一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置以及微型飞行器

本申请涉及阵风减缓，尤其涉及一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置以及微型飞行器。

背景技术：

1、微型飞行器是一类小型、轻量级无人飞行器，具有小巧、灵活、成本低等优点，可用于军事侦查、环境监测、应急救援等多种场景，在未来航空领域具有重要的应用前景。然而，由于微型飞行器的飞行速度和高度较低，易受大气边界层中阵风的影响而发生流动分离，机翼载荷急剧变化，最终导致气动性能恶化，危及飞行稳定性、操控性和安全性。因此，微型飞行器的阵风减缓引起了航空领域的广泛关注。

2、其中，在传统飞行器设计中，刚性机翼的设计是基于巡航等主要飞行条件，同时兼顾起降等重要飞行过程所实现的折中优化，仅能在有限设计点实现最优的气动性能，难以适应复杂多变的阵风环境。传统的阵风减缓方法一般需要传感器、刚性控制面等硬件与控制算法的精准配合，维持飞行稳定。

3、然而，传统的阵风减缓方法控制系统包括传感器、控制算法、控制面等，系统构成复杂。另外还需要针对不同飞行环境和工作任务设计专门的减缓控制算法，成本较高。由于设置控制系统则需加装多套主动控制机构，额外重量较大，往往适用于大型飞机，难以应用在微型飞行器上。刚性后缘存在结构间隙与曲率突变，难以保证气动力的平稳变化。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置以及微型飞行器，通过设置基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，利用柔性机翼的独特优势，有效抑制机翼上翼面流动分离，在提高时均升力系数的同时，可减小升力系数脉动量，实现阵风载荷的减缓。

2、为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

3、本申请实施例第一方面提供一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，包括：

4、机翼，机翼包括：刚性骨架与柔性翼面，柔性翼面位于刚性骨架的至少一侧上；

5、预紧力调节机构，预紧力调节机构用于调节柔性翼面的预紧力，柔性翼面在调节至预设预紧力时与刚性骨架相连。

6、在上述技术方案的基础上，本申请还可以做如下改进。

7、在一种可能的实现方式中，机翼具有迎风面与背风面；

8、柔性翼面具有弹性形变，柔性翼面通过弹性形变朝向刚性骨架的背风面偏转变形，以减缓阵风载荷。

9、在一种可能的实现方式中，柔性翼面在刚性骨架的一侧上与刚性骨架重合；

10、或者柔性翼面在刚性骨架的一侧上覆盖部分刚性骨架；

11、或者柔性翼面分别位于刚性骨架的两侧。

12、在一种可能的实现方式中，柔性翼面的厚度范围为0.2mm～2mm。

13、在一种可能的实现方式中，柔性翼面的材料的弹性模量的范围为1mpa～50mpa。

14、在一种可能的实现方式中，柔性翼面的材料为高分子聚合物薄膜制备而成；

15、高分子聚合物薄膜为热塑性聚氨酯弹性体薄膜或聚氯乙烯薄膜。

16、在一种可能的实现方式中，柔性翼面与刚性骨架之间通过粘接剂、铆接或者热缩紧固的方式相连。

17、在一种可能的实现方式中，刚性骨架的形状为矩形、椭圆形、梯形或者三角形。

18、在一种可能的实现方式中，预紧力调节机构包括：第一夹具、第二夹具、底座以及位移台；

19、第一夹具位于底座上，第二夹具位于位移台上；

20、第一夹具用于夹持柔性翼面的一端，第二夹具用于夹持柔性翼面的另一端；

21、通过调节位移台以拉伸柔性翼面，以使柔性翼面达至预设预紧力。

22、本申请实施例第二方面提供一种微型飞行器，包括主体部以及上述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置。

23、本申请实施例提供一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置以及微型飞行器，该基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置包括机翼。其中，机翼包括：刚性骨架与柔性翼面；柔性翼面位于刚性骨架的至少一侧上；预紧力调节机构，预紧力调节机构用于调节柔性翼面的预紧力，柔性翼面在调节至预设预紧力时与刚性骨架相连。该微型飞行器包括主体部以及上述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置。这样，通过设置基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，利用柔性机翼的独特优势，有效抑制机翼上翼面流动分离，在提高时均升力系数的同时，可减小升力系数脉动量，实现阵风载荷的减缓。

技术特征：

1.一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述机翼具有迎风面与背风面；

3.根据权利要求1所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述柔性翼面在所述刚性骨架的一侧上与所述刚性骨架重合；

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述柔性翼面的厚度范围为0.2mm～2mm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述柔性翼面的材料的弹性模量的范围为1mpa～50mpa。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述柔性翼面的材料为高分子聚合物薄膜制备而成；

7.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述柔性翼面与所述刚性骨架之间通过粘接剂、铆接或者热缩紧固的方式相连。

8.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述刚性骨架的形状为矩形、椭圆形、梯形或者三角形。

9.根据权利要求1-3任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，其特征在于，所述预紧力调节机构包括：第一夹具、第二夹具、底座以及位移台；

10.一种微型飞行器，其特征在于，包括主体部以及上述权利要求1-9任一项所述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置。

技术总结本申请实施例提供一种基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置以及微型飞行器，属于阵风减缓技术领域。该基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置包括机翼。其中，机翼包括：刚性骨架与柔性翼面；柔性翼面位于刚性骨架的至少一侧上；预紧力调节机构，预紧力调节机构用于调节柔性翼面的预紧力，柔性翼面在调节至预设预紧力时与刚性骨架相连。该微型飞行器包括主体部以及上述的基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置。这样，通过设置基于微型飞行器的阵风载荷减缓装置，利用柔性机翼的独特优势，有效抑制机翼上翼面流动分离，在提高时均升力系数的同时，可减小升力系数脉动量，实现阵风载荷的减缓。技术研发人员：王晋军,贺曦,郭沁峰,冯思源受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27