一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空結(jié)構(gòu)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置。所述驅(qū)動裝置包括充氣泵(1)、充氣管路(2)、充氣閥門(3)、放氣管路(4)、放氣閥門(5)、內(nèi)側(cè)密封腔(6)、外側(cè)密封腔(7)、壓力傳感器(8)、流量傳感器(9)、蒙皮連接帶(10)、基礎(chǔ)型面安裝區(qū)(11)。該驅(qū)動裝置利用氣體充壓方式實現(xiàn)進氣道鼓包型面在較大范圍內(nèi)的形狀變化，利用壓力及流量信息控制鼓包型面的形狀，從而改變進氣道喉道面積，解決了鼓包進氣道型面不可調(diào)節(jié)的問題。
【專利說明】一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空結(jié)構(gòu)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在超音速戰(zhàn)斗機進氣道的設(shè)計過程中，往往面臨高低速氣動構(gòu)型之間的矛盾，飛機的隱身要求也制約著進氣道的氣動構(gòu)型設(shè)計和性能。因此，在超音速進氣道的設(shè)計過程中，很難使進氣道在整個飛行包線內(nèi)保持高性能。
[0003]為解決以上設(shè)計難題，提出了自適應(yīng)鼓包進氣道的設(shè)計概念。自適應(yīng)鼓包進氣道可以根據(jù)飛機所處的不同飛行狀態(tài)，通過主動控制技術(shù)自適應(yīng)地改變進氣道內(nèi)管道(鼓包)結(jié)構(gòu)形狀，調(diào)節(jié)進氣道的喉道面積，從而滿足發(fā)動機在不同飛行狀態(tài)下的流量需求。
[0004]柔性蒙皮是一種采用彈性膠膜和高彈纖維復(fù)合的方式構(gòu)成的，能夠在外力驅(qū)動下發(fā)生較大的柔性變形，并具有足夠面內(nèi)剛度、強度的新型蒙皮，可用于實現(xiàn)鼓包進氣道的自適應(yīng)形狀調(diào)節(jié)?；谌嵝悦善さ淖赃m應(yīng)鼓包進氣道結(jié)構(gòu)參見圖1，其為基本結(jié)構(gòu)及工作型面示意圖。
[0005]為實現(xiàn)基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道的變形，需要設(shè)計一種驅(qū)動裝置，在其驅(qū)動下，不僅可以使柔性蒙皮在基礎(chǔ)型面和最高型面之間產(chǎn)生定向變形，還可以保證柔性蒙皮足夠的面外剛度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:提供一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置，一是解決柔性蒙皮的變形驅(qū)動及控制問題，二是解決柔性蒙皮面外剛度弱、不能承載面外較大載荷的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置:采用氣體充壓的方式利用充氣泵向密封腔內(nèi)充壓使柔性蒙皮變形；利用蒙皮連接帶實現(xiàn)內(nèi)外密封腔體積的協(xié)調(diào)變化；利用閥門及管路控制氣體流向；利用壓力傳感器及流量傳感器獲取壓力及流量信息，以此為參數(shù)，控制柔性蒙皮向任意設(shè)計型面的變形；利用密封氣體為柔性蒙皮提供足夠的面外剛度；
[0008]所述驅(qū)動裝置其特征為:所述驅(qū)動裝置包括充氣泵1、充氣管路2、充氣閥門3、放氣管路4、放氣閥門5、內(nèi)側(cè)密封腔6、外側(cè)密封腔7、壓力傳感器8、流量傳感器9、蒙皮連接帶10、基礎(chǔ)型面安裝區(qū)11 ;所述充氣泵I安裝于進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)的機體結(jié)構(gòu)中，通過充氣管路2分別與內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7連通，用于向密封腔內(nèi)充壓；所述充氣管路2，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)，一端與充氣泵連通，另一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔6與外側(cè)密封腔7 ;所述充氣閥門3，安裝在充氣管路2的“T”字形管口中央，用于控制氣流向內(nèi)側(cè)密封腔6或向外側(cè)密封腔7流動；所述放氣管路4，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)，一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔6與外側(cè)密封腔7，另一端與飛機機體結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由連通；所述放氣閥門5，安裝在放氣管路3的“T”字形管口中央，用于控制氣流由內(nèi)側(cè)密封腔6或向外側(cè)密封腔7向外流出；所述內(nèi)側(cè)密封腔6，為進氣道基礎(chǔ)型面與內(nèi)側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其兩端分別安裝有充氣管路2和放氣管路4，其腔體體積可隨氣體的充、放發(fā)生變化；所述外側(cè)密封腔7，為進氣道基礎(chǔ)型面與外側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其中的密封氣體能夠提供柔性蒙皮所需的面外剛度，當其體積達到最大時，鼓包型面為最高型面，當其體積為零時，外側(cè)柔性蒙皮與進氣道基礎(chǔ)型面緊密貼合；所述壓力傳感器8，共有兩個，分別內(nèi)埋于內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7的基礎(chǔ)型面中，用于測量內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7的腔內(nèi)壓力；所述流量傳感器9，安裝于充氣管路2的管口，用于測量管路內(nèi)氣體流速，壓力及流速測量結(jié)果可作為柔性蒙皮型面控制的參數(shù)；所述蒙皮連接帶10，為一種能夠提供拉力的柔性帶，一端連接外側(cè)柔性蒙皮，另一端連接內(nèi)側(cè)柔性蒙皮，作用是在一側(cè)柔性蒙皮在充壓驅(qū)動下發(fā)生鼓包變形時，另一側(cè)柔性蒙皮能夠在其拉力下產(chǎn)生同向變形，進而排出受拉一側(cè)密封腔內(nèi)的氣體；所述基礎(chǔ)型面安裝區(qū)11，共有兩處，其中一處用于固定充氣管路2，另一處用于固定放氣管路4，每處安裝區(qū)都有一個通孔，用于安裝管路的“T”形管口。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:提供一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置，該裝置利用氣體充壓方式實現(xiàn)進氣道鼓包型面在較大范圍內(nèi)的形狀變化，利用壓力及流量信息控制鼓包型面的形狀，從而改變進氣道喉道面積，解決了鼓包進氣道型面不可調(diào)節(jié)的問題。同時，利用密封氣體為柔性蒙皮提供了足夠的面外剛度，解決了柔性蒙皮面外剛度不足的問題，從而使飛機在不同飛行狀態(tài)下都具有最佳氣動性能和進發(fā)匹配特性，具有良好的工程適用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明用于基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形范圍示意圖；
[0011]圖2是基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置示意圖；
[0012]其中，1-充氣泵、2-充氣管路、3-充氣閥門、4-放氣管路、5-放氣閥門、6-內(nèi)側(cè)密封腔、7-外側(cè)密封腔、8-壓力傳感器、9-流量傳感器、10-蒙皮連接帶、11-基礎(chǔ)型面安裝區(qū)。
[0013]圖3是本發(fā)明用于進氣道外腔充壓工作原理示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明用于進氣道內(nèi)腔充壓工作原理示意圖；
[0015]圖5是本發(fā)明用于腔內(nèi)氣體保壓工作原理示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步詳細說明。
[0017]本發(fā)明一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置:采用氣體充壓的方式利用充氣泵向密封腔內(nèi)充壓使柔性蒙皮變形；利用蒙皮連接帶實現(xiàn)內(nèi)外密封腔體積的協(xié)調(diào)變化；利用閥門及管路控制氣體流向；利用壓力傳感器及流量傳感器獲取壓力及流量信息，以此為參數(shù)，控制柔性蒙皮向任意設(shè)計型面的變形；利用密封氣體為柔性蒙皮提供足夠的面外剛度；
