆铰接点中的第一个铰接点铰接，机翼展开后，在机翼前缘梁组件翼根部位，与机翼前缘梁组件中的主梁、次梁形成相互关联的三角支撑结构。

4、进一步地，所述刚性伸缩支撑杆包括主动型和从动型。

5、进一步地，所述旋转套筒组件中还包括套筒铰接轴，活动锁芯，和锁芯驱动装置，控制活动锁芯的伸出和缩回。

6、进一步地，所述混合结构折叠式机翼还包括用于固定在机身上的后缘梁固定短节，其通过折叠式后缘梁铰接点和折叠式后缘梁枢转连接。

7、进一步地，所述混合结构折叠式机翼还包括后缘梁张拉索，其一端连接着次梁滑块，另一端连接在折叠式后缘梁的翼端。

8、进一步地，所述混合结构折叠式机翼还包括滑轨、次梁滑块、次梁滑块锁定装置、后缘梁固定短节、充气式蒙皮和蒙皮充/排气装置。

9、进一步地，次梁和滑轨在上方，主梁在次梁下方；或者主梁在上方，次梁和滑轨在下方。

10、本发明另一方面还提供一种飞行器，包括上述混合结构折叠式机翼。

11、进一步地，所述飞行器为尾坐式垂直起降飞机、飞行汽车、旋翼机、无人机或单人飞行器。本发明采取了以下方法对现有技术存在的问题进行了改进。

12、1、在由主梁和次梁组成的折叠式菱形桁架机翼前缘梁组件翼根部位，安装一根可旋转、刚性伸缩的支撑杆，刚性伸缩支撑杆一端在主次梁之间下方和机身铰接，另一端和主次梁的第一个连接铰接点铰接。机翼前缘梁组件展开/折叠过程中，主梁、次梁、刚性伸缩支撑杆按设计轨迹同步运动，机翼前缘梁组件展开后，主梁、次梁、刚性伸缩支撑杆位置被锁定，在前缘梁组件翼根处形成一个相互支撑的稳固的锥形三角形，使前缘梁组件翼根部位结构得到了加强，至此，由主梁、次梁、刚性伸缩支撑杆共同构成结构加强后的折叠式菱形连续桁架机翼前缘梁组件(以下简称：机翼前缘梁组件)。

13、2、在机翼前缘梁组件的第二个连接铰接点和机翼后缘梁翼端部位之间，设有一根刚性滑动连杆将机翼前缘梁组件和机翼后缘梁连接在一起，该刚性滑动连杆一端和机翼前缘梁组件的主、次梁第二个连接铰接点铰接，另一端和铰接在机翼后缘梁翼端部位的旋转套筒组件滑动连接。机翼支撑骨架展开时，带动刚性滑动连杆在旋转套筒组件的约束下沿套筒滑动，并随旋转套筒组件转动，改变其位置和长度，以适应机翼展开过程中的形态变化，当机翼支撑骨架完全展开时，刚性滑动连杆滑动到指定位置，被旋转套筒组件中的活动锁芯锁定，至此，刚性滑动连杆将机翼前缘梁组件和机翼后缘梁连接成一个整体刚性框架。

14、进一步的，机翼支撑骨架的展开过程是：在机翼折叠/展开装置的作用力下，机翼前缘梁组件水平方向展开，折叠式机翼后缘梁向下同步展开，带动刚性滑动连杆随机翼前缘梁组件和后缘梁的展开同步动作，机翼前缘梁组件带动与之铰接连接的刚性滑动连杆向外运动，折叠式机翼后缘梁通过与之连接的旋转套筒组件，带动与旋转套筒组件滑动连接的刚性滑动连杆在套筒内向下方边旋转边滑动。当机翼前缘梁组件和后缘梁完全展开时，刚性滑动连杆同时滑动到位，此时，旋转套筒组件中的活动锁芯插入刚性滑动连杆上对应的卡槽中，刚性滑动连杆一端被机翼前缘梁组件铰接点固定，另一端被机翼后缘梁上的旋转套筒组件锁定，至此，刚性滑动连杆通过自身的刚度将机翼前缘梁组件和机翼后缘梁连接成一体，构成了整体化的机翼支撑骨架，机翼支撑骨架的展开/折叠过程是可逆过程。

15、综上所述，通过以上技术改进方法，形成了整体化的机翼支撑骨架结构，该机翼支撑骨架展开后是一个相互关联、稳定、完整的刚性结构，能够支撑机翼翼面，并承受机翼荷载。

16、本发明的新型混合结构折叠式机翼能实现以下目标：该机翼的机翼支撑骨架是整体化的刚性支撑骨架，该机翼支撑骨架展开后是一个相互关联、稳定、完整的刚性结构，能够支撑机翼翼面，并承受机翼荷载。

17、进一步的，该机翼的机翼支撑骨架和充气式蒙皮及相关装置结合，共同构成一种新型混合结构折叠式机翼，在机翼折叠/展开装置作用力下，该机翼能够沿机身纵轴垂直方向平行展开/折叠，机翼展开后形成固定翼机翼，能够为飞行器提供升力，并承受相应的荷载，机翼折叠后机翼体积和面积都缩小数倍，方便存储和运输，本发明适合于多种类型，对机翼展开/折叠有此类要求的飞行器，由此能够产生一系列新型飞行器。

18、本发明的主要优点：

19、1、通过增加刚性伸缩支撑杆，加强了机翼前缘梁组件翼根强度，也增加了机翼折叠/展开的形式。

20、2、通过增加刚性滑动连杆和旋转套筒组件组合的技术方法，将机翼前缘梁组件和折叠式后缘梁等连接成一个刚性整体机翼支撑骨架体系，使充气式机翼蒙皮能够连接在一个稳定的机翼支撑骨架体系上。

21、2、上述两项技术方法的实施，弥补了现有技术的缺陷，构成了机翼结构完整稳定、整体变形可控的“新型混合结构折叠式机翼”，能够为飞行器提供升力，并承受相应荷载。

22、综上所述，本发明的混合结构折叠式机翼，展开后形成固定翼机翼，能够为飞行器提供升力，并承受相应的荷载，机翼折叠后机翼体积和面积都缩小数倍，方便存储和运输，本发明适用于多种类型，有水平方向机翼展开/折叠需求的中小型，中低速飞行器，包括尾坐式垂直起降飞机、飞行汽车、旋翼机、无人机、或单人飞行器，进而产生一系列新型飞行器。