| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411293543.7 | 申请日 | 2024-09-14 |
| 公开(公告)号 | CN118977845A | 公开(公告)日 | 2024-11-19 |
| 申请人 | 上海机电工程研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 吴煜; 窦怡彬; 许萍; 周典; 王若尧; 张晓宏; 许斌; 李欣益; 管再升; 雷明兵; | 第一发明人 | 吴煜 |
| 权利人 | 上海机电工程研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 上海机电工程研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：上海市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：上海市闵行区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：上海市闵行区中春路1333-1号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：201109 |
| 主IPC国际分类 | B64C9/00 | 所有IPC国际分类 | B64C9/00 ; B64C9/02 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 上海汉声知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 胡晶; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种空气 舵 前缘热应 力 释放结构及 飞行器 ，包括：空气舵前缘、空气舵基体、 沉头螺钉 、沉头 螺母 、长圆孔以及圆孔；所述空气舵前缘通过沉头螺钉配合沉头螺母连接所述空气舵基体，所述空气舵基体连接空气舵前缘的一侧中部设置有圆孔，所述圆孔沿着空气舵基体连接空气舵前缘的一侧长度方向的两侧设置有长圆孔，所述沉头螺钉和所述沉头螺母安装在长圆孔或圆孔中。本 申请 通过长圆孔和圆孔的设计，可在满足空气舵基体与空气舵前缘 定位 要求的前提下，释放空气舵基体与空气舵前缘间的热 应力 ，提升空气舵整体结构的强度与可靠性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种空气舵前缘热应力释放结构，其特征在于，包括：空气舵前缘(1)、空气舵基体(2)、沉头螺钉(3)、沉头螺母(4)、长圆孔(5)以及圆孔(6)； |
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| 说明书全文 | 空气舵前缘热应力释放结构及飞行器技术领域背景技术[0002] 在飞行器结构设计的技术领域，空气舵用于为飞行器提供控制力和控制力矩。当飞行器以高马赫数长航时飞行时，面临的气动热环境极为严酷，空气舵的温度将大幅升高。考虑到空气舵前缘与空气舵基体材料的热膨胀率一般差异较大，且空气舵前缘的温升显著高于空气舵基体，故前缘与基体接触位置的热应力必须得到释放，否则将导致空气舵内应力过大，舵整体结构面临失效的风险。 [0003] 现有技术中，一般采用沉头螺钉和游动托板螺母螺接的形式，连接空气舵前缘与空气舵基体。其中，沉头螺钉嵌入前缘侧面，游动托板螺母嵌入空气舵基体内部。当空气舵前缘与空气舵基体发生不同程度的热膨胀时，由于游动托板螺母的螺母可以在托板中移动，故将允许前缘与基体相互间将发生少许窜动，从而释放前缘与基体间的热应力。该技术存在如下问题：1)同直径螺纹规格下，游动托板螺母体积较普通螺母明显增大，且结构较普通螺母明显复杂，安装较为繁琐；2)由于游动托板螺母需要嵌入空气舵基体安装，故会削弱基体与空气舵前缘接触位置强度，从而降低空气舵的整体可靠性。现有专利CN108995792B提供一种复合材料结构的空气舵，该专利通过材质上的改进可以克服热应力的问题，但成本较高与本申请的方案不同。 [0004] 基于上述，目前亟需提出一种应用于高速飞行器的新型空气舵前缘热应力释放结构。 发明内容[0006] 根据本发明提供的一种空气舵前缘热应力释放结构，包括：空气舵前缘、空气舵基体、沉头螺钉、沉头螺母、长圆孔以及圆孔； [0007] 所述空气舵前缘通过沉头螺钉配合沉头螺母连接所述空气舵基体，所述空气舵基体连接空气舵前缘的一侧中部设置有圆孔，所述圆孔沿着空气舵基体连接空气舵前缘的一侧长度方向的两侧设置有长圆孔，所述沉头螺钉和所述沉头螺母安装在长圆孔或圆孔中。 [0008] 优选地，所述空气舵前缘的前缘呈长条形，所述空气舵前缘设置为厚度较大一侧带有缺口且截面呈“人”字形的结构，所述空气舵基体从空气舵前缘一侧的缺口处与所述空气舵前缘连接。 [0009] 优选地，所述空气舵前缘沿长度方向设置有多个沉头孔。 [0010] 优选地，所述沉头螺钉和所述沉头螺母内嵌在沉头孔中且不凸出空气舵前缘的两侧面。 [0011] 优选地，所述圆孔两侧的长圆孔设置有多组。 [0012] 优选地，所述长圆孔的长轴平行于空气舵前缘长度方向。 [0013] 优选地，所述沉头螺母设置为第一圆柱体通过圆锥体连接第二圆柱体构成，所述第一圆柱体的直径大于所述第二圆柱体。 [0014] 优选地，所述沉头螺钉先后从空气舵前缘一侧的沉头孔以及空气舵基体的长圆孔或圆孔穿过后连接安装在空气舵前缘另一侧对应沉头孔中的沉头螺母。 [0015] 优选地，所述空气舵前缘每一侧的沉头螺钉与沉头螺母交替设置。 [0016] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： [0017] 1、本申请通过长圆孔和圆孔的设计，可在满足空气舵基体与空气舵前缘定位要求的前提下，释放空气舵基体与空气舵前缘间的热应力，提升空气舵整体结构的强度与可靠性； [0019] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： [0020] 图1为应力释放结构的整体结构示意图； [0021] 图2为空气舵前缘结构示意图； [0022] 图3为空气舵基体及其上长圆孔结构示意图； [0023] 图4为沉头螺钉连接沉头螺母结构示意图； [0024] 图5为沉头螺钉结构示意图； [0025] 图6为沉头螺母结构示意图； [0026] 图7为应力释放结构受热变形的示意图； [0027] 图中所示： [0028] 具体实施方式[0029] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。 [0030] 实施例1 [0031] 如图1‑5所示，本实施例包括：空气舵前缘1、空气舵基体2、沉头螺钉3、沉头螺母4、长圆孔5以及圆孔6；空气舵前缘1通过沉头螺钉3配合沉头螺母4连接空气舵基体2，空气舵基体2连接空气舵前缘1的一侧中部设置有圆孔6，圆孔6沿着空气舵基体2连接空气舵前缘1的一侧长度方向的两侧设置有多组长圆孔5，沉头螺钉3和沉头螺母4安装在长圆孔5或圆孔6中。 [0032] 更具体地，空气舵前缘1的前缘呈长条形，空气舵前缘1设置为厚度较大一侧带有缺口且截面呈“人”字形的结构，空气舵基体2从空气舵前缘1一侧的缺口处与空气舵前缘1连接。空气舵前缘1沿长度方向设置有多个沉头孔，沉头螺钉3先后从空气舵前缘1一侧的沉头孔以及空气舵基体2的长圆孔5或圆孔6穿过后连接安装在空气舵前缘1另一侧对应沉头孔中的沉头螺母4。 [0033] 沉头螺钉3和沉头螺母4内嵌在沉头孔中且不凸出空气舵前缘1的两侧面，长圆孔5的长轴平行于空气舵前缘1长度方向。 [0034] 在一种实施方式中，如图6所示，沉头螺母4设置为第一圆柱体通过圆锥体连接第二圆柱体构成，第一圆柱体的直径大于第二圆柱体。 [0035] 在一种实施方式中，空气舵前缘1每一侧的沉头螺钉3与沉头螺母4交替设置。 [0036] 实施例2 [0037] 实施例2作为实施例1的优选例。 [0038] 如图1所示，本实施例包含：空气舵前缘1、空气舵基体2、沉头螺钉3、沉头螺母4、长圆孔5以及圆孔6。 [0039] 如图2所示，空气舵前缘1，呈长条形，其截面呈“人”字形；空气舵前缘1两侧沿长度方向开有多个沉头孔，用于嵌入沉头螺钉3和沉头螺母4，使得沉头螺钉3和沉头螺母4安装后不凸出空气舵前缘1的两侧面，防止产生气动逆台阶面。 [0040] 如图3所示，空气舵基体2，呈扁平梯形，其前端与空气舵前缘1内槽缺口贴合；空气舵基体2前端中间位置开有圆孔6，远离中间位置沿长度方向开有多个长圆孔5，长圆孔5d的长轴平行于空气舵前缘1长度方向，即图3中T2方向。 [0041] 如图4‑6所示，沉头螺钉3和沉头螺母4，其两两组合将空气舵前缘1紧固于空气舵基体2上。沉头螺钉3，其形状与普通标准沉头螺钉保持一致；沉头螺母4，其外轮廓从上至下分别为圆柱形、锥形、圆柱形，该轮廓形状可有效保证有效螺纹圈数，并嵌入空气舵前缘1的沉头孔中。 [0042] 如图7所示，本实施例中，当飞行器以高马赫数长航时飞行时，空气舵前缘热应力释放结构在飞行过程中温度将大幅升高。由于空气舵前缘1与空气舵基体2材料的热膨胀率一般差异较大，且空气舵前缘1的温升显著高于空气舵基体2，故空气舵前缘1与空气舵基体2会发生不同程度的热膨胀变形。由于空气舵前缘1长度方向尺寸显著高于宽度与厚度方向，故其热膨胀变形主要沿长度方向(图7中T2方向)进行。此时，圆孔6与长圆孔5一方面可沿T1方向定位空气舵前缘1，一方面可允许空气舵基体2与空气舵前缘1间沿T2方向有少量相对位移，从而释放空气舵基体2与空气舵前缘1间沿的热应力。 [0043] 综上，本申请在高速飞行器空气舵前缘1受热变形时，可有效释放空气舵基体2与空气舵前缘1间的热应力，从而有效解决了空气舵前缘结构的热匹配性问题，提升了空气舵整体结构的可靠性，且本申请设计的沉头螺母4体积较小，在保证有效螺纹圈数的基础上结构简单，易于制作。 [0044] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。 |
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