CN101107161B - 飞行器机翼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器机翼翼段，例如后缘上部翼段，该后缘上部翼段借助套管(19)连接至机翼外壳(20)，该套管(19)突出且与狭槽(13)接合。较佳的是，该狭槽设置在从翼段的前缘(5)延伸出来的唇边(10、11、12)中，且该套管(19)固定至机翼外壳(20)且从机翼外壳(20)延伸出来。

Description

飞行器机翼

技术领域

本发明涉及一种飞行器机翼，并且涉及一种用在飞行器机翼中的翼段(panel)。 

背景技术

飞行器机翼的后缘翼段通常用搭板沿着其前缘固定至机翼外壳。这些搭板有助于将后缘翼段固定在位，且保持其前缘与机翼外壳的后缘精确对准。然而，搭板也会将应变(弯曲应变和热应变)从翼盒转移至后缘翼段的前缘。处理应变转移的一种方法是修正后缘翼段以调节应变，例如这是通过将后缘翼段设计成大体由碳纤维复合材料制成但还具有玻璃纤维复合材料的前缘(玻璃纤维复合材料具有比碳纤维复合材料更大的弹性)来调节的。然而，这种翼段难以制造。 

发明内容

本发明提供一种飞行器机翼，该飞行器机翼包括机翼外壳和至少一个邻近该机翼外壳的边缘翼段，其中 

(a)至少一个边缘翼段在其邻近机翼外壳的边缘的区域中具有至少一个带孔构件，该带孔构件延伸入机翼内部且具有孔，该孔与从机翼外壳延伸出来的突出构件配合；或者 

(b)机翼外壳在邻近至少一个边缘翼段的区域中具有至少一个带孔构件，该带孔构件延伸入机翼内部且具有孔，该孔与从至少一个边缘翼段延伸出来的突出构件配合。 

较佳的是，带孔构件与边缘翼段或机翼外壳是一体的，也就是说形成整体。 

至少一个边缘翼段可以例如是上部或下部前缘翼段、或者是上部或下部后缘翼段。本发明具体应用至后缘翼段，并且将在下面具体参照上部后缘翼段来描述。 

在本发明的机翼中，通过使突出构件与带孔构件配合，至少一个边缘翼段的前缘保持与机翼的后缘垂直对准。因此，无需用搭板将边缘翼段固定至机翼外壳的后缘。在本发明的机翼中，搭板的消除可显著节省重量，进而在飞行器的操作方面有 着经济效益。而且，可以预期到，在本发明的机翼中，边缘翼段和机翼外壳之间的垂直错配将在操作过程中保持在较好的允差内。此外，在传统的边缘翼段中，前缘是机加工的，且暴露于气流可导致机加工边缘的层离。在本发明的机翼中，翼段将通常模塑有向内翻转的唇边，从而将没有面向气流的机加工边缘。 

通常，希望使在孔中突出构件的垂直方向自由游隙最小化。然而，通常还希望在翼展方向提供一些自由游隙，从而在翼盒中展开的大部分弯曲和热应变将得到调节且并不转移至边缘翼段。因此无需给本发明的边缘翼段的前缘提供额外的弹性或者支承产生的高负荷，进而在制造边缘翼段的情况下有益处。 

较佳的是，机翼包括根据本发明的至少两个边缘翼段。机翼还可包括一个或多个由例如搭板之类的传统装置附连至机翼外壳的边缘翼段。较佳的是，在本发明的机翼中，所有的上部后缘翼段都是根据本发明的边缘翼段。 

尽管如上所述，但是在本发明的机翼中，带孔构件可处于边缘翼段上且突出构件从机翼外壳延伸出来，或者布局可以是相反的方式，即带孔构件处于机翼外壳上且突出构件从边缘翼段延伸出来，通常，前面的布局(即上面段落a)的布局)是较佳的。希望将带孔构件成形成为，它可加固边缘翼段的前缘，从而减少在飞行过程中前缘的“缝被式起伏(quilting)”。(“缝被式起伏”是指在飞行过程中、在固定件之间区域中边缘翼段与机翼外壳不成直线而产生的局部弯曲。) 