[0018]所述驅(qū)動裝置包括充氣泵1、充氣管路2、充氣閥門3、放氣管路4、放氣閥門5、內(nèi)側(cè)密封腔6、外側(cè)密封腔7、壓力傳感器8、流量傳感器9、蒙皮連接帶10、基礎(chǔ)型面安裝區(qū)11 ；所述充氣泵I安裝于進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)(“內(nèi)側(cè)”為指向飛機機身對稱面的一側(cè)，“外側(cè)”為“內(nèi)側(cè)”的相反方向，下同)的機體結(jié)構(gòu)中，通過充氣管路2分別與內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7連通，用于向密封腔內(nèi)充壓；所述充氣管路2，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)，一端與充氣泵連通，另一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔6與外側(cè)密封腔7 ;所述充氣閥門3，安裝在充氣管路2的“T”字形管口中央，用于控制氣流向內(nèi)側(cè)密封腔6或向外側(cè)密封腔7流動；所述放氣管路4，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)(位置不同于充氣管路
2)，一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔6與外側(cè)密封腔7，另一端與飛機機體結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由連通；所述放氣閥門5，安裝在放氣管路3的“T”字形管口中央，用于控制氣流由內(nèi)側(cè)密封腔6或向外側(cè)密封腔7向外流出；所述內(nèi)側(cè)密封腔6，為進氣道基礎(chǔ)型面與內(nèi)側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其兩端分別安裝有充氣管路2和放氣管路4，其腔體體積可隨氣體的充、放發(fā)生變化；所述外側(cè)密封腔7，為進氣道基礎(chǔ)型面與外側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其中的密封氣體能夠提供柔性蒙皮所需的面外剛度，當其體積達到最大時，鼓包型面為最高型面，當其體積為O時，外側(cè)柔性蒙皮與進氣道基礎(chǔ)型面緊密貼合；所述壓力傳感器8，共有2個，分別內(nèi)埋于內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7的基礎(chǔ)型面中，用于測量內(nèi)側(cè)密封腔6和外側(cè)密封腔7的腔內(nèi)壓力；所述流量傳感器9，安裝于充氣管路2的管口，用于測量管路內(nèi)氣體流速，壓力及流速測量結(jié)果可作為柔性蒙皮型面控制的參數(shù)；所述蒙皮連接帶10，為一種能夠提供拉力的柔性帶，一端連接外側(cè)柔性蒙皮，另一端連接內(nèi)側(cè)柔性蒙皮，作用是在一側(cè)柔性蒙皮在充壓驅(qū)動下發(fā)生鼓包變形時，另一側(cè)柔性蒙皮能夠在其拉力下產(chǎn)生同向變形，進而排出受拉一側(cè)密封腔內(nèi)的氣體；所述基礎(chǔ)型面安裝區(qū)11，共有2處，其中一處用于固定充氣管路2，另一處用于固定放氣管路4，每處安裝區(qū)都有一個通孔，用于安裝管路的“T”形管口。
[0019]根據(jù)具體進氣道及發(fā)動機功能需求，選擇合適的充氣泵、閥門、密封劑、管材、壓力傳感器、流量傳感器、蒙皮連接帶并確定尺寸參數(shù)，按照圖2提供的結(jié)構(gòu)示意圖即可制造出滿足設(shè)計需求的基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道充壓裝置。
[0020]所述充氣泵的充壓能力可根據(jù)飛機進氣道設(shè)計載荷及鼓包型面的剛度選定；所述閥門有兩種位置狀態(tài)，通過控制閥門狀態(tài)實現(xiàn)各密封腔的充氣與放氣；所述管路可根據(jù)充壓流量需求選擇材料與內(nèi)徑，管路管口內(nèi)埋于基礎(chǔ)型面中，其布置不影響進氣道內(nèi)的氣動外形；所述內(nèi)、外側(cè)密封腔各自獨立密封，當閥門關(guān)閉時，可利用腔內(nèi)密封氣體提供柔性蒙皮的面外壓力；所述壓力傳感器及流量傳感器用于采集密封腔內(nèi)的壓力及流量信號，通過壓力-流量-型面對應(yīng)關(guān)系，為進氣道鼓包的智能變形提供參數(shù)；所述蒙皮連接帶用于協(xié)調(diào)內(nèi)外側(cè)蒙皮的變形，控制密封腔體積，是一種提供拉力的柔性帶。
