CN101389530B - 飞机机翼 - Google Patents

Abstract

一种飞机机翼(1)，包括前缘缝翼(5)，所述缝翼包括主体部分(7)和设置在主体部分(7)的翼展端的缝翼延伸部(9)。缝翼延伸部(9)的横截面区域小于主体部分(7)的横截面区域。因此，缝翼延伸部可提供缝翼的某些空气动力学优点，同时又可使其上安装有缝翼(5)的机翼(1)的前缘的体积相对较大。缝翼延伸部的翼弦和厚度对弦之比可小于缝翼上的相当的尺寸。

Description

飞机机翼

背景技术

本发明涉及一种用于飞机机翼的前缘缝翼、使用或包括这种缝翼的飞机机翼以及包括这种机翼的飞机。

已知飞机机翼上的前缘缝翼在空气动力学方面是有益的。具体地说，前缘缝翼可通过延迟机翼上失速的开始时间来使飞机以比其它方式所实现的攻角更高的攻角飞行。因此在很多飞机机翼上，要求具有沿机翼延伸尽可能远的前缘缝翼。

安装有缝翼的机翼部分往往显著凹陷以容纳缝翼。因此前缘缝翼的翼展尺寸通常由于例如不能容纳这种凹槽的结构件(诸如发动机吊架)的存在而受到限制，或者由于需要容纳会要求在机翼前缘的区域内有庞大的存储空间的飞机结构(诸如除冰蛇臂、液压装置和/或电气装置)而受到限制。不能容纳相对较大的凹槽的机翼的这些部分、以及因此缝翼就可能会遭受相对于机翼的其它部分而言过早的流速降低和失速。缝翼端面的设计、尤其是后掠翼上的设计还会受到使用时围绕缝翼端面的飞机机翼结构的尺寸的限制。因此，缝翼端面的形状在空气动力学方面可能不尽理想。

发明内容

本发明设法减轻或消除上述问题中的至少一个。替代地，或附加地，本发明设法提供一种改进的前缘缝翼。

本发明提供一种飞机机翼，包括前缘缝翼，该缝翼包括主体部分和设置在主体部分的翼展端的缝翼延伸部，其中缝翼延伸部沿包含飞机翼弦的第一竖直平面的横截面积小于主体部分沿包含飞机翼弦的第二竖直平面的横截面积。该缝翼延伸部提供缝翼的空气动力学优点中的至少一些，同时使机翼在该延伸部后面的区域体积能够相对较大。因此，本发明的前缘缝翼与已知前缘缝翼相比可沿机翼延伸更远，而不会例如有损于机翼容纳各种飞机构造的能力。替代地或附加地，本发明的前缘缝翼与已有的前缘缝翼相比，可相对于机翼上的诸如发动机吊架之类的某些结构件比延伸得更近。

缝翼延伸部的横截面面积小于主体部分的横截面面积的80％，较佳地小于60％，且更佳地小于50％。缝翼延伸部的横截面积可以小于40％。在某些实施例中，该横截面积可以小于主体部分的横截面积的30％，且甚至是20％，或者甚至少于主体部分横截面积的10％。应当理解，本文提到截面(或其延伸词)(除非另外说明)是指沿包含飞机机翼翼弦的竖直平面内的截面。

缝翼延伸部的横截面面积大于主体部分的横截面面积的2％，更佳地大于5％。在某些实施例中，缝翼延伸部的横截面面积大于主体部分的横截面面积的10％。

缝翼延伸部和主体部分在接合处会合，缝翼的横截面积横跨接合处急剧变化。应当理解，如果该面积在沿0.1％飞机翼展的机翼的距离内变化超过20％、较佳地超过30％、且还更佳地超过50％，则缝翼的横截面积急剧变化。

缝翼延伸部可具有基本上恒定的横截面积，且更佳的是，基本上沿其整个长度具有基本上恒定的横截面形状。主体部分可具有基本上恒定的横截面积，且更佳的是，基本上沿其整个长度具有基本上恒定的横截面形状。缝翼延伸部和主体部分的相应横截面形状基本上恒定当然可具有在延伸部和主体部分之间横截面积变化急剧的结果。