有利的是，至少一个突出构件是从至少一个边缘翼段延伸入机翼内部的唇边。有利的是，唇边几乎垂直于边缘翼段的平面，从而它尤其能抵抗翼段前缘的弯曲。 

带孔构件可在后缘翼段的基本整个前缘上方延伸。然而，通常边缘翼段将固定至一个或多个肋，且它在这些肋的区域可不具有任何向内突出的带孔构件，这是很有利的。因此，机翼翼段可在不与肋抵触之处具有两个或多个带孔构件，例如带孔唇边。例如，边缘翼段可固定至两个肋，且具有两个带孔构件，一个在肋的内舷侧而另一个在肋的外舷侧，并且边缘翼段通常具有延伸横穿肋之间区域的唇边(可以是不带孔的)以增大该区域的强度。 

边缘翼段较佳地设有两个或多个带孔构件。 

较佳的是，带孔构件与边缘翼段是一体的(也就是说，形成整体)。因此，带孔构件可以后缘翼段的前缘的向内突出延伸部分。 

各带孔构件可以包括一个或多个孔。较佳的是，孔将是带孔构件中的洞的形式，突出构件突出穿过该洞。可选择的是，各带孔构件只包括一个孔。通常，对于每个孔而言，将设有对应的突出构件，该突出构件延伸并于该孔配合。该孔或各孔可设 有保护性套筒。 

在一个实施例中，至少一个边缘翼段具有两个带孔构件，各带孔构件是在邻近机翼外壳处从边缘翼段的边缘延伸入机翼内部的唇边，且各唇边具有一个孔。有利的是，至少一个边缘翼段包括第三唇边，该第三唇边在邻近机翼外壳处从边缘翼段的边缘的中心区域延伸入机翼内部。 

在带孔构件从机翼外壳中突出且突出构件从边缘翼段中突出的情况下，带孔构件还可以是沿着机翼外壳的后缘延伸的一个或多个唇边的形式，唇边与机翼外壳形成一体。 

如上所述，孔和突出构件是这样的：边缘翼段的至少一部分可相对于机翼外壳沿翼展方向移动。通常，孔沿翼展方向的宽度大于对应的突出构件沿翼展方向的宽度，从而突出构件相对于孔沿翼展方向有一定的移动自由度。在这种情况下，翼盒的弯曲以及翼盒的热膨胀和收缩可以至少部分地被机翼外壳部分和边缘翼段部分之间的局部沿翼展方向的相对移动所接纳，而不会转移整个应变。较佳的是，由带孔构件(包括任何保护性套筒)限定的孔在翼展方向要比突出构件宽至少1mm且更佳的是至少5mm。例如，孔在翼展方向可以是35mm宽，而突出构件在翼展方向可以具有25mm的宽度，从而允许沿每个方向相对移动5mm。较佳的是，孔在翼展方向比突出构件宽出不超过50mm。 

有利的是，孔在翼展方向小于200mm宽，较佳的是小于100mm宽，更佳的是小于80mm宽。 

突出构件可以是任何便利的形式，但是当然应该成形成可配装在孔(包括任何保护性套筒)内且具有足够的强度从而它可应付作用于其上的负荷。突出构件将沿大体翼弦方向从机翼外壳中突出。有利的是，该孔或各孔在翼展方向是细长的，且具有基本直线的上边和下边，而对应的突出构件在与孔接合的区域中具有相应的上部和下部表面，该上部和下部表面在翼展方向是平坦的。以此方式，由突出构件施加至孔的上边和下边的力在突出构件的平坦表面的整个翼展方向宽度上展开。 

该孔或各孔可以是沿翼展方向延伸的狭槽，狭槽的翼展方向宽度大于突出构件的翼展方向宽度。通常，突出构件将突出穿过狭槽，且狭槽的内缘将围绕突出构件。孔较佳地设有套筒，用于保护孔的内缘。套筒可以是任何合适的不易磨损的材料。 

在可能的情况下，突出构件可以固定至边缘翼段或机翼外壳且从中延伸的套管。突出构件较佳地由金属制成。突出构件可以是由钢制成的，但较佳地是由诸如铝或钛之类的轻质金属制成的。突出构件可以通过任何合适的装置固定至边缘翼段 或机翼外壳，例如，通过两个或多个螺栓、或者通过一个螺栓和施加在边缘翼段或机翼外壳的边缘上的定位缘来固定。 

如上所述，边缘翼段可以是上部或下部前缘翼段、或者是上部或下部后缘翼段。 

在较佳的实施例中，边缘翼段是上部后缘翼段。 

边缘翼段可以是由例如铝之类的金属制成的，但是较佳地是由复合材料制成的，尤其是碳纤维复合材料。在较佳的实施例中，边缘翼段是由复合材料制成的，而带孔构件是延伸入机翼内部的唇边的形式、也是由复合材料制成的且与边缘翼段形成一个整体。本发明尤其适用于较大的边缘翼段。边缘翼段在翼展方向可具有至少1m的宽度，尤其是至少1.5m。 

