一种变体飞行器蒙皮结构及其变形方法

本发明涉及智能变形蒙皮，特别是涉及一种变体飞行器蒙皮结构及其变形方法。

背景技术：

1、传统飞行器设计理念重视飞行器结构的强度和刚度，飞行器结构一般采用固定形态的外壳和桁架构成，以合金构成的桁架结构和蒙皮使飞行器重量较重，影响飞行器的外形尺寸、动力性能和飞行续航。小型飞行器在飞行中常受到复杂空域的影响，采用固定翼构型的飞行器难以在复杂空域内低速巡航，垂直起降的旋翼构型飞行器又存在平飞升力不足的问题。

2、随着飞行器技术发展，动态地改变飞行器几何外形、机械特性、动力特性的“变体飞行器”概念诞生，此类飞行器在飞行中通过先进材料、作动器和传感器组成的系统，动态改变自身结构和力学特性，在飞行中根据不同空域和任务条件变构。

3、随着新型智能材料和结构技术发展，机体变形技术向智能化、轻量化和柔性化方向发展，采用智能柔性材料构建机体关键部件，特别是机翼蒙皮的研究逐渐发展和实现。

4、目前，能实现轻量化设计的智能柔性材料存在强度差、功率密度低和位移量小的问题，使智能柔性蒙皮陷入柔性变形和刚性承载的矛盾，并且，多数智能柔性蒙皮属于被动变形，在需要根据任务需求主动调整姿态时缺乏主动作动能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变体飞行器蒙皮结构及其变形方法，以解决上述现有技术存在的问题，其采用可塑形的蒙皮主体结构为基本结构，以气压调节装置对蒙皮主体结构内部的气体收放作为主动操纵作动手段并提高蒙皮强度，实现蒙皮主体结构的高效主动驱动。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种变体飞行器蒙皮结构，包括可塑形的蒙皮主体结构，所述蒙皮主体结构内设置有气囊层，所述气囊层内贯穿有多条同向延伸且等距分布的气体通道，各所述气体通道的同侧沿轴向均匀形成有多个中空凸起，且各所述气体通道均连接有一气压调节装置，所述气压调节装置用于调节对应的所述气体通道内的压强，以使所述蒙皮主体结构能够发生卷曲变形；