缝翼延伸部可与主体部分混合。缝翼延伸部可包括延伸到主体部分的混合区域，混合区域的横截面积沿包含飞机翼弦的竖直平面横跨混合区域急剧变化。或者，主体部分可包括延伸到缝翼延伸部的混合区域，混合区域的横截面积沿包含飞机翼弦的竖直平面横跨混合区域急剧变化。应当理解，如果缝翼的任何一部分的面积都没有在该区域内沿0.02％飞机翼展的距离内变化超过5％、较佳地超过3％、且还更佳地超过2％，则横截面积在给定的区域内平稳变化。。

缝翼延伸部的横截面形状可与主体部分的横截面形状显著不同。但是，在本发明的某些实施例中，两横截面形状相对类似(但是当然尺寸不同)。

缝翼延伸部的前缘型面可与主体部分的前缘型面的至少一部分相对应。或者缝翼延伸部的前缘型面的仅一部分，例如仅80％、或仅50％可与主体部分的前缘型面的一部分相对应。应当理解，前缘型面是指在使用时暴露于自由流气流的缝翼的表面的型面。具有基本上相同的前缘型面可提供沿缝翼的长度在空气动力学方面有利的结构，且较佳地在空气动力学方面优化的结构。

替代地或附加地，缝翼延伸部的前缘型面的至少一部分与主体部分的前缘型面的至少一部分是邻接的。具有邻接的前缘型面导致沿缝翼的长度平稳的前缘，这往往在空气动力学方面是有利的。

缝翼延伸部、且较佳的是缝翼可包括后表面，后表面与飞机机翼的一部分的轮廓互补，在飞机机翼的前部安装有缝翼延伸部、且较佳的是缝翼。缝翼延伸部的后表面可以设置在主体部分的后表面的前方。因此缝翼延伸部的后表面不必为与主体部分的后表面是邻接的。

缝翼延伸部的平均翼弦可小于主体部分的平均翼弦。缝翼延伸部的平均翼弦可小于缝翼主体部分翼弦的80％、且更佳地小于60％。在某些实施例中，缝翼延伸部的平均翼弦可小于主体部分翼弦的40％、或者甚至小于30％。缝翼和/或缝翼延伸部的翼弦会通常易于为技术人员所识别。在任何不确定的情况下，翼弦可限定为将缝翼/缝翼延伸部的后缘连结到缝翼/缝翼延伸部的前缘上特定点的假想线，在特定点的机翼的切线垂直于缝翼/缝翼延伸部翼弦。

缝翼延伸部的平均厚度可以小于主体部分的平均厚度。平均厚度可小于主体部分的厚度的80％、且更佳地小于60％。平均厚度可小于主体部分的厚度的40％、或者甚至小于30％。缝翼延伸部的平均厚度对翼弦之比可小于主体部分的平均厚度对翼弦比的150％、且更佳地小于120％。在某些实施例中，缝翼延伸部的厚度相对于主体部分的减小成比例地大于缝翼延伸部的翼弦。因此，缝翼延伸部的平均厚度对翼弦比可小于主体部分的平均厚度对翼弦之比。缝翼延伸部的平均厚度对翼弦之比可小于主体部分的平均厚度对翼弦之比的90％。缝翼延伸部的平均厚度对翼弦之比可小于主体部分的平均厚度对翼弦之比的80％、且更佳地小于70％。

缝翼延伸部可具有渐细的端部。缝翼延伸部的厚度和/或翼弦可从主体部分的翼展方向端向缝翼延伸部端逐渐减小。

缝翼/缝翼延伸部的厚度通常易于识别。在任何不确定的情况下，厚度可定义为从缝翼/缝翼延伸部翼弦到缝翼/缝翼延伸部的上表面的垂直距离的最大值。

缝翼主体部分和/或缝翼延伸部可以沿其长度具有基本上恒定的横截面，在该情况下，平均翼弦和平均厚度基本上等于主体部分和/或缝翼延伸部在任何给定横截面处的翼弦和厚度。

机翼还包括例如发动机吊架或翼尖装置之类的结构件，所述缝翼延伸部设置在最靠近结构件的主体部分的翼展端。缝翼延伸部可以在最靠近翼尖的缝翼的翼展端。该缝翼可包括两个缝翼延伸部，这两个缝翼延伸部位于缝翼的两翼展端处。

