本发明属于提升旋翼气动特性的主动变桨尖智能旋翼技术，主要适用于直升机桨尖的主动控制和提高旋翼气动特性。
背景技术：
一直以来，桨尖在提升直升机飞行性能和旋翼的气动性能方面起着重要的作用。与传统的矩形桨叶相比，桨尖后掠桨叶能够减弱前行桨叶周围空气的压缩性，延缓前行桨叶激波的发生，从而提高前行桨叶的阻力发散马赫数，提高直升机的前飞速度，并且桨尖后掠在一定程度上能够减弱桨涡干扰和噪声。目前国外已有几款先进的桨尖(berp桨尖、蓝边桨尖、马刀形桨尖等)都是采用单一的固定后掠桨尖设计，这些桨尖通常只能满足某些特定飞行条件下直升机旋翼的性能要求，很难适应直升机复杂飞行的飞行环境，因此设计一种主动变后掠桨尖驱动机构对提升直升机旋翼的气动特性和直升机对复杂飞行环境的适应性具有十分重要的工程实践意义。
主动变后掠桨尖控制的难点在于桨尖工作在非常大的离心力场和复杂的气动力环境下，并且桨叶的空间狭小，一般的驱动器很难满足其对驱动功率大、驱动空间狭小的要求。
技术实现要素：
本发明针对以上问题，提出了一种可在较大的离心力场和复杂的气动环境下，对直升机的桨尖进行稳定驱动，从而针对直升机不同飞行状态下，可以通过改变桨尖后掠角度的大小，进而满足直升机旋翼对气动性能的要求，使得直升机能够适应更加复杂的飞行环境，并能为通过控制旋翼桨尖来控制旋翼振动的利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构。
本发明的技术方案为：所述驱动机构包括固定组件、作动板和一对直线驱动组件，所述固定组件与桨叶固定相连，所述作动板的中心铰接在所述固定组件朝向桨尖的一侧、且作动板与桨尖固定相连，一对所述直线驱动组件均连接在固定组件上、且与作动板的前后两侧相连接，使得作动板在一对直线驱动组件的驱动下做旋转运动。
所述固定组件包括内固定框和至少一个轴承固定板，所述内固定框固定连接在桨叶之内，所述轴承固定板固定连接在内固定框朝向桨尖的一侧，所述作动板的中心通过转轴与轴承固定板相铰接。
所述直线驱动组件包括合金丝夹持板、形状记忆合金丝、至少一个定滑轮和至少一个作动定滑轮，所述合金丝夹持板固定连接在固定组件远离桨尖的一侧，所述定滑轮铰接在合金丝夹持板上，所述作动定滑轮都铰接在作动板上，所述形状记忆合金丝交替绕过定滑轮和作动定滑轮、且形状记忆合金丝两端均固定连接在合金丝夹持板上，使得合金夹持板和作动板之间形成至少两根相互平行的直线工作段。
所述固定组件还包括一对固定板，一对所述固定板通过若干绝缘螺钉固定相连、且二者均固定连接所述内固定框，一对所述固定板分别夹持在直线工作段的上方和下方、且所述绝缘处于相邻直线工作段之间。
所述内固定框采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
所述合金丝夹持板高强度的非金属复合材料或轻质合金材料制成，且合金丝夹持板与形状记忆合金丝之间还固定连接有绝缘片。
所述定滑轮、作动定滑轮均采用轻质、强度高的非金属复合材料制成。
所述驱动机构还包括温控组件，所述温控组件固定连接在固定组件上、且在通电后用于给形状记忆合金丝加热。
所述固定板采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
本发明的工作原理在于：
在外加电流的作用下，预拉伸的形状记忆丝会产生较大的线位移变形，通过对左右两端的形状记忆合金丝施加不同的加载电流，从而使两端的记忆合金丝产生不同长度的线位移变形，这种线位移差通过驱动板和轴承就可转化为桨尖后掠所需的驱动力矩。同时通过对两端施加加载电流的控制，可以保证驱动器具有一定的自锁能力。在直升机前飞或机动飞行时，可以根据不同的飞行条件要求，通过改变形状记忆合金丝的加载电流，从而实现对桨尖后掠角度大小的控制，进而使得直升机旋翼在多种飞行条件下都可以获得较好的气动效果。
本发明有益效果在于：
直升机旋翼桨尖工作在非常大的离心力场和复杂的气动力场环境下，并且桨叶内部空间狭小，桨尖后掠后产生的恢复力矩较大，而形状记忆合金不仅可以产生大的线型变形，而且恢复力相比于其他智能材料（压电材料、磁致伸缩材料等）也较大。本发明通过利用形状记忆合金丝，产生后掠桨尖所需的驱动力矩；通过两组形状记忆合金丝的组合，可实现后掠桨尖的往复运动；通过对两组形状记忆合金丝加载电流的合理控制，可实现桨尖后掠运动的自锁性；在保证结构的强度和刚度要求时，尽量选择轻质材料，从而最大的减少离心载荷对驱动器驱动力的需求以及对桨叶寿命的影响。
