基本介紹
- 中文名：柔性翼肋
- 外文名：flexible rib
- 作用：機翼的橫向受力骨架
- 適用：自適應機翼設計
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
柔性翼肋自適應機翼概念,柔性可變彎度自適應機翼,柔性機翼中的柔性翼肋分布設計,
柔性翼肋自適應機翼概念
圖1(a)所示為一種後緣為柔性翼肋的自適應機翼，這種結構使機翼彎度不僅可以沿弦向變化，還能夠沿展向差動變化以實現機翼的自適應扭轉，並且保證機翼具有光滑的翼型輪廓，不增加額外的縫隙，如果技術研究成熟，可以用來代替傳統的襟翼和副翼操縱面。機翼後緣的蒙皮由這些主動變形的柔性翼肋支撐，這種柔性翼肋是由一些獨立的剛性單元用轉軸和滑動鉸相互連線而成的，並且每個翼肋都可以單獨驅動。柔性翼肋依靠其內部單元的偏轉運動並以一定運動學規律實現預期的機翼剖面形狀變化。在圖1(b)中，以第三個單元為例，說明柔性翼肋單元的構成原理。翼肋單元由一個“內板”和兩個“外板”構成，每個單元都有4個連線孔，其中外側兩個孔用來安裝滑動鉸，內側兩個孔用來安裝轉軸。
圖1
圖1柔性可變彎度自適應機翼
柔性可變彎度自適應機翼可以使飛機根據不同飛行狀況和結構承受載荷，激勵驅動元件使得機翼發生扭轉或彎曲等變形，以改變翼形和攻角，從而獲得最佳的氣動特性。和常規的操縱面相比，自適應機翼在減輕重量、簡化驅動機構、降低臨界載荷、改善雷達散射截面以及儘可能增大升阻比等方面也存在著巨大的優勢和潛力。目前對柔性可變彎度機翼的研究主要是基於密西根大學的Kota教授提出的用柔性機構實現前、後緣可變的設計思想，在此基礎上採用基於SIMP密度-剛度插值模型的柔性機構拓撲最佳化設計，設計可實現機翼前、後緣連續變彎的柔性翼肋機構。該柔性機構可通過簡單的驅動控制實現翼肋前、後緣有效變形。在機翼結構中採用這種柔性翼肋，通過驅動控制柔性翼肋形狀變形可以實現整體機翼的變形。柔性翼肋在整體機翼結構中的使用不同於傳統的固定翼結構，需要考慮柔性翼肋變形的有效性同時保證結構穩定，柔性翼肋變形的驅動裝置布置等。
柔性機翼中的柔性翼肋分布設計
柔性翼肋除承受局部氣動載荷和維持機翼外形作用外，還要實現使機翼連續變彎的作用。為了便於通過翼肋變彎實現機翼變彎，翼肋採用正交布置形式即翼肋布置垂直於梁。肋間距與蒙皮、壁板的失穩臨界應力有關。小肋距可以使臨界應力提高，減輕壁板重量，減小單個柔性肋板變彎所需的力，但是肋的總重量會增加，同時使柔性肋的驅動裝置布置變的複雜。而較大的肋距可以減輕肋的總重量，簡化柔性肋的驅動裝置布置，同時肋間距的增大使蒙皮的臨界應力減小，因此為滿足機翼承受氣動力的要求需要增加蒙皮厚度，而柔性翼肋又要求蒙皮儘可能有較好的柔性以便容易驅動機翼變彎。因此柔性翼肋的分布必須從翼肋承受氣動載荷和施加機翼變形驅動以及減輕結構總量等方面綜合分析考慮。在機翼的適當部位可以通過採用滑動蒙皮的形式實現機翼對承受氣動力及實現翼肋變彎、伸縮等的綜合要求。