机翼外壳将通常由金属制成，尤其由铝制成，但是本发明并于局限于具有金属机翼外壳的机翼。 

本发明还提供了一种飞行器机翼，该飞行器机翼包括机翼外壳和至少一个邻近机翼外壳的后缘的后缘翼段，其中至少一个后缘翼段包括至少一个在其前缘上的唇边，该唇边向至少一个边缘翼段内侧延伸入机翼内部，且设有至少一个孔，机翼外壳的后缘设有至少一个突出构件，该突出构件或各突出构件延伸穿过该孔或各孔，且与该孔或各孔配合，从而保持边缘翼段与机翼外壳对准。 

在另一方面，本发明还提供一种用于机翼的边缘翼段，该边缘翼段包括 

(a)具有孔的带孔构件，该带孔构件位于翼段的一个边缘的区域中，且从翼段的表面突出，该带孔构件在使用过程中处于机翼内部，从而在使用机翼中的翼段的过程中，该孔可与从机翼外壳中延伸出来的突出构件配合；或者 

(b)突出构件，定位和成形成在使用机翼中的翼段时，突出构件可与从机翼外壳延伸入机翼内部的带孔构件配合。 

至少一个边缘翼段将通常固定至在翼段的中心部分中的至少一个肋，且将在其内舷缘和外舷缘处设有滑动接头，这些滑动接头与在边缘翼段的内舷缘和外舷缘处的肋相关联。边缘翼段诸肋之间的部分称为湾部。因此，固定至一个中心肋的翼段将是两湾翼段，而固定至两个中心肋的翼段将是三湾翼段。边缘翼段和机翼外壳之间的间隙可以任何合适的方式来密封。该密封件应该能够应付边缘翼段相对于机翼外壳沿翼展方向移动的所需自由度。该密封件可以例如是泡沫材料密封件或者是橡胶“P”密封件。 

附图说明

现在将参照附图仅仅为了说明的目的来描述本发明的实施例，其中： 

图1是机翼的局部视图，示出了根据本发明的翼段和四个肋； 

图2a是图1所示的翼段的前缘的视图； 

图2b是图1所示的翼段的俯视图； 

图3是沿图2b所示的线A-A所取的穿过翼段的剖视图； 

图4是沿图2b所示的线B-B所取的穿过翼段的剖视图； 

图5是图1-4所示的套管的立体图； 

图6是安装在四个翼肋上的根据本发明的机翼翼段的俯视图； 

图7是穿过图6的翼段沿线B-B所取的剖视图； 

图8是传统地使用搭板而固定在位的机翼翼段的俯视图；以及 

图9是穿过图8所示类型的传统固定的机翼翼段的一部分的剖视图。 

具体实施方式

图1示出了根据本发明的上部后缘翼段1。翼段1是大体矩形的，且具有内舷缘2、外舷缘3、后缘4和前缘5。翼段是由碳纤维复合材料制成的，且有大约2米的沿翼展方向的宽度、大约1米的沿翼弦方向的长度。 

在其内舷缘2和外舷缘3处，翼段1由肋6和7来支承。翼段通过滑动接头(未在图1中示出)连接至这些肋6、7。这种滑动接头在飞行器行业中已知的(下文涉及图6和7对其作了描述)，且包括沿翼展方向从各肋6和7中突出的钢套管。铝角材可滑动地安装在这些套管上，从而各角材可沿翼展方向向上和向下移动套管。翼段固定至各铝角材的另一端。这些滑动接头使内舷翼段缘2和外舷翼段缘3可相对于内舷肋6和外舷肋7移动但保持这些翼段缘不会垂直移动。在本发明的机翼中的这些滑动接头所经历的翼展方向的移动程度很可能要比在传统机翼中的大得多，从而希望例如通过提供特别耐用的衬套来考虑到滑动接头的设计。翼段(沿翼展方向)的中部是由另外两个隔开的肋8、9来支承的。翼段1通过螺栓(未示出)来固定至这些中心肋8、9。 

