专利名称：一种可实现大面积变形的蒙皮结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞机蒙皮技术，具体涉及一种可实现大面积变形的蒙皮结构。
(二)
背景技术：
目前世界上各国现役的有翼航空飞行器，其翼结构基本都是不不可变的，仅有少数型号 如美国的f-lll、 f-14,俄罗斯的米格-23等是可变后掠角的。真正意义上独立于后掠角的翼 面积可变飞行器还不存在。上述几种型号飞机的机翼面积的有限变化是通过后掠角改变后使 一部分翼面收入或移出机翼固定部分或机身来实现的。
要实现翼平面的变形必须以下两个关键过程为基础k骨架变形；2、蒙皮协同。翼内
部骨架结构即是承载的主要结构也是形成气动表面的关键结构，其内部也需要一定的空间安 装其他零件和设备，令其从一种形状转变为另外一种形状后仍具有相当的承载能力，通过一 定的机械结构总能够实现，并且通过智能材料在其中的应用可以大幅度减轻结构重量和安装 空间。但是蒙皮的协同变形就变得非常的困难，因为如果从一种形状向另外一种形状变化， 蒙皮仍然按照原有的约束方式固定，蒙皮本身虽然带有一定的柔性，其可变形的程度是非常 有限的，在这种条件下如果强行使骨架结构发生变形，由于蒙皮与骨架之间的约束关系，同 无蒙皮的情况下相比将使骨架变形的阻力骤然增加，并且变形完成后蒙皮将发生几种不同的 失效形式。当整个的面积由大变小时，蒙皮不能被大幅度压縮，变形后的表面蒙皮将出现褶 铍现象；当整个面积由小变大时，蒙皮不能被大幅度拉伸，变形后，局部表面将出现蒙皮的 破损；当发生表面的几何形状复杂变化时，将同时出现褶皱和破损现象。
(三)
发明内容
本发明目的在于提供一种当蒙皮发生表面的几何形状复杂变化时，能够大幅度拉伸或压 縮，同时不会出现褶皱和破损现象的可实现大面积变形的蒙皮结构。
本发明目的是这样实现的它是由蒙皮重叠结构网格状编织构成，每个蒙皮重叠结构都 紧贴不存在空隙，蒙皮重叠结构的侧面设置有蒙皮收放结构。
本发明还有这样一些技术特征
1、 所述的蒙皮重叠结构由单条蒙皮重叠构成，为多层滑道结构并使多层柔性蒙皮完全重 叠为一层；
2、 所述的蒙皮收放结构为蒙皮可以巻入和巻出收放结构，包括辊子和蒙皮存储舱，蒙皮 重叠结构连接辊子；
3、 所述的蒙皮为柔性薄膜材料，相互重叠的蒙皮尺寸相同；
4、 所述的蒙皮变形时在同一座标方向是的变形比例是相同的；
5、 所述的蒙皮的重叠层数即为可变面积的倍数。
本发明为了实现大面积翼平面的变形，利用编织结构来实现。蒙皮收放结构中使用辊子 和蒙皮存储舱，使柔性蒙皮可以巻入和巻出收放结构；蒙皮重叠结构使用多层滑道结构使多 层柔性蒙皮可以实现完全重叠为一层；蒙皮单元为柔性薄膜材料，相互重叠的蒙皮尺寸相同； 当蒙皮发生表面的几何形状复杂变化时，能够大幅度拉伸或压縮，同时不会出现褶皱和破损 现象。
(四)
图1为三层蒙皮重叠组合结构的面积变化过程示意图2为蒙皮收放结构与重叠结构的组合结构示意图3为具体实施方式
三层蒙皮重叠组合结构的面积变化过程示意图4为不规则形状的面积变化过程示意图5为翼平面变形的网格设计示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明
结合图2，本实施例由蒙皮重叠结构2网格状编织构成，每个蒙皮重叠结构2都紧贴不存 在空隙，蒙皮重叠结构2的侧面设置有蒙皮收放结构1。蒙皮重叠结构由单条蒙皮重叠构成， 为多层滑道结构并使多层柔性蒙皮完全重叠为一层；蒙皮收放结构为蒙皮可以巻入和巻出收 放结构，包括辊子和蒙皮存储舱，蒙皮重叠结构连接辊子。
本实施例为了实现大面积的变形，利用编织结构来实现。当翼面积需要发生较大变化时， 这种变化往往是两个方向的(二维)，比一维的情况要复杂很多。这种蒙皮收放组合结构由若 干个单独的蒙皮收放结构编织构成，图2-4中为了将结构表达清楚，蒙皮间留有一定的空隙， 实际的设计中，每一个蒙皮单元都是紧贴的不存在空隙，这样，当组合结构向一个方向收放 蒙皮时，必然受到另一个方向蒙皮的阻挡，这就需要每个蒙皮单元由若干个单条蒙皮重叠而 成，重叠的层数越多，变形的幅度越大， 一般如果重叠三层，那么在该方向上的面积变形最 大可以达到三倍。图1中就是三层单条蒙皮重叠后面积縮小三倍的过程。
这种变形方案的设计前提是翼平面变形前后的基本几何形状不变。例如，梯形翼变形后 仍为梯形翼，三角翼变形后仍为三角翼。