4、所述气囊层至少设置有两层，两层所述气囊层间隔设置，且两层所述气囊层的所述气体通道沿不同方向延伸，以使所述蒙皮主体结构能够在两个方向上发生卷曲变形。

5、优选的，所述蒙皮主体结构为长方体，两层所述气囊层由上至下设置于所述蒙皮主体结构内，且两层所述气囊层均平行于所述蒙皮主体结构的顶面和底面。

6、优选的，两层所述气囊层的所述气体通道分别沿所述蒙皮主体结构的长度方向和宽度方向延伸。

7、优选的，位于上方的所述气囊层的所述中空凸起朝向所述蒙皮主体结构的顶面设置，位于下方的所述气囊层的所述中空凸起朝向所述蒙皮主体结构的底面设置。

8、优选的，所述气压调节装置包括进气单向阀和出气单向阀，所述进气单向阀和所述出气单向阀分别设置于对应的所述气体通道的两端。

9、优选的，所述进气单向阀和所述出气单向阀均为可编程控制单向阀；

10、所述变体飞行器蒙皮结构还包括控制器和电池，所述控制器用于控制所述可编程控制单向阀的开关，所述电池用于所述可编程控制单向阀和所述控制器的供电。

11、优选的，所述气体通道的相邻的所述中空凸起的间距不小于单个所述中空凸起的宽度；两层所述气囊层的间距不小于单层所述气囊层的厚度。

12、优选的，所述中空凸起的横截面为方形。

13、优选的，所述蒙皮主体结构的材质为可产生大挠度变形的软体材料。

14、本发明还提供一种应用上述的变体飞行器蒙皮结构的变形方法，包括以下变形方式：

15、平展变形：通过所述气压调节装置控制两层所述气囊层内的压强均与环境压强相等；

16、单向展平变形：通过所述气压调节装置控制一层气囊层内的压强与环境压强存在差值，另一层气囊结构内的压强与环境压强相等；

17、特定曲面形状变形：通过所述气压调节装置控制两层气囊层内的压强与环境压强均存在差值，使所述蒙皮主体结构在两个方向上均存在卷曲变形，从而形成特定曲面形状。

18、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

19、本发明提供的变体飞行器蒙皮结构，包括可塑形的蒙皮主体结构，蒙皮主体结构内设置有气囊层，气囊层内贯穿有多条同向延伸且等距分布的气体通道，各气体通道的同侧沿轴向均匀形成有多个中空凸起，且各气体通道均连接有一气压调节装置，通过气压调节装置调节对应的气体通道内的压强，使得蒙皮主体结构能够发生卷曲变形；通过在蒙皮主体结构内间隔设置两层气囊层，且两层气囊层的气体通道沿不同方向延伸，使得蒙皮主体结构能够在两个方向上发生卷曲变形。本发明采用可塑形的蒙皮主体结构为基本结构，以气压调节装置对蒙皮主体结构内部的气体收放作为主动操纵作动手段并提高蒙皮强度，实现蒙皮主体结构的高效主动驱动。

技术特征：

1.一种变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：包括可塑形的蒙皮主体结构，所述蒙皮主体结构内设置有气囊层，所述气囊层内贯穿有多条同向延伸且等距分布的气体通道，各所述气体通道的同侧沿轴向均匀形成有多个中空凸起，且各所述气体通道均连接有一气压调节装置，所述气压调节装置用于调节对应的所述气体通道内的压强，以使所述蒙皮主体结构能够发生卷曲变形；

2.根据权利要求1所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述蒙皮主体结构为长方体，两层所述气囊层由上至下设置于所述蒙皮主体结构内，且两层所述气囊层均平行于所述蒙皮主体结构的顶面和底面。

3.根据权利要求2所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：两层所述气囊层的所述气体通道分别沿所述蒙皮主体结构的长度方向和宽度方向延伸。

4.根据权利要求2所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：位于上方的所述气囊层的所述中空凸起朝向所述蒙皮主体结构的顶面设置，位于下方的所述气囊层的所述中空凸起朝向所述蒙皮主体结构的底面设置。

5.根据权利要求1所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述气压调节装置包括进气单向阀和出气单向阀，所述进气单向阀和所述出气单向阀分别设置于对应的所述气体通道的两端。

6.根据权利要求5所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述进气单向阀和所述出气单向阀均为可编程控制单向阀；

7.根据权利要求1所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述气体通道的相邻的所述中空凸起的间距不小于单个所述中空凸起的宽度；两层所述气囊层的间距不小于单层所述气囊层的厚度。

8.根据权利要求1所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述中空凸起的横截面为方形。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的变体飞行器蒙皮结构，其特征在于：所述蒙皮主体结构的材质为可产生大挠度变形的软体材料。

10.一种应用如权利要求1-9中任意一项所述的变体飞行器蒙皮结构的变形方法，其特征在于：包括以下变形方式：

技术总结本发明公开了一种变体飞行器蒙皮结构及其变形方法，涉及智能变形蒙皮技术领域，包括可塑形的蒙皮主体结构，蒙皮主体结构内设置有气囊层，气囊层内贯穿有多条同向延伸且等距分布的气体通道，各气体通道的同侧沿轴向均匀形成有多个中空凸起，且各气体通道均连接有一气压调节装置，气压调节装置用于调节对应的气体通道内的压强，以使蒙皮主体结构能够发生卷曲变形；气囊层至少设置有两层，两层气囊层间隔设置，且两层气囊层的气体通道沿不同方向延伸，以使蒙皮主体结构能够在两个方向上发生卷曲变形。本发明以气压调节装置对可塑形的蒙皮主体结构内部的气体收放作为主动操纵作动手段并提高蒙皮强度，实现蒙皮主体结构的高效主动驱动。技术研发人员：马越,严骁,唐牧城,步智恒受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29