在其前缘5处，翼段1设有三个唇边10、11、12，各唇边10、11、12以90°向下突入机翼内部约60mm而到达翼段的本体。唇边10延伸横穿内舷肋6和第一中心肋8之间的区域，唇边11延伸横穿两个中心肋8、9之间的区域，而唇边12延伸横穿第二中心肋9和外舷肋7之间的区域。三个唇边10、11、12都给翼段1的前缘的相应区域提供强度。

两个外部唇边10和12都设有孔，该孔以水平狭槽13的形式存在。这些狭槽13(在图3和4中详细示出)都设有套筒14，该套筒14保护狭槽的内缘。套筒14限定狭槽状的孔，该孔具有直线的上缘15和下缘16以及半圆形的内舷缘17和外舷缘18。 

该孔在翼展方向是30mm宽，且具有大约5mm的垂直尺寸。套管19从各狭槽13中突出，该套管19螺栓连接至机翼外壳20(未在图1中示出)的底面，并从该底面突出。套管19配装成紧密抵靠孔13的上缘15和下缘16，从而保持翼段1的前缘5与机翼外壳20的后缘垂直对准。套管沿翼展方向只有20mm宽，因此可在狭槽13中沿翼展方向两边各移动上至5mm。 

套管19(图5所示)是钛制成的，且包括本体19a，该本体19a包括两个用于螺栓的螺栓孔(未在图5中示出)，这些螺栓将本体19a固定至机翼外壳20的底面。突起部分19b平行于本体但与本体有偏移，该突起部分19b在使用中延伸穿过狭槽13。 

在使用机翼的过程中，当翼盒弯曲或经受热膨胀和收缩时，套管19沿翼展方向在狭槽13中移动，从而不会将翼盒的应变转移至翼段1的外部。传统机翼具有横穿其前缘而用搭板连接至机翼外壳的后缘翼段，对于这种传统机翼的研究已经显示了转移至后缘翼段的应变在翼段的内舷和外舷前缘拐角区域达到顶点。在本发明的翼段中，转移至翼段的前缘的那些外部区域的应变得以减小。 

密封件(未在图中示出)设置在机翼外壳20的后缘和翼段1的前缘5之间的间隙21中。 

在机翼的组装过程中，使翼段1下落在肋6、7、8、9上而离开机翼外壳20的后缘25mm，然后向前滑动到套管19上，然后固定至中心肋8、9并且固定至内舷和外舷滑动接头。 

图6示出了根据本发明的另一机翼翼段22，它在四个隔开的翼肋23、24、25和26上固定在位。如图6所示，翼段22直接螺栓连接在两个中心肋24和25上(螺栓在图6和8中用叉来表示)。翼段22的左侧放置在肋23上，且在随后的左侧拐角区域直接螺栓连接至肋23。为了适应由机翼外壳27的移动而施加至翼段22的前缘的负荷，借助滑动接头28将翼段22的左侧的前半部固定至肋23。如图7所示，滑动接头包括铝角材29的部分，该铝角材29螺栓连接至翼段22的左侧的后半部的底面，邻近且平行于左边缘。角材29设有狭槽。销30沿翼展方向从肋23中侧向突出穿过该狭槽。狭槽的侧面贴合地围绕销30而配装，从而沿垂直方向和 翼弦方向约束翼段22。角材29可将销30向上和向下移动，从而允许在翼段中沿翼展方向有一些移动。 

翼段22的的右边缘向上延伸至右肋26，但并不放置在右肋26上，且不螺栓连接至肋26，而是设有两个类似于图7所示的滑动接头31、32。这些滑动接头31、32使翼段右边缘能沿翼展方向相对于肋26移动一定程度。翼段22左边的翼段33也设置在右边缘，且具有连接至肋23的两个滑动接头。 

图8示出了传统的机翼翼段34和四个翼肋。在其前缘处，翼段34由五个搭板35、36、37、38和39固定至翼盒壳体突出物的后缘。图9示出了穿过这种搭板接头的剖面。翼盒壳体突出物40通过搭板42固定至机翼翼段41的前缘，该搭板42分别由螺栓43和44螺栓连接至壳体40和翼段41。 

尽管已经参照具体的实施例来描述和说明了本发明，但是熟悉本领域的技术人员会意识到，本发明还可有这里没有示出的许多不同的变型。为此，应参照权利要求书来确定本发明的真实范围。 

Claims (12)

