CN101389531B - 操纵面故障安全下拉连杆 - Google Patents

Abstract

公开了一种飞行器操纵面故障安全铰链构造(32)。该构造包括适于将操纵面(10)附连到飞行器结构(301)的下拉连杆构造(34)，其中下拉连杆还结合有故障安全铰链装置(300，60，61)，该装置提供所述操纵面与附连该操纵面的飞行器结构之间的备用铰链连接。该改进的故障安全铰链构造可应用于例如副翼，升降舵，垂直尾翼等的任意飞行器操纵面。

Description

操纵面故障安全下拉连杆

技术领域

本发明涉及用于连接操纵面与飞行器结构的方法和设备。更具体地但不排它地，本发明涉及用于连接扰流器与机翼结构的方法和设备。本发明还涉及用于例如扰流器与机翼结构之间的操纵面连接布置的故障安全系统。

背景技术

通常，在大型运输机上，气动操纵面(例如，扰流器)通过主铰链、故障安全铰链和下拉连杆附连到相应的飞行器结构上。已经研制出专用构造技术来安装这种操纵面，尤其是提供飞行器构件的期望操作和故障安全特性。

下面针对为扰流器设备提供故障安全功能进行具体说明。但是，应理解选择本发明的这个实施例是因为其能提供非常清楚的说明。本发明同样可经过适当的修改而应用于例如副翼、升降舵和垂直尾翼的一般操纵面。

图1中示出了扰流器结构的实施例，图1示出了用于空客A380民用客机的扰流器设备。为清楚起见，省略了机翼结构的其余部分。根据示出的实施例，主铰链C和D位于相应的扰流器肋13a和13b的后缘上。扰流器肋安装在机翼盒段(未示出)的后缘上。

扰流器10通过整体分别由附图标记19和100表示的铰链结构安装在铰链C和D上。这些主铰链是主要的承载构件，用于支撑扰流器10并对扰流器延伸时产生的空气动力作出反应。整体由附图标记32表示的下拉连杆位于扰流器10的任一端，其中扰流器在该任一端处与机翼后缘结构接合。图2示出了传统的下拉连杆处于中间位置的细节，在该中间位置处，扰流器被附连于扰流器肋15。参照图2，下拉连杆18为细长件，其在每一端20和21处分别枢转连接到机翼结构15和扰流器10的前缘14。

下拉连杆用于在机翼结构和扰流器之间传递载荷，同时允许扰流器随着机翼在飞行载荷的范围内弯曲而顺应该机翼的形状。下拉连杆能沿翼展方向旋转，这大大降低了扰流器在展开时被迫在其最大刚性平面内弯曲时(当主铰链所用的铰链为简单的轴承-销布置时会出现这种情况)会引入扰流器、铰链和机翼结构中的载荷。

参照图2中详细示出的传统下拉连杆，下拉连杆18的下端21通过球面轴承25连接到扰流器叉形头17上。下拉连杆18在其上端20处通过球面轴承(未示出)连接到机翼盒段后缘肋结构15。球面轴承使得扰流器能随着扰流器10的伸缩而绕插销(spigot pin)22的铰接轴线枢转，同时抑制在由该旋转限定的平面内的扰流器运动。因此，参照图1，当机翼结构15在机翼挠曲的作用下运动时，下拉连杆通过下拉连杆臂长将该运动传递给扰流器10。如上所述，扰流器铰链旋转轴线与下拉连杆插销22的纵向轴线重合，从而使得扰流器根据扰流器的延伸程度同时伸缩和弯曲。例如，如果扰流器完全延伸，则弯曲力将近似为零，因为下拉连杆臂长在翼展方向分解的垂直分量很小。这避免延伸的扰流器由于机翼挠曲而产生应力。

飞行器操纵面中的其中一个结构故障源是其主铰链组件故障。参照当前实施例，这对应于图1中的主铰链子组件C和D的故障。这可能由主铰链销106a和/或106b的故障或者铰链子组件整体的故障而产生。

参照图6，内侧扰流器在机翼71上的位置由附图标记72表示而外侧扰流器由附图标记73表示。在这个实施例中，扰流器设备包括通过主铰链和下拉连杆附连的三个单独的内侧扰流器72。