[0021]上述基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道充壓裝置共有3種工作狀態(tài)，一是外側(cè)密封腔充壓，此時外側(cè)柔性蒙皮由基礎(chǔ)型面向目標型面變形，外側(cè)“鼓包”變大，同時，在連接帶的作用下，內(nèi)側(cè)密封腔體積變小，閥門狀態(tài)及氣流方向示意圖見圖3 ;二是內(nèi)側(cè)密封腔充壓，此時柔性蒙皮由當前型面向基礎(chǔ)型面變形，內(nèi)側(cè)密封腔體積變大，同時，在蒙皮連接帶的作用下，“鼓包”變小，閥門狀態(tài)及氣流方向示意圖見圖4 ;三是保壓密封狀態(tài)，此時外側(cè)柔性蒙皮處于某特定型面，外側(cè)密封腔內(nèi)氣壓高于外界氣壓，密封氣體能夠為外側(cè)柔性蒙皮提供足夠的面外壓力，同時由于內(nèi)側(cè)密封腔與外界連通，其內(nèi)部壓力不足以帶動蒙皮連接帶使外側(cè)柔性蒙皮向內(nèi)側(cè)變形，因此該狀態(tài)可以使外側(cè)柔性蒙皮形成的鼓包維持在一個穩(wěn)定形狀，保壓時閥門狀態(tài)見圖5。
【權(quán)利要求】
1.一種基于柔性蒙皮的自適應(yīng)鼓包進氣道變形驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置:采用氣體充壓的方式利用充氣泵向密封腔內(nèi)充壓使柔性蒙皮變形；利用蒙皮連接帶實現(xiàn)內(nèi)外密封腔體積的協(xié)調(diào)變化；利用閥門及管路控制氣體流向；利用壓力傳感器及流量傳感器獲取壓力及流量信息，以此為參數(shù)，控制柔性蒙皮向任意設(shè)計型面的變形；利用密封氣體為柔性蒙皮提供足夠的面外剛度； 所述驅(qū)動裝置其特征為:所述驅(qū)動裝置包括充氣泵(I)、充氣管路(2)、充氣閥門(3)、放氣管路(4)、放氣閥門(5)、內(nèi)側(cè)密封腔￠)、外側(cè)密封腔(7)、壓力傳感器(8)、流量傳感器(9)、蒙皮連接帶(10)、基礎(chǔ)型面安裝區(qū)(11);所述充氣泵(I)安裝于進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)的機體結(jié)構(gòu)中，通過充氣管路(2)分別與內(nèi)側(cè)密封腔(6)和外側(cè)密封腔(7)連通，用于向密封腔內(nèi)充壓；所述充氣管路(2)，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)，一端與充氣泵連通，另一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔(6)與外側(cè)密封腔(7);所述充氣閥門(3)，安裝在充氣管路(2)的“T”字形管口中央，用于控制氣流向內(nèi)側(cè)密封腔(6)或向外側(cè)密封腔(7)流動；所述放氣管路(4)，安裝在進氣道基礎(chǔ)型面內(nèi)側(cè)，一端為“T”字形管口，“T”字形管口分別連通內(nèi)側(cè)密封腔(6)與外側(cè)密封腔(7)，另一端與飛機機體結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由連通；所述放氣閥門(5)，安裝在放氣管路(3)的“T”字形管口中央，用于控制氣流由內(nèi)側(cè)密封腔(6)或向外側(cè)密封腔(7)向外流出；所述內(nèi)側(cè)密封腔￠)，為進氣道基礎(chǔ)型面與內(nèi)側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其兩端分別安裝有充氣管路(2)和放氣管路(4)，其腔體體積可隨氣體的充、放發(fā)生變化；所述外側(cè)密封腔(7)，為進氣道基礎(chǔ)型面與外側(cè)柔性蒙皮所圍成的密封腔，其中的密封氣體能夠提供柔性蒙皮所需的面外剛度，當其體積達到最大時，鼓包型面為最高型面，當其體積為零時，外側(cè)柔性蒙皮與進氣道基礎(chǔ)型面緊密貼合；所述壓力傳感器(8)，共有兩個，分別內(nèi)埋于內(nèi)側(cè)密封腔(6)和外側(cè)密封腔(7)的基礎(chǔ)型面中，用于測量內(nèi)側(cè)密封腔(6)和外側(cè)密封腔(7)的腔內(nèi)壓力；所述流量傳感器(9)，安裝于充氣管路(2)的管口，用于測量管路內(nèi)氣體流速，壓力及流速測量結(jié)果可作為柔性蒙皮型面控制的參數(shù)；所述蒙皮連接帶(10)，為一種能夠提供拉力的柔性帶，一端連接外側(cè)柔性蒙皮，另一端連接內(nèi)側(cè)柔性蒙皮，作用是在一側(cè)柔性蒙皮在充壓驅(qū)動下發(fā)生鼓包變形時，另一側(cè)柔性蒙皮能夠在其拉力下產(chǎn)生同向變形，進而排出受拉一側(cè)密封腔內(nèi)的氣體；所述基礎(chǔ)型面安裝區(qū)(11)，共有兩處，其中一處用于固定充氣管路(2)，另一處用于固定放氣管路(4)，每處安裝區(qū)都有一個通孔，用于安裝管路的“T”形管口。
【文檔編號】B64D33/02GK104401498SQ201410668336
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】邱濤, 王鄢, 周翌勛 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所