根据本发明的另一方面，提供一种飞机机翼，该飞机机翼包括前缘缝翼，该缝翼包括前表面和后表面，前表面限定从缝翼的第一翼展端到第二翼展端延伸的连续前缘，后表面与前表面相反设置，其中后表面包括第一部分和第二部分，该第二部分相对于第一部分凹陷。因此第二部分区域内前缘缝翼的厚度小于第一部分区域内前缘缝翼的厚度(例如小于其90％且较佳地小于其75％)。第二部分可位于缝翼的翼展端。可仅通过后表面上的单个台阶来限定该凹陷的第二部分。

当然应当理解，本发明的该方面涉及类似于本文所述本发明的其它方面的主题。因此，本发明的该方面的特征可包含在本发明的其它这些方面中，或反之亦然。例如，本发明的该方面的后表面的第一部分可形成本发明的其它方面的缝翼的主体部分的一部分。此外，根据本发明的该方面的缝翼的后表面的第二部分可形成本文所述的本发明的其它方面的缝翼延伸部的一部分。因此，关于主体部分所描述的特征可包含在在本发明关于前缘缝翼的限定缝翼的后表面的第一部分的部分的方面中，且反之亦然。类似地，关于本发明的其它方面的缝翼延伸部描述的特征可包含在本发明的该方面的前缘缝翼的限定缝翼的后表面的第二部分的部分中，且反之亦然。例如，第一部分的区域内缝翼的横截面形状可类似于第二部分的区域内缝翼的横截面的形状，但尺寸不同。

该机翼可包括多个缝翼，各缝翼如本文所描述的那样。

根据本发明的又一方面，提供一种用在本文所述飞机机翼的前缘缝翼。

根据本发明的另一方面，提供一种飞机机翼，该机翼的前部区域的至少一部分的形状形成为可接纳本文所述的前缘缝翼并与该前缘缝翼互补。机翼的前部区域的所述部分可包括第一和第二区域，第一和第二区域构形成当前缘缝翼安装到机翼上时，第一区域与缝翼的主体部分互补，且第二区域与缝翼延伸部互补，第二区域突出超过第一区域。应当理解，体积相对大的第二区域可以例如容纳各种飞机机构设备。因此，在使用时飞机机翼可得益于由于存在沿机翼延伸相对远的缝翼而产生的空气动力学改进，而不必在储存飞机机构设备方面受到任何负面影响。

根据本发明的又一方面，提供一种包括本文所述飞机机翼的飞机。该飞机净重可超过50吨，且更佳地超过200吨。该飞机的尺寸可以等于设计成承载超过75个乘客、且更佳地超过200个乘客的飞机。

附图说明

现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的各实施例，附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的飞机机翼的一部分的平面图；

图2是二维流过三种不同机翼构造的CL-Alpha图；

图3是根据本发明的第一实施例的缝翼的立体图；

图4a和4b是根据本发明的第一实施例的机翼的剖视图；

图5是根据本发明的第一实施例的机翼本体的前部区域的立体图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施例的飞机机翼1的一部分的平面图。该机翼是在大型商业飞机上并包括机翼本体3，在机翼本体3的前部区域上安装有前缘缝翼5。

前缘缝翼5包括主体部分7和设置在主体部分7的翼展端的缝翼延伸部9。

机翼1具有25度的后掠角。但是为了清楚起见，图1定向成使机翼前缘横跨页面延伸，且示例性的飞机翼弦C与其成角度延伸。

缝翼5可以与已知前缘缝翼类似的方式在缝翼抵靠机翼本体3定位的装载位置和缝翼5移动离开机翼本体3的展开位置(图1所示)之间移动。在使用时缝翼保护机翼前部免受过陡的反压梯度且由此使飞机能够以相对较高的攻角飞行。本领域的技术人员会完全理解这种空气动力学优点。