如果内侧扰流器72的主铰链在飞行载荷的作用下失效，则存在扰流器脱离并沿字母“A”所示的方向移动而撞击水平稳定器74的风险。水平稳定器74的特别脆弱的部分是前缘75。扰流器72以飞行速度行进而产生的冲击可能会导致水平稳定器74发生故障，使水平稳定器74的气动功能变差或使水平稳定器发生整体致命故障。在任一情况下，这种损坏都会使飞行器不可控制。虽然在扰流器中发生这种结构故障的可能性非常小，但也是有的，而且在飞行器的期望使用寿命中，如果没有故障安全系统，这种结构故障的可能性程度在民用飞行器生产中是令人无法接受的。

为了降低这种故障可能性，使用扰流器故障安全铰链。在图1示出的现有技术实施例中，故障安全铰链B和E位于主铰链C和D之间的中间位置处。

故障安全铰链102a和102b安装在相应定位的扰流器肋11a和11b的后部上。扰流器肋为从机翼盒段(图3中的35)的后缘开始延伸的机翼肋，安装在机翼盒段上的扰流器子组件10包括液压致动器、安装件和相关的硬件(图1中未示出)。

故障安全铰链102a和102b与主铰链106a和106b基本上类似，不过故障安全铰链孔的直径大于故障安全叉杆销的直径。这可从图8中看出，图8包括通过故障安全铰链的截面图。传统的扰流器故障安全铰链部分包括有开孔垂片81，其通过叉杆销80与扰流器叉形头101a和101b接合。但是，扰流器垂片81中的孔的大小明显大于故障安全叉杆销80的外径。这可通过图8中存在的环形空隙82(未画阴影部分)看出。因此，在正常飞行中，没有载荷作用于故障安全叉杆销组件。与此对照，图7中示出了扰流器主铰链的细节。这里，扰流器铰链包括扰流器叉形头19，扰流器叉杆销106b和铰链衬套90。

如果主铰链发生故障，例如主铰链销106b或叉形头19在飞行载荷的作用下发生故障，则扰流器10移离其操作位置。该运动持续至故障安全铰链叉杆销80(参见图8)接触故障安全叉形头101a的内部。在图8中，这表现为铰链故障安全销80向右移动直至其抵靠故障安全扰流器叉形头孔82的内表面。由此，防止扰流器10完全脱离机翼结构。由于扰流器故障安全铰链使得扰流器可运动通过其正常的延伸和缩回范围而不与飞行器结构的其他部分或其他操纵面发生干涉，从而保护了扰流器的整体操作。

在这种情况下，虽然飞行器的操作可能受影响，但是扰流器发生完全结构故障和脱离的可能性以及导致的水平稳定器损坏的危险被降低至可接受的程度。

目前接受的扰流器故障安全铰链结构(如图1中所示)和其他操纵面设备的缺点在于，飞行器必须设置被适当地加强的故障安全铰接肋和铰链。这使得整个机翼结构的重量加重，由于在飞行器的一般工作寿命中几乎不可能一直使用故障安全铰链系统，因此整个机翼结构更加繁重。但是，机翼上具有这样的备用子组件是合格要求。

本发明试图解决重量加重问题并提供一种替换的操纵面连接故障安全结构。

US5303880描述了一种用于将燃气轮机安装到飞机外挂架的安装装置。该安装装置包括附于发动机的框架和附于外挂架的平台。所述的平台通过一第一连杆、与第一连杆间隔的第二连杆以及第三连杆与框架连接。该第三连杆在所述平台和所述框架之间提供了一个故障安全连接，以在第一和第二连杆失效的情况下使用。

US3140066描述了一种将副翼枢轴地安装到飞机机翼上的铰链装置，以在期间绕一长枢轴线相对运动。该装置具有数个在副翼和机翼之间连接的跨越地连接的铰链装置，这些铰链装置在枢轴的每端具有铰链接头和至少一个介于所述铰链接头间的中间铰链装置。所述的中间铰链装置具有在副翼上的第一支架装置、在机翼上的第二支架装置和在期间的一个长连杆。该连杆由第一枢销在一端连接到所述的第一支架装置并在另一端有第二枢轴连接到所述的第二支架装置。

