[科普中国]-变形襟翼

变形襟翼是指在一定的驱动下可以连续改变形状的襟翼，不同于传统连接在机翼固定后缘上的刚性襟翼。变形襟翼主要由三个组件组成，包括带加强长桁的柔性上下蒙皮，带扭曲盘的曲梁驱动机构及扭曲盘与扭曲长桁的连接结构。

简介变形襟翼是指在一定的驱动下可以连续改变形状的襟翼，不同于传统连接在机翼固定后缘上的刚性襟翼。

变形襟翼主要由三个组件组成，包括带加强长桁的柔性上下蒙皮，带扭曲盘的曲梁驱动机构及扭曲盘与扭曲长桁的连接结构1。

长桁长桁作为机身结构的纵向构件，在桁条式机身中主要用来承受机身弯曲引起的轴向力。另外长桁对蒙皮有支持作用，它提高了蒙皮的受压、受剪失稳临界应力；其次它承受部分作用在机身蒙皮上的气动力并传给隔框，与机翼的长桁相似1。

蒙皮机身蒙皮在构造上的功用是构成机身的气动外形，并保持表面光滑，所以它承受局部空气动力，在增压密封座舱部位的蒙皮将承受内压载荷，蒙皮将其传递给机身骨架。

蒙皮在机身总体受载中起着很重要的作用。它承受垂直和水平两个平面内的剪力和扭矩；同时它和长桁等一起组成壁板承受垂直和水平两个平面内弯矩引起的轴力1。

襟翼襟翼（flap）特指现代机翼边缘部分的一种翼面形可动装置，襟翼可装在机翼后缘或前缘，可向下偏转或（和）向后（前）滑动，其基本效用是在飞行中增加升力。依据所安装部位和具体作用的不同，襟翼可分为后缘襟翼、前缘襟翼2。

变形结构的概念变形结构的设计由于一些相互矛盾的要求有很大的挑战。比如从结构的观点来看，变形襟翼应该有很大的柔性以便改变蒙皮形状，但同时需要有足够的刚度来承受气动载荷。

（1）曲梁概念

这个概念包含一个水平放置在襟翼后缘的由旋转作传动器驱动的曲梁和盘。由于曲梁通过盘连接到襟翼的上下蒙皮，它的旋转会带动襟翼蒙皮的变形。

这个概念可能看起来非常简单，然而这个概念的难点在于如何使它正常运动。因为盘与变形蒙皮的相对运动，在曲梁转动时与襟翼蒙皮接触的点始终是盘的垂直极限点。在转动过程中，盘上的垂直极限点除了有垂向的运动以外，还有水平方向的运动。

（2）扭曲盘概念

变形结构的设计使得盘扭曲并保持盘垂直于长桁轴线，这样在任何时候，盘能够随着长桁运动。设计的挑战在于需要找出扭曲盘的正确形状1。

变形襟翼的应用基于传统螺旋桨的结构特征，通过在随边处增加可变形襟翼，改变了螺旋桨的局部弯度，此即局部几何形状重构技术，依据该技术提出了基于可变形襟翼结构的“可变形螺旋桨”的概念。这一概念是受固定翼飞机偏转襟翼的启发，固定翼飞机在起飞时，襟翼向下偏转可提高飞机的升力，从而使飞机起飞的时间和起飞距离大大缩短。当直升机旋翼增加了可变形襟翼后，通过适当控制可使直升机螺旋桨的振动以及噪声水平显著降低2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所