1.一种飞行器机翼，包括机翼外壳和至少一个邻近所述机翼外壳的边缘翼段，其中

(a)所述至少一个边缘翼段在邻近所述机翼外壳的其边缘区域中包括至少一个带孔构件，所述带孔构件延伸入所述机翼内部且具有孔，所述孔与从所述机翼外壳延伸出来的突出构件配合；或者

(b)所述机翼外壳在邻近所述至少一个边缘翼段的区域中设有至少一个带孔构件，所述带孔构件延伸入所述机翼内部且具有孔，所述孔与从所述至少一个边缘翼段延伸出来的突出构件配合；

所述孔的翼展方向宽度大于配合的所述突出构件的翼展方向宽度，从而沿翼展方向有一定的移动自由度，因此所述边缘翼段的至少一部分可相对于所述机翼外壳沿翼展方向相对移动；以及，所述孔垂直方向宽度与配合的所述突出构件的垂直方向宽度接近，从而使垂直方向自由游隙最小化，因此防止所述边缘翼段相对所述机翼外壳的垂直方向运动。

2.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个边缘翼段在邻近所述机翼外壳的其边缘区域中包括至少一个带孔构件，所述带孔构件延伸入所述机翼内部且具有孔，所述孔与从所述机翼外壳延伸出来的突出构件配合。

3.如权利要求1或2所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个边缘翼段是后缘翼段。

4.如权利要求3所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个带孔构件是从邻近所述机翼外壳的所述至少一个边缘翼段的所述边缘延伸入所述机翼内部的唇边。

5.如权利要求4所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个边缘翼段具有两个带孔构件，各所述带孔构件是从邻近所述机翼外壳的所述边缘翼段的所述边缘延伸入所述机翼内部的唇边，且各所述唇边都具有一个孔。

6.如权利要求5所述的飞行器机翼，其特征在于，包括第三唇边，所述第三唇边从邻近所述机翼外壳的所述边缘翼段的所述边缘的中心区域延伸入所述机翼内部。

7.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，所述孔或各孔是沿翼展方向延伸的狭槽，所述狭槽的翼展方向宽度大于相应突出构件的翼展方向宽度。

8.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个边缘翼段固定至在所述翼段的中心部分的所述至少一个肋，且在其内舷缘和外舷缘处用滑动接头连接至所述肋。

9.如权利要求l所述的飞行器机翼，其特征在于，所述至少一个边缘翼段是由复合材料制成的。

10.一种飞行器机翼，包括机翼外壳和至少一个邻近所述机翼外壳后缘的边缘翼段，其中，所述至少一个后缘翼段包括至少一个在其前缘上的唇边，所述唇边向所述边缘翼段内侧延伸入所述机翼内部且设有至少一个孔，所述机翼外壳的所述后缘设有至少一个突出构件，所述突出构件或各突出构件延伸穿过所述孔中的一个且与其配合，从而保持所述边缘翼段与所述机翼外壳对准；所述孔的翼展方向宽度大于配合的所述突出构件的翼展方向宽度，从而沿翼展方向有一定的移动自由度，因此所述边缘翼段的至少一部分可相对于所述机翼外壳沿翼展方向相对移动；以及，所述孔垂直方向宽度与配合的所述突出构件的垂直方向宽度接近，从而使垂直方向自由游隙最小化，因此防止所述边缘翼段相对所述机翼外壳的垂直方向运动。

11.一种用于如权利要求1-10中任一项所述机翼的边缘翼段，其特征在于，包括

(a)具有孔的带孔构件，所述带孔构件位于所述翼段的一个边缘的区域中，且从所述翼段的表面突出，所述带孔构件在使用过程中处于所述机翼内部，从而在使用所述机翼中的所述翼段的过程中，所述孔可与从所述机翼外壳中延伸出来的突出构件配合；或者

(b)突出构件，定位和成形为，当机翼中的翼段在使用时，所述突出构件可与从所述机翼外壳延伸入所述机翼内部的带孔构件配合；

所述孔的翼展方向宽度大于配合的所述突出构件的翼展方向宽度，从而沿翼展方向有一定的移动自由度，因此所述边缘翼段的至少一部分可相对于所述机翼外壳沿翼展方向相对移动；以及，所述孔垂直方向宽度与配合的所述突出构件的垂直方向宽度接近，从而使垂直方向自由游隙最小化，因此防止所述边缘翼段相对所述机翼外壳的垂直方向运动。

12.一种飞行器，包括如权利要求1-10中任一项所述的机翼或如权利要求11所述的边缘翼段。

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