US2002/0100840描述了一种用于将一扰流器连接到飞机机翼上的装置。该装置包括一个合成的复合配件，该配件具有轴承和关节点，该关节点允许扰流器相对于机翼运动。几个这样的装置被典型地用来将扰流器连接到机翼。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供一种飞行器操纵面和飞行器操纵面故障安全铰链构造的组合构造，所述飞行器操纵面故障安全铰链构造包括下拉连杆构造，该下拉连杆构造适于将操纵面连接到飞行器结构上，其中下拉连杆还结合有故障安全铰链装置，该装置提供操纵面与附连该操纵面的飞行器结构之间的备用铰链连接。

因此，根据本发明不同实施方式的构造不需要安装在操纵面和飞行器结构的相应部件之间的独立故障安全铰链，从而可去除故障安全连接硬件，因此实现了显著的重量减轻。

所述下拉连杆可包括故障安全铰链孔，其定位成在主铰链发生故障之后通过故障安全铰链销与位于飞行器操纵面上的相应故障安全铰链安装件接合。所述故障通常会导致操纵面脱离飞行器结构。所述接合使得操纵面可继续操作。

所述下拉连杆优选包括位于该下拉连杆的对向远端处的两个安装点，所述故障安全铰链孔位于这两个安装点之间。

所述操纵面可以为扰流器、副翼、水平操纵面、升降舵或垂直尾翼。

优选的是，当所述操纵面为扰流器时，扰流器下拉连杆安装点以使得机翼挠曲被传递至扰流器的方式附连至扰流器和相应的机翼结构。

在另一方面中，本发明提供一种结合有上述飞行器操纵面和飞行器操纵面故障安全铰链组合构造的飞行器机翼或其他飞行器结构。

在再一方面中，本发明提供一种包括上述飞行器操纵面和故障安全铰链的组合构造的飞行器操纵面安装设备。

在另一方面中，本发明提供一种下拉连杆，该下拉连杆包括位于其对向远端处的两个安装点，其中该下拉连杆优选结合有位于所述对向远端之间的故障安全铰链孔。

附图说明

下面将参照附图仅以实施例方式描述本发明，图中：

图1表示现有技术的扰流器/机翼铰链布置；

图2表示图1中示出的下拉连杆的细节；

图3表示扰流器/机翼铰链布置，其结合有根据本发明实施方式的故障安全铰链下拉连杆；

图4表示图3中示出的故障安全铰链下拉连杆构造的细节；

图5表示根据本发明实施方式的下拉连杆；

图6表示一飞行器的平面图，示出了根据本发明实施方式的扰流器操纵面的整体布局；

图7表示现有技术的扰流器主铰链的细节；和

图8表示现有技术的扰流器故障安全铰链的细节。

具体实施方式

下面的具体描述涉及机翼上的扰流器安装。但是，如上所述，本发明也可通过适当的修改而应用于其他操纵面安装。

图3表示根据本发明实施方式的扰流器故障安全铰链下拉连杆的构造和安装。参照图3，扰流器10附连到扰流器肋31a和31b上，扰流器肋31a和31b安装在机翼盒段的后缘上，该机翼盒段的后梁由附图标记35表示。传统的扰流器通过主铰链35a和35b进行伸缩。但是，与图1中示出的布局相比较，在扰流器故障安全铰接肋30a和30b(为表示故障安全铰链的常规位置而示出这些肋)附近在扰流器上没有安装扰流器故障安全铰链。

扰流器故障安全铰链下拉连杆构造32位于扰流器的端部处，它们在该处通过扰流器叉形头33和扰流器叉杆销39与机翼结构301连接(见图4)。

下面将参照图4更详细地描述下拉连杆构造32的故障安全功能。扰流器10通过具有垂片302和303的叉形头33、下拉连杆34和下拉连杆安装板39连接到机翼结构301(在该实施例中为内固定罩端肋)上。下拉连杆34的上部36通过插销38和板39连接到机翼结构301上，且下拉连杆34的下端37通过扰流器叉形接头33和扰流器叉杆销39连接到扰流器10上。

在正常操作中，下拉连杆34以传统方式操作，根据扰流器的延伸程度将挠曲力传递至扰流器。

根据本发明的一个实施方式，下拉连杆34结合有下述的故障安全铰链功能。参照图4，下拉连杆34包括上部36和下部37，它们通过球面轴承分别连接到相应的扰流器叉形头33和机翼结构301。这些部件以传统方式操作，将挠曲力传递至扰流器10。扰流器10绕插销38的轴线铰接。该旋转轴线与主扰流器铰链35a和35b的铰链轴线重合。因此，随着扰流器的伸缩，图4中示出的扰流器10/叉形头33组件绕插销38旋转。