业已发现缝翼延伸部9在改进高攻角性能方面几乎与缝翼主体7一样有效，且业已发现对固定前缘有相当大的改进。这清楚地显示在图2中，图2示出二维流过三种不同机翼构造的CL-Alpha曲线：未改进的不具有缝翼(固定前缘)的机翼；具有缝翼的机翼，其缝翼具有对应于本发明的所示实施例(常规缝翼)的主体部分的形状和横截面积；以及具有另一种缝翼的机翼，其缝翼具有对应于本发明的所示实施例的缝翼延伸部(短翼弦缝翼)的形状和横截面积。

图3示出该缝翼5的立体图。主体部分7和缝翼延伸部9分别具有基本上恒定的横截面。缝翼延伸部9设置在主体部分7的翼展端。缝翼延伸部和主体部分7在接合处8会合，缝翼的横截面积横跨接合处急剧变化。

主体部分7和缝翼延伸部9包括前表面7a和9a以及后表面7b和9b，前表面在使用时暴露于自由流气流，后表面在装载缝翼时抵靠机翼本体3定位。缝翼延伸部9的前表面9a的前缘型面相当于主体部分7的与缝翼延伸部9相邻的前表面7a的前缘型面。此外，缝翼延伸部的前缘型面可为与主体部分的前缘型面的至少一部分邻接的。因此缝翼5具有沿其长度总是平稳的前缘。

图4a和4b是缝翼5的两个截面图。图4的截面图是沿包含翼弦的第一竖直平面A-A(见图1)截取的，且图4b的截面图是沿包含翼弦(该翼弦C基本上在沿机翼的所有位置都基本上平行-见图1)的第二竖直平面B-B(见图1)截取的。

图4a包含三个假想轮廓：缝翼延伸部9的轮廓由短划线示出，净机翼轮廓11由点线示出，且直接在缝翼延伸部后面的机翼本体15的轮廓由点划线示出。

缝翼主体部分7的横截面基本上均匀并具有0.5m的翼弦C1、0.06m的厚度T1和0.12的厚度对翼弦之比T1/C1。缝翼延伸部9的横截面也基本上均匀并具有0.3m的翼弦C2(即C1的60％)、0.045的厚度T2(即T1的75％)、以及0.15的厚度对翼弦之比T2/C2(即，T1/C1的125％)。因此，缝翼延伸部9的在平面B-B上的横截面面积大约是主体部分7在平面A-A上的的横截面面积的约30％。

缝翼延伸部9和主体部分7之间横截面积的减小意味着机翼部分3在缝翼延伸部后面的区域体积可相对较大且因此凹陷小于机翼在缝翼主体部分后面的区域。这最清楚地示出在图5中，图5示出其上安装有缝翼的机翼本体3的前部区域。

参见图5，机翼本体3包括从净机翼前缘11凹陷的两个区域。为了清楚起见，未示出缝翼展开机构。第一区域13的形状形成为当缝翼5安装在机翼上时该区域与主体部分7的后表面7a互补。第二区域15的形状形成为当缝翼安装在机翼上时该区域与缝翼延伸部9的后表面9a互补。

在本发明的第一实施例中，第二区域15从干净机翼11凹陷的距离足够小，使得第二区域15可容纳支承发动机吊架17和发动机19(见图1)所必需的飞机结构。因此飞机在飞行时得益于缝翼在主体部分7的长度上和靠近发动机吊架17的区域(受到缝翼延伸部9所保护的区域)产生的效果。因此，与某些已有的飞机相比，飞机往往会遭受沿机翼的较小长度上的、过早的流速降低和失速。

根据本发明的第二实施例(未示出)，缝翼延伸部的翼弦是缝翼翼弦的50％，缝翼延伸部的厚度是缝翼的厚度的40％，因此缝翼延伸部的厚度对翼弦比是缝翼的厚度对翼弦比的80％，且缝翼延伸部的横截面积是主体部分的横截面积的20％。机翼在缝翼延伸部后面的区域足够大以包含用于展开缝翼的飞机除冰系统和致动器。同样，因此机翼在飞行时得益于缝翼在主体部分的长度上和缝翼延伸部的长度上的效果，而不损害机翼容纳各种飞机机构的能力。

本发明的第二实施例的机翼还包括翼尖装置。前缘缝翼包括在靠近翼尖装置的另一翼展端的第二缝翼延伸部。缝翼延伸部可保护支承翼尖装置结构、同时又具有足够小的横截面积以不损害翼尖支承结构的尺寸和强度的机翼区域。