为了实现大面积的变形，拟利用多个简单伸縮翼的主要结构的组合构成编织结构来实现。
当翼面积需要发生较大变化时，这种变化往往是两个方向的(二维)，比一维的情况要复 杂很多。这种蒙皮收放组合结构由若干个单独的蒙皮收放结构编织构成，每一个蒙皮单元都
是紧贴的不存在空隙，这样，当组合结构向一个方向收放蒙皮时，必然受到另一个方向蒙皮 的阻挡，这就需要每个蒙皮单元由若干个单条蒙皮重叠而成，重叠的层数越多，变形的幅度 越大， 一般如果重叠三层，那么在该方向上的面积变形最大可以达到三倍。图1中就是三层 单条蒙皮重叠后面积縮小三倍的过程。
这样通过蒙皮收放结构与蒙皮重叠结构的组合应用(图2)，蒙皮收放结构进行收放蒙皮 的同时，对单条蒙皮进行重叠，二者通过适当的同步处理就可以实现蒙皮面积的大幅变化。 图3是三层蒙皮重叠组合结构面积由大变小的变形过程，此变形过程亦可逆。
以上是规则的四变形的面积变化过程，当翼平面面积发生较大的变化时，这种四边形的 面积变化是实现整个翼面积变形的重要组成部分，当翼平面由非直角四边形组成时，也可以 通过这种结构配合边缘结构实现(图4)。
若要对图5中翼面积形状1向翼面积形状2变形进行设计，使用坐标网格对蒙皮编织结 构进行设计是方便快捷的。在坐标网格下，翼面积形状l向翼面积形状2变形时，其在x方 向上表现为增大，在y方向上表现为减小，并且增大和减小的系数均小于2，所以重叠蒙皮 只需要2层即可以满足变形要求。整个变形结构的边缘设置依据翼面积形状1内的整数网格 为准，勾绘出编织结构的边缘形状，这种边缘形状在x、 y两个方向上的变形均是分别按照统 一比例完成的。设计网格越密集其边缘形状越细腻，形状也越接近目标形状。在编织结构的 边缘与目标形状之间，采用可以产生较小幅度变形的弹性材料或智能材料连接。连接部分的 变形大小仍然与网格密度相关，当网格稀疏时，网格较大，边缘形状粗糙，连接部分需要的 变形较大；网格密集时，网格较小，边缘形状细腻连接部分需要的变形较小。设计时不能一 味追求网格的密集，过密的网格会使收放结构复杂程度增加，也不能网格太稀，过于粗糙的 边缘会使连接部分无法向目标形状过渡。
权利要求
1.一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于它是由蒙皮重叠结构网格状编织构成，每个蒙皮重叠结构都紧贴不存在空隙，蒙皮重叠结构的侧面设置有蒙皮收放结构。
2、 根据权利要求1所述的一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于所述的蒙皮重叠结 构由单条蒙皮重叠构成，为多层滑道结构并使多层柔性蒙皮完全重叠为一层。
3、 根据权利要求2所述的一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于所述的蒙皮收放结 构为蒙皮可以巻入和巻出收放结构，包括辊子和蒙皮存储舱，蒙皮重叠结构连接辊子。
4、 根据权利要求3所述的一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于所述的蒙皮为柔性 薄膜材料，相互重叠的蒙皮尺寸相同。
5、 根据权利要求4所述的一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于所述的蒙皮变形时 在同一座标方向是的变形比例是相同的。
6、 根据权利要求5所述的一种可实现大面积变形的蒙皮结构，其特征在于所述的蒙皮的重叠 层数即为可变面积的倍数。 .
全文摘要
本发明提供了一种可以实现大面积变形的蒙皮结构。它是由蒙皮重叠结构网格状编织构成，每个蒙皮重叠结构都紧贴不存在空隙，蒙皮重叠结构的侧面设置有蒙皮收放结构。本发明为了实现大面积的变形，利用编织结构来实现。蒙皮收放结构中使用辊子和蒙皮存储舱，使柔性蒙皮可以卷入和卷出收放结构；蒙皮重叠结构使用多层滑道结构使多层柔性蒙皮可以实现完全重叠为一层；蒙皮单元为柔性薄膜材料，相互重叠的蒙皮尺寸相同；当蒙皮发生表面的几何形状复杂变化时，能够大幅度拉伸或压缩，同时不会出现褶皱和破损现象。
文档编号B64C3/26GK101367434SQ20081013725
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者东 于, 张博明, 戴福洪, 军 梁, 解维华, 赵海涛 申请人:哈尔滨工业大学