一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法

本发明属于航空器，涉及飞机机翼或尾翼翼梁的结构设计与优化，具体是一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法，能够实现飞机机翼或尾翼翼梁的快速拆装和折叠，提高了飞机机翼或尾翼翼梁结构的刚度、稳定性和转运效率。

背景技术：

1、在现代航空工业中，飞机机翼或尾翼的翼梁结构的设计与制造是确保飞行安全和效率的关键因素。传统的固定式机翼或尾翼由于其结构稳定、设计成熟，长期以来被广泛应用于各型飞机之中。然而，随着航空技术的不断发展与创新，固定式机翼或尾翼的翼梁结构在加工成型、装配制造、转运使用等环节暴露出一系列问题和不足。例如，固定式翼梁结构通常需要较大的空间来存放和转运，这限制了飞机设计的灵活性和应用范围，同时也导致了生产和维护成本的增加。

2、具体而言，固定式机翼或尾翼的翼梁在加工成型阶段面临的主要挑战包括其大尺寸和复杂形状，这不仅对加工设备和技术提出了高要求，而且导致了成本的显著增加。此外，大型固定式翼梁在装配制造阶段通常需要较大的车间空间，需要为大尺寸翼梁设计相应的大尺寸装配型架，以用于支撑和固定结构的各个部件，保证装配的精度和质量。装配型架的制造成本投入高，且占用大量的空间，限制了装配的效率和灵活性。在转运使用环节，大型固定式翼梁的转运难度加大，需要设计专用转运托架，用于保护和固定结构的各个部件，防止在运输过程中发生变形或损坏。转运托架的占地面积广，运输效率低，并且由于翼梁的轻质特性，因此对转运托架的刚度及路况条件有特殊要求，以保证此类轻型结构不会在运输过程中损毁。无论是在军用还是民用领域，这些问题都极大地限制了飞机的应用范围和灵活性，尤其是在需要快速部署的应急救援、灾难响应等场景中更为突出。

3、相对于固定式机翼或尾翼翼梁结构，可折叠式翼梁结构通过在翼梁中设计可动连接件或折叠机构，实现机翼的折叠与展开，从而在不牺牲飞行性能的前提下，有效解决了传统固定式翼梁在装配、转运等环节的诸多问题。这种设计大大提高了飞机的灵活性和适用性，尤其是在空间受限的环境中展现出了更大的优势。在某些情况下，可折叠式机翼或尾翼翼梁结构甚至可以在飞行过程中调整，以适应不同的飞行条件，从而提高飞行性能和燃油效率。

4、然而，尽管可折叠式机翼或尾翼翼梁结构已经取得了一定的进展，但仍然存在一些亟待解决的难题和挑战。首先，翼梁折叠机构的设计需要在保证结构强度和刚度的同时，实现机械操作的简便性与可靠性，这在工程实践中是一大难题。其次，翼梁在经历多次折叠与展开后，如何保持连接部件的耐久性以避免结构疲劳，也是一个亟待解决的技术问题。此外，翼梁折叠机构的复杂性和可靠性也是设计时必须考虑的重要因素。

技术实现思路

1、（一）发明目的

2、针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明旨在提供一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法，通过引入创新的折叠机构设计，本发明实现了机翼或尾翼翼梁的高效折叠与展开功能，既保证了飞行过程中机翼或尾翼的结构强度和刚度，又消除了对大尺寸装配型架的需求，显著提升了飞机机翼或尾翼翼梁的转运效率和多场景适应性。此外，本发明在设计上兼顾了机械操作的简便性与可靠性，并确保了反复折叠与展开操作后的持久刚度和稳定性，有效拓宽了飞机在需要快速部署的紧急救援和灾难响应等场景中的应用范围和灵活性。

3、（二）技术方案

4、为实现该发明目的，解决其技术问题，本发明采用如下技术方案：

5、本发明的第1个发明目的在于提供一种可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，翼梁的长度、宽度及高度方向分别沿x轴、y轴、z轴方向延伸，沿翼梁长度方向设置有若干可折叠模块，其中，

6、所述可折叠模块包括一横管、若干纵管、若干斜拉管以及若干旋转接头，其中，所述横管沿y轴方向延伸并布置在顶部，其两端分别设有一第一顶部旋转接头，所述第一顶部旋转接头包括一倒u形结构的第一顶部连接盒，所述横管的末端固定连接于连接盒两侧板，连接盒顶板上设有一沿z轴方向向上延伸的纵管连接轴，所述纵管连接轴的左右两侧分别活动连接一顶部纵管，连接盒的左右两侧分别活动连接一斜向下延伸的斜拉管；

7、所述可折叠模块的底部左右两侧分别设有一第一底部旋转接头，两底部旋转接头之间设有两底部纵管，第一底部旋转接头包括一倒u形结构的第一底部连接盒，其两侧板之间设有一沿y轴方向延伸的连接轴，