根据本发明第三实施例的飞机与参照第一实施例所描述的相类似，除了缝翼延伸部横跨曲混合域与主体部分混合以外。在混合区域，缝翼延伸部的横截面面积从主体部分的相邻部分的横截面面积逐渐减小到该值的50％。缝翼延伸部的其余部分包括由渐细区域在其最外端所界定的恒定横截面积的中心部分(等于主体部分横截面积的50％)。缝翼延伸部的厚度在渐细区域沿其长度逐渐减小。

机翼本体形成相应的形状，且容纳缝翼的凹槽横跨两混合区域然后再横跨渐细区域逐渐减小。根据本发明的第三实施例的机翼提供一种相对长的缝翼和比有些已有的飞机机翼在空气动力学方面更有效的缝翼端结构，同时仍然在缝翼延伸部后面具有体积相对较大的机翼。

尽管本发明参照特定实施例进行了描述和说明，但是本领域的技术人员应当理解，本发明还可具有本文未具体说明的多种不同的变型。在上述说明书中，提到了具有已知、明显或可预见同等物的整体或构件，则这些构件包含在此，就如同单独进行了阐述。应当参照权利要求书来确定本发明的真实范围，该范围诠释为包含任何这种同等物。读者还应当理解，描述为较佳的、有利的、方便的等的本发明的整体或特征是供优选的，但并不限制独立权利要求的范围。

Claims (19)

1.一种飞机机翼，包括前缘缝翼，所述前缘缝翼包括主体部分和设置在主体部分的翼展端的缝翼延伸部，其中缝翼延伸部沿包含飞机翼弦的第一竖直平面的横截面积小于主体部分沿包含飞机翼弦的第二竖直平面的横截面积。

2.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的横截面积小于所述主体部分的横截面积的60％。

3.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的横截面积小于所述主体部分的横截面积的40％。

4.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的横截面积大于所述主体部分的横截面积的5％。

5.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部沿其整个长度具有恒定的横截面积。

6.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部和所述主体部分在接合处会合，所述缝翼的横截面积横跨接合处急剧变化。

7.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部包括延伸到所述主体部分的混合区域，在包含所述飞机翼弦的竖直平面上，所述混合区域的横截面积横跨所述混合区域平稳地变化。

8.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的平均翼弦小于所述主体部分的平均翼弦。

9.如权利要求8所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的平均翼弦小于所述主体部分的平均翼弦的60％。

10.如权利要求9所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的平均翼弦小于所述主体部分的平均翼弦的40％。

11.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的平均厚度小于所述主体部分的平均厚度。

12.如权利要求11所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的平均厚度对翼弦之比在所述主体部分的平均厚度对翼弦之比的80％至150％之间。

13.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的前缘型面与所述主体部分的前缘型面的至少一部分相对应。

14.如权利要求13所述的机翼，其特征在于，所述缝翼延伸部的所述前缘型面与所述主体部分的所述前缘型面的至少一部分是邻接的。

15.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述机翼还包括发动机吊架，所述缝翼延伸部设置在最靠近所述发动机吊架的所述主体部分的翼展端。

16.一种用在飞机机翼上的前缘缝翼，所述前缘缝翼包括主体部分和设置在主体部分的翼展端的缝翼延伸部，其中缝翼延伸部沿包含飞机翼弦的第一竖直平面的横截面积小于主体部分沿包含飞机翼弦的第二竖直平面的横截面积。。

17.一种机翼，所述机翼的前部区域的至少一部分的形状形成为可接纳如权利要求16所述的前缘缝翼并与所述前缘缝翼互补。

18.如权利要求17所述的飞机机翼，其特征在于，所述机翼的所述前部区域的所述部分包括第一和第二区域，所述第一和第二区域的形状成为当所述前缘缝翼安装到所述机翼上时，所述第一区域与所述缝翼的所述主体部分互补，且所述第二区域与所述缝翼延伸部互补，所述第二区域突出超过所述第一区域。

19.一种飞机，包括如权利要求1、17、18中任一项所述的飞机机翼。

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