1.一种基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:包括三层一端均固定于翼前缘(1)主梁上的悬臂梁作动器,从上到下依次为上层悬臂梁作动器(4)、中层悬臂梁作动器(10)和下层悬臂梁作动器(16);每层悬臂梁作动器均采用三层结构的压电复合材料双晶片;上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)结构尺寸完全一致,两者以中层悬臂梁作动器(10)为中心面镜像对称,中层悬臂梁作动器(10)的长度大于另外两层悬臂梁作动器的长度;上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)的第一中间层(17)在两侧侧边位置均设有第一固定端伸出片(17-1)、第一中部伸出片(17-2)、第一自由端伸出片(17-3);每片第一固定端伸出片(17-1)和第一中部伸出片(17-2)上都固连有第一转接轴头(3),第一转接轴头(3)的轴颈上套有第一微型轴承(2),每片第一自由端伸出片(17-3)上都固连有第二转接轴头(6),第二转接轴头(6)为阶梯轴,其第一阶轴颈上套有第一微型轴承(2),第二阶轴颈上套有第二微型轴承(7),第二微型轴承(7)外再套上预制卡槽轴承套(8),每条卡槽上均套有一条端部固定于翼前缘(1)主梁上的预拉伸弹性带(9),上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)由两侧的弹性带(9)施加轴向预压力;中层悬臂梁作动器(10)的第二中间层(19)在两侧侧边位置均设有第二固定端伸出片(19-1)、第二中后部伸出片(19-2)、第二中前部伸出片(19-3)、第二自由端伸出片(19-4);第二固定端伸出片(19-1)与上下两条第一翼肋(15)的根部固连,第二中后部伸出片(19-2)与上下两条第二翼肋(14)的根部固连,第二中前部伸出片(19-3)与上下两条第三翼肋(13)的根部固连;第二自由端伸出片(19-4)与上下两条第四翼肋(12)的根部固连;中层悬臂梁作动器(10)的尾端与翼尾(11)固连;所有的8条翼肋构成包裹三层悬臂梁作动器且由三层悬臂梁作动器驱动的支撑框架,该支撑框架的上下表面分别贴附固定有各向异性预拉伸蒙皮(5),各翼肋之间以及第四翼肋(12)与翼尾(11)之间的蒙皮均具有预拉伸量,用于通过各翼肋对中层悬臂梁作动器(10)施加轴向预压缩力;上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)两侧的
12个第一微型轴承(2)分别一一对应伸入第一翼肋(15)、第二翼肋(14)、第三翼肋(13)根部的12个圆弧形的翼肋槽中,构成滑动配合和上下限位;当变形翼截面绕中性轴弯曲时,所述第一微型轴承(2)都能在对应的翼肋槽中贴合上下槽壁滑动或滚动,实现三层悬臂梁作动器的同曲率弯曲与翼型截面绕中性轴转动的解耦。
2.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:所述的两条第一翼肋(15)、两条第二翼肋(14)、两条第三翼肋(13)均以中层悬臂梁作动器(10)为中心面镜像对称,位于中层悬臂梁作动器(10)上方的所述翼肋槽的弧形凹面朝下,位于中层悬臂梁作动器(10)下方的所述翼肋槽的弧形凹面朝上。
3.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:所述的第一翼肋(15)、第二翼肋(14)、第三翼肋(13)以及第四翼肋(12)的高度适应于变形翼截面的设计形状。
4.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:所述各向异性预拉伸蒙皮(5)具有柔性,且沿弦向拉伸模量小于沿展向拉伸模量。
5.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:所述的第一微型轴承(2)和第二微型轴承(7)均以过盈配合方式套设于对应的转接轴头轴颈部。
6.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:在三层悬臂梁作动器不工作情况下,每条弹性带(9)的弹力方向平行于任一悬臂梁作动器的平面。
7.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:施加于每层悬臂梁作动器上的轴向预压力均小于该悬臂梁作动器的一阶轴向屈曲力。
8.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:每一层悬臂梁作动器均由三层材料叠加复合而成,包括中间层以及分别贴敷于中间层上、下表面的上层压电复合材料和下层压电复合材料。
9.如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼,其特征在于:所述翼肋槽的槽体宽度略大于所述第一微型轴承(2),使第一微型轴承(2)仅能沿翼肋槽的弧形中线滑动。
10.一种如权利要求1所述的基于预压缩层叠式压电复合材料双晶片大位移变形翼的作动方法,其特征在于,步骤如下:分别对三层悬臂梁作动器的上层压电复合材料通入一种极性电压,同时分别对三层悬臂梁作动器的下层压电复合材料通入另一种极性电压,使三层悬臂梁作动器一起向同一方向发生同曲率弯曲;中层悬臂梁作动器(10)带动第一翼肋(15)、第二翼肋(14)、第三翼肋(13)以及第四翼肋(12)绕中性轴偏转,与上层悬臂梁作动器(4)所带的各伸出片连接的第一微型轴承(2)相对翼肋槽滑动或滚动,与下层悬臂梁作动器(16)所带的各伸出片连接的第一微型轴承(2)也相对翼肋槽滑动或滚动,悬臂梁作动器弯曲方向一侧的4条翼肋带动同侧蒙皮伸长,另一侧的4条翼肋带动同侧蒙皮缩短;在三层悬臂梁作动器弯曲过程中,所述翼肋槽中第一微型轴承(2)能将上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)的弯曲力传递给中层悬臂梁作动器(10),从而增大中间层压电复合材料双晶片悬臂梁的弯曲变形的能力;在三层悬臂梁作动器弯曲过程中,通过所述弹性带(9)分别对上层悬臂梁作动器(4)和下层悬臂梁作动器(16)施加轴向预压力,而中层悬臂梁作动器(10)则通过预拉伸的蒙皮(5)来提供其轴向预压力,利用这些轴向预压力减小三层悬臂梁作动器的等效弯曲刚度,增大翼面弯曲变形幅值。