附图说明
图1为本案的结构示意图，
图2为直线驱动组件的结构示意图，
图3为合金丝夹持板的装配示意图，
图4为作动板的装配示意图，
图5为记忆合金丝的装配示意图，
图6为作动板的结构示意图，
图7为固定板的结构示意图，
图8为本案的实施方式示意图。
图中1-外固定框，2-合金丝夹持板，3-固定板，4-内固定框，5-形状记忆合金丝，6-轴承固定板紧固螺钉，7-轴承固定板，8-整流罩，9-作动板，10-径向轴承，11-桨尖，12-转轴，13-定滑轮，14-定滑轮轴，15-合金丝夹持固定螺钉，16-桨叶，17-固定框与桨叶紧固安装沉头螺钉，18-桨尖与作动板紧固连接螺钉。
具体实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
本发明如图1-8所示，所述直升机包括桨叶16和设于桨叶16一端的桨尖11，所述桨尖11朝向桨叶16的一端还固定连接有活动连接在桨叶中的整流罩8，所述整流罩8呈扇形、且朝着桨叶旋转方向的一侧设置，从而在桨尖11转动、与桨叶16产生间隙时，对间隙部分进行有效整流。
所述驱动机构包括固定组件、作动板和一对直线驱动组件，所述固定组件与桨叶固定相连，所述作动板9的中心铰接在所述固定组件朝向桨尖的一侧、且作动板9通过桨尖与作动板紧固连接螺钉18与桨尖固定相连，一对所述直线驱动组件均连接在固定组件上、且与作动板的前后两侧（朝向桨叶旋转方向的一侧为前侧，另一侧为后侧）相连接，使得作动板在一对直线驱动组件的驱动下做旋转运动。
所述固定组件包括内固定框4和至少一个轴承固定板7，所述内固定框4通过外固定框1固定连接在桨叶16之内，即内固定框4固定连接在外固定框之内，所述外固定框1通过固定框与桨叶紧固安装沉头螺钉17固定连接在桨叶16之内；所述轴承固定板7通过轴承固定板紧固螺钉6固定连接在内固定框4朝向桨尖的一侧，所述作动板9的中心通过转轴12与轴承固定板7相铰接，转轴12与轴承固定板7之间还设有径向轴承10。所述内固定框、外固定框选择分离式设计，从而方便驱动器的拆卸和检修维护。这样，当分处于作动板两侧的直线驱动组件开始工作后，可控制其中一个伸长、另一个缩短，从而使得作动板的中心绕转轴做往复旋转运动，进而带动桨尖相对于桨叶做旋转运动，最终实现将直线驱动组件的线位移转化为桨尖的角位移的目的。
所述直线驱动组件包括合金丝夹持板2、形状记忆合金丝5、至少一个定滑轮13和至少一个作动定滑轮，所述合金丝夹持板2固定连接在固定组件中的内固定框4远离桨尖的一侧，所述合金丝夹持板2设有一对，一对所述合金丝夹持板2通过合金丝夹持固定螺钉15固定相连、且夹持在形状记忆合金丝5的端头的上下两侧，所述定滑轮13通过定滑轮轴14铰接在合金丝夹持板2上，所述作动定滑轮都铰接在作动板9上，所述形状记忆合金丝5交替绕过定滑轮13和作动定滑轮、且形状记忆合金丝5两端均固定连接在合金丝夹持板2上，定滑轮13和作动定滑轮的主要作用是防止桨尖在后掠过过程中，形状记忆合金丝发生接触和出现短路情况，使得合金夹持板2和作动板9之间形成至少两根相互平行的直线工作段。使用时，可在外加电流的作用下，预拉伸的形状记忆丝会产生较大的线位移变形，并最终体现在直线工作段的长度变化上；这样，通过对两个直线驱动组件中的形状记忆合金丝施加不同的电流，可使得两个记忆合金丝产生不同长度的线位移变形，从而使得两个直线驱动组件的线位移转化为作动板及桨尖的角位移，并可利用两个记忆合金丝的线位移差对作动板及桨尖提供桨尖后掠或是复位所需的驱动力矩。
其中，对比压电材料、磁致伸缩材料，形状记忆合金丝不仅驱动功率大，而且对空间的要求较低，因此本发明能很好地满足直升机桨叶的空间需求和桨尖变后掠的驱动功率需求。
所述固定组件还包括一对固定板3，一对所述固定板3通过若干绝缘螺钉固定相连、且二者均固定连接所述内固定框4，一对所述固定板3分别夹持在直线工作段的上方和下方、且所述绝缘处于相邻直线工作段之间。从而进一步保证各个直线工作段被分隔开，以防止驱动源短路。
所述内固定框4采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
所述合金丝夹持板2高强度的非金属复合材料或轻质合金材料制成，且合金丝夹持板2与形状记忆合金丝5之间还固定连接有绝缘片。从而保证记忆合金丝通电加热过程中的绝缘性。
所述定滑轮13、作动定滑轮均采用轻质、强度高的非金属复合材料制成。
