双滑轨式机翼前掠机构设计

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252012VoI。33No．112010．2017ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaaeducnhkxb@buaa．edu．ca文章编号：1000—6893(2012)11-201008双滑轨式机翼前掠机构设计陈鹏，王旭*，于冲，胡孟权，黄萌空军工程大学工程学院，陕西西安710038摘要：为了满足变体飞机在气动和结构方面的要求，基于变前掠翼布局，提出一种双滑轨式的翼身连动机构，使飞机气动布局可以在平直翼、前掠翼、三角翼之间

2、自由转换。首先，通过结构框图和三维模型图对双滑轨式翼身连动机构进行了总体概述；其次，对设计过程中的具体问题进行了说明；最后，从功能实现和结构设计两个方面对双滑轨式翼身连动机构和传统单转轴式翼身连动机构进行了对比分析。双滑轨式翼身连动机构可以较好地满足气动外形变化的要求，并且，在同等条件下使翼根处载荷减小35．6％，转轴处载荷减小7．2％。因此，本方案可以作为变体飞机设计过程中的一种参考方案。关键词：变前掠翼；翼身连动机构；双滑轨式；结构设计；控制系统中图分类号：V221+．8文献标识码：A变前掠翼飞机是一种新的设计理念[1。3]，飞机可根据不同的任务需

3、求选取最佳的气动外形，即在起飞、着陆、巡航侦察时选用直机翼构型，达到最大的升阻比H1；在战斗飞行时选用前掠翼构型，获得最佳的跨声速气动特性及最大的失速迎角[53；在需要做高速飞行时选用三角翼(完全前掠)构型，获得最小的阻力特性[6]。变前掠翼布局有其明显的优点哺。9]，但变掠翼飞机的设计难点也是无法回避的。首先要满足结构强度要求，其次要尽量减小变翼过程中气动中心的移动量H]。前掠翼布局一个明显的优势是亚声速大迎角状态下机动性好[1⋯，然而变掠翼飞机最大的缺点在于翼身连接处的结构问题限制了飞机承受过载的能力；此外，变前掠翼飞机前掠角变化范围比较大，这样更

4、容易导致机翼前掠角变化过程中气动中心移动量过大。因此，翼身连动机构是设计变前掠翼飞机的一项关键技术，其结构不仅要满足翼升力和变翼驱动力所产生的力和力矩的要求，而且不能增加过多的结构重量。目前，国内外对变前掠翼飞机的研究都处于概念设计阶段口1‘13]，对其翼身连动机构的研究比较少。传统的翼身连动机构从变翼的实现方式上大致分为转轴式和四杆机构式两大类口4。1“。转轴式翼身连动机构的优点是实现起来比较简单，不足之处在于翼身连接处载荷集中传递，变翼过程中气动中心移动量比较大；四杆机构可以在改变机翼前掠角的同时改变机翼的横向站位和纵向站位，但要受到一定的限制，且

5、结构不够紧凑，承受载荷的能力不够高。国外已装备的变后掠翼飞机大多采用机翼绕定轴转动的方式来实现后掠角的变化。1引。结合变前掠翼布局研究发现，转轴式翼身连动机构很难满足在不同的前掠角情况下都收稿日期：2011—12—08；退修日期：2012—01—10；录用日期：2012—03—13；网络出版时间：2012—03—3111：46网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929．V201203311146．001html基金项目：部级项目*通讯作者Tel：029—84787505E·mail：wanxuii@yahoocom引用

6、格武IChenP。WangX．YuC．etal．Designofforward-sweptwing-bodyswitchingmechanismwithdoubleslidewayActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2012．33(11)：2010-2017．睬鹃．I翘．f冲，等．双滑轨武机翼前掠机构设计．航空学报，2012．33(11)：2010-2017．陈鹏等：双滑轨式机翼前掠机构设计保持较为理想的气动外形的要求。本文针对变前掠翼飞机设计理念及所建立的基本气动外形，完成了一种双滑轨式翼身连动机构的系统设计，旨在

7、为变前掠翼飞机翼身连动机构的设计研究提供一条思路。与传统的翼身连动机构相比具有承载能力强、机翼活动面积大、能够很好地拟合各设计构型等优点，使变翼过程中的任何状态都能达到设计的最佳综合性能n]。1翼身连动机构及其工作原理的总体设计本方案采用电机驱动来完成变翼过程。电机通过联轴器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠副(滚珠丝杠与螺母的组合体)将丝杠的转动转换为螺母的直线运动，螺母通过两根驱动拉杆驱动左、右主动滑块在各自的滑轨上滑动，与此同时，会带动左、右从动滑块在各自的轨道上相应地滑动。这样，对于某一侧的机翼来说，两个翼身连接点相对位置的变化，就意味着该机翼前掠角的

8、变化。因此，机翼上两个固定点之间的距离、滑轨的几何外形以及两条滑轨之间相对位置的几何关系确定了