下拉连杆构造32还包括故障安全铰链。由故障安全下拉连杆销300、扰流器叉形头33和供故障安全下拉连杆销300穿过的下拉连杆34的孔61(见图5)构成所述故障安全铰链。下拉连杆孔61的直径大于扰流器故障安全下拉连杆销300的外径。因此，在正常操作中，且以与传统的故障安全铰链类似的方式，在扰流器10伸缩时故障安全销300并不与铰链孔61的内表面接合。

图5中示出了故障安全下拉连杆34的实施方式的细节。这里，下拉连杆轴60通过结合有孔61而以新颖方式被利用，该孔与故障安全下拉连杆销300和扰流器叉形头33一起形成扰流器故障安全铰链。该新颖下拉连杆故障安全铰链的这一子组件的截面与图8的截面中示出的铰链部分截面类似。在扰流器的正常操作中，故障安全下拉连杆销300并不与孔61的内表面接合。因此，在该构造中，故障安全下拉连杆销300被环形空隙(在图4中不可见)环绕。

但是，如果扰流器主铰链发生致命故障，使得扰流器即将发生脱离，则通过支靠下拉连杆孔61的内表面的下拉连杆销300而使扰流器仍保持固定于机翼结构。这防止扰流器完全脱离且因此提供所需的安全裕度。扰流器的继续操作受到下拉连杆故障安全铰链构造的影响。

在其他实施方式中，故障安全扰流器下拉连杆的具体几何形状可根据具体的安装要求而异。例如，下拉连杆孔之间的关系可以是线性的或移位的(如图5中表示的具体实施方式中所示)。

因此，本发明使得可从机翼完全去除现有技术中的冗余故障安全铰链组件，从而显著地减轻重量。同样，如上所述，可根据本发明的实施方式对其他气动操纵面进行修改。

虽然以实施例的方式并参照具体实施方式对本发明进行了描述，但是应理解在不背离所附权利要求范围的情况下可进行修改和/或改进。

在上面的说明中，若参照的整体或元件具有公知的等同形式，则这种等同形式如同单独阐述一样也结合于此。

Claims (10)

1.一种飞行器操纵面(10)和飞行器操纵面故障安全铰链构造(32)的组合构造，所述的飞行器操纵面故障安全铰链构造(32)包括适于将所述操纵面(10)附连到飞行器结构(301)的下拉连杆(34)，其中，该下拉连杆(34)还结合有故障安全铰链装置(300，60，61)，该装置提供所述操纵面(10)与附连该操纵面的飞行器结构(301)之间的备用铰链连接。

2.一种如权利要求1所述的的组合构造，其中所述下拉连杆(34)包括故障安全铰链孔(61)，该孔定位成在主铰链发生故障之后通过故障安全铰链销(300)与位于所述飞行器操纵面上的相应故障安全铰链安装件(33)接合。

3.一种如权利要求2所述的组合构造，其中所述下拉连杆(34)包括位于该下拉连杆(34)的对向远端处的两个安装点(37，36)，所述故障安全铰链孔(61)位于这两个安装点之间。

4.一种如权利要求3所述的组合构造，其中所述故障安全铰链孔(61)的直径大于所述故障安全铰链销(300)的外径。

5.一种如前述任意一项权利要求所述的组合构造，其中所述操纵面(10)对应于扰流器、副翼、水平操纵面、升降舵或垂直尾翼。

6.一种如权利要求5所述的组合构造，其中所述扰流器下拉连杆安装点(36，37)以使得机翼挠曲被传递至所述扰流器(10)的方式附连至所述扰流器(10)和相应的机翼结构(301)。

7.一种如权利要求6所述的组合构造，其中所述扰流器下拉连杆安装点(36，37)利用球面轴承附连至所述扰流器(10)。

8.一种如权利要求1所述的组合构造，其中下拉连杆(34)包括位于该下拉连杆(34)的对向远端处的两个安装点(36，37)，并且该下拉连杆结合有位于所述对向远端之间的故障安全铰链孔(61)。

9.一种飞行器结构(71)，其包括一种如权利要求1至8中任一项所述的组合构造。

10.一种飞行器操纵面安装设备，其包括一种如权利要求1至8中任一项所述的组合构造。

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