所述驱动机构还包括温控组件，所述温控组件固定连接在固定组件中的内固定框4上、且在通电后用于给形状记忆合金丝5加热。以保证形状记忆合金丝5在通电加热状态下各部分温度的均匀性，从而获得更好的驱动效果。
所述固定板3采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
结合上述技术方案，从整体上来说本发明解决了以下问题：
一、桨尖后掠能够减弱前行桨叶周围空气的压缩性，在高速前飞时，能提高旋翼的气动特性，但在悬停时，桨尖后掠会降低悬停效率，因此实现桨尖后掠角可变，可以满足直升机在不同飞行环境下对旋翼性能的需求。
二、由于桨尖工作在较大的离心场下，因此驱动桨尖后掠所需的恢复力非常大，现有的常规驱动器一方面无法提供足够大驱动功率，另一方面无法满足驱动器对桨叶内狭小安装空间的要求。对比压电材料、磁致伸缩材料，形状记忆合金不仅驱动功率大，而且对空间的要求较低，因此本发明能很好地满足直升机桨叶的空间需求和桨尖变后掠的驱动功率需求。
三、具有结构自锁性，具体来说，通过对两根记忆合金丝加载电流的控制，可以达到对记忆合金丝形变量的控制，进而实现后掠桨尖后掠角度的自锁性。
因此本专利提出利用形状记忆合金丝实现直升机桨尖主动变后掠的驱动机构，通过形状记忆合金丝产生的恢复力，克服桨尖离心力，为后掠桨尖提供变后掠所需的驱动力，从而保证直升机变后掠桨尖在强离心力场作用下稳定可靠的工作。
本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
1.一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括固定组件、作动板和一对直线驱动组件，所述固定组件与桨叶固定相连，所述作动板的中心铰接在所述固定组件朝向桨尖的一侧、且作动板与桨尖固定相连，一对所述直线驱动组件均连接在固定组件上、且与作动板的前后两侧相连接，使得作动板在一对直线驱动组件的驱动下做旋转运动。
2.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述固定组件包括内固定框和至少一个轴承固定板，所述内固定框固定连接在桨叶之内，所述轴承固定板固定连接在内固定框朝向桨尖的一侧，所述作动板的中心通过转轴与轴承固定板相铰接。
3.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述直线驱动组件包括合金丝夹持板、形状记忆合金丝、至少一个定滑轮和至少一个作动定滑轮，所述合金丝夹持板固定连接在固定组件远离桨尖的一侧，所述定滑轮铰接在合金丝夹持板上，所述作动定滑轮都铰接在作动板上，所述形状记忆合金丝交替绕过定滑轮和作动定滑轮、且形状记忆合金丝两端均固定连接在合金丝夹持板上，使得合金夹持板和作动板之间形成至少两根相互平行的直线工作段。
4.根据权利要求3所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述固定组件还包括一对固定板，一对所述固定板通过若干绝缘螺钉固定相连、且二者均固定连接所述内固定框，一对所述固定板分别夹持在直线工作段的上方和下方、且所述绝缘处于相邻直线工作段之间。
5.根据权利要求2所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述内固定框采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
6.根据权利要求3所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述合金丝夹持板高强度的非金属复合材料或轻质合金材料制成，且合金丝夹持板与形状记忆合金丝之间还固定连接有绝缘片。
7.根据权利要求3所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述定滑轮、作动定滑轮均采用轻质、强度高的非金属复合材料制成。
8.根据权利要求3所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括温控组件，所述温控组件固定连接在固定组件上、且在通电后用于给形状记忆合金丝加热。
9.根据权利要求4所述的一种利用形状记忆合金实现直升机旋翼桨尖变后掠的驱动机构，其特征在于，所述固定板采用高强度的非金属复合材料或者表面镀绝缘材料的轻质合金材料制成。
技术总结