8、连接在两所述第一顶部旋转接头上的四根斜拉管中，左侧两斜拉管的底部末端活动连接于位于左侧的第一底部连接盒的连接轴上，右侧两斜拉管的底部末端活动连接于位于右侧的第一底部连接盒的连接轴上，

9、位于两所述第一底部旋转接头之间的两底部纵管中，左侧底部纵管的左端活动连接于位于左侧的第一底部连接盒的连接轴上，右侧底部纵管的右端活动连接于位于右侧的第一底部连接盒的连接轴上，两底部纵管之间借助一沿y轴方向延伸的连接轴活动连接，并在该连接处形成一第二底部旋转接头；

10、左右相邻两可折叠模块的底部之间通过共用的第一底部旋转接头相互连接，顶部之间通过第二顶部旋转接头相互连接，每一第一底部旋转接头分别连接一位于其左侧的可折叠模块的向右下延伸的两斜拉管以及一位于其右侧的可折叠模块的向左下延伸的两斜拉管，相邻两顶部纵管之间借助一沿z轴方向延伸的连接轴活动连接，并在该连接处形成第二顶部旋转接头。

11、本发明的第2个发明目的在于提供一种上述第1个发明目的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构的展开方法，其中，所述展开方法在实施时至少包括如下步骤：

12、ss11. 组装阶段，连接装配各可折叠模块，将各横管、纵管、斜拉管汇集安装于相应的各第一顶部旋转接头、第二顶部旋转接头、第一底部旋转接头、第二底部旋转接头；

13、ss12. 展开阶段，各顶部纵管分别绕其两端的第一顶部旋转接头及第二顶部旋转接头上的沿z轴方向延伸的连接轴向外侧旋转，各底部纵管分别绕其两端的第一底部旋转接头及第二底部旋转接头上的沿y轴方向延伸的连接轴向外侧旋转，各斜拉管分别绕其两端的第一顶部旋转接头及第一底部旋转接头上的沿y轴方向延伸的连接轴旋转；

14、ss13. 锁定阶段，通过设置在各第一顶部旋转接头、第二顶部旋转接头、第一底部旋转接头、第二底部旋转接头上的锁紧及限位结构锁定各管件，以固定翼梁的展开状态；

15、ss14. 附件安装阶段，在顶部纵向横梁及底部纵向横梁上固定连接和安装蒙皮盖板，以完成翼梁结构的最终组装和功能配置。

16、本发明的第3个发明目的在于提供一种上述第1个发明目的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构的折叠方法，其中，所述折叠方法在实施时至少包括如下步骤：

17、ss21. 附件拆卸阶段，拆卸位于翼梁上的蒙皮盖板；

18、ss22. 锁定解除阶段，释放设置在各第一顶部旋转接头、第二顶部旋转接头、第一底部旋转接头、第二底部旋转接头上的锁紧及限位结构，将各顶部纵管、底部纵管、斜拉管与相应的旋转接头分离；

19、ss23. 折叠阶段，使各顶部纵管沿其两端的第一顶部旋转接头和第二顶部旋转接头上的z轴方向的连接轴向内侧转动，使各底部纵管沿其两端的第一底部旋转接头和第二底部旋转接头上的y轴方向的连接轴向内侧转动，使各斜拉管沿其两端的第一顶部旋转接头和第一底部旋转接头上的y轴方向的连接轴转动；

20、ss24. 锁定阶段，当翼梁折叠至最小尺寸时，启动锁定机制，固定各旋转接头和管件的位置，确保折叠后的翼梁保持稳定，防止在运输或存储过程中自行展开或变形。

21、（三）技术效果

22、同现有技术相比，本发明的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构及方法，具有以下有益且显著的技术效果：

23、（1）本发明中的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，可以显著降低翼梁的体积，便于运输，体现出其尺寸/体积比、简单性、可靠性和结构效率的优势。

24、（2）本发明中的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，在设计及制造过程中无需大尺寸装配型架，可按量进行可折叠模块成型及装配，降低了成型质量要求，提升质量合格率，减少制造成本的投入。

25、（3）本发明中的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，展开后具有一定连续长度，其纵管展开后可认定为刚性梁，其三角形截面稳定性高，翼梁整体具有高刚度的优势，在承受外部负载和应对复杂气候条件时展现出良好性能，并在严苛的飞行环境下保持良好状态。

26、（4）本发明中的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，采用耳片及连接轴的连接方式，并设计限位装置和锁紧装置，可保证折翼梁结构在“展开-收起”状态变换中的刚度和稳定性，设计方法及其结构简单可靠。

27、（5）本发明中的可快速拆装和折叠的飞机机翼或尾翼翼梁结构，可依次模块化进行“展开-收起”状态变换，其收起状态长度展开状态长度的10%，翼梁同样可按可折叠模块进行增加或减少，订制化翼梁长度。