CN101646600B - 带有环形后尾翼的飞机 - Google Patents

Abstract

用于飞机的后尾翼组件(1)，飞机包括机身(3)、机翼(2)和至少一推进发动机(5、5a、5b)，推进发动机固定在沿飞机的纵轴线X位于机翼(2)之后的机身尾段中，后尾翼组件具有固定在机身尾段中的气动力面。该后尾翼组件主要包括基本水平的气动力面(41a、41b、43)和基本垂直的气动力面(42a、42b)，基本水平的气动力面和基本垂直的气动力面布置为形成包括固定于机身的至少一环的环形结构。至少一推进发动机被保持在后尾翼组件形成的环中。在一实施方式中使用中部垂直安定面，以在环形结构中形成两个环。在包括这种尾翼的飞机的特殊实施方式中，一个或两个发动机固定在环的区域中。

Description

带有环形后尾翼的飞机

技术领域

本发明属于具有后推进器和后尾翼的飞机的领域。

背景技术

更特别的是，本发明提出具有飞机后尾翼组件的结构体，该组件形成自身封闭、并与一个或多个也位于飞机尾段中的推进发动机相关连的环形结构。

在被喷气发动机推进、或者被涡轮发动机如浆毂不带整流罩的螺旋桨发动机(moteurs àhélices non carénées)--英语术语称为UnductedFan(无涵道风扇发动机)即UDF--推进的运输飞机中，后尾翼在基本形状中常常包括在机身尾段中固定于机身的基本垂直的气动力面即垂直尾翼、和其它基本水平的气动力面即水平尾翼；这些气动力面保证飞机在飞行中的稳定性，并且允许通过固定于所述气动力面的舵面如方向舵和升降舵对飞机加以操控。

这种普通的基本尾翼形状广泛应用于许多民用运输飞机、例如空客A320上。

在一些不常见的使用形状中，特别是在民用运输飞机上，或者水平尾翼在垂直尾翼的顶端被固定于垂直尾翼，即呈T字形尾翼，例如在飞机Bae146上，或者水平尾翼在按高度的一中间位置上被固定于垂直尾翼，即呈十字形尾翼，例如在飞机Aerospatiale SE210 Caravelle上。

在其它已知的形状中，垂直尾翼包括两个固定至水平尾翼端部的垂直气动力面，即呈H形尾翼，例如在飞机Nord2500 Noratlas上。

另一已知的后尾翼形状是这样的：两个表面在垂直面与水平面之间倾斜，从而形成V字形，并且这两个表面的结合同时保证垂直的和水平的气动力面的作用。这种称为蝶形的尾翼类型特别应用在CM170 FougaMagister飞机上。

飞机尾翼形状的选择一般取决于空气动力考虑和结构考虑，并受推进发动机的位置及类型的影响，推进发动机不仅产生空气动力学方面和结构方面的约束，而且还产生运行安全的约束，在发动机故障如涡轮破裂时，不应在尾翼上导致例如使飞机不再受到控制的后果。

在现有的飞机中，不同于基本形状的、且尾翼的气动力面不是各自固定于机身的尾翼形状，对应于带有后尾翼的飞机结构体，但是已知的T字形、十字形、H形或V字形的形状在其设计上仍然相当接近于基本形状，而没有对带有推动发动机的尾翼组件进行整体空气动力上的和结构上的优化。

发明内容

本发明提出一种飞机后尾翼结构体，其与涡轮喷气发动机、特别是新一代的大流量比涡轮喷气发动机、或在飞机后部的浆毂不带整流罩的螺旋桨发动机的设置相兼容，并且通过形成称为单环形的或双环形的封闭面的所述尾翼的气动力面的组合来优化尾翼。

符合本发明的后尾翼组件适用于飞机，该飞机包括机身、机翼和至少一推进发动机，发动机固定在机身尾段、即沿飞机的纵轴线X位于机翼之后的机身部分中。

尾翼组件具有固定在机身尾段中的一些气动力面，并且尾翼组件主要包括基本水平的气动力面和基本垂直的气动力面，这些水平的和垂直的气动力面布置为形成环形结构，该环形结构包括固定于机身的至少一环，至少一后置发动机被保持在所述至少一环中。

在一优选实施方式中，后尾翼组件的结构包括：

-两个基本水平的下气动力面，这两个下气动力面以相对飞机的垂直对称面XZ基本对称的方式，在每个所述下气动力面的接合部侧被固定于所述机身；

-两个基本垂直的气动力面，这两个垂直气动力面中的每一个通过一下端部，固定于相关下气动力面的与该下气动力面的接合部相对的端部；

-一基本水平的上气动力面，该上气动力面通过幅展(enenvergure)端部被固定于所述垂直气动力面的上端部。

通过气动力面固定于机身的下气动力面、垂直气动力面和上气动力面通过它们的布局形成环。

有利地，上气动力面、下气动力面和垂直气动力面中的至少一些配设有一些活动零件，这些活动零件形成可保证飞机控制的空气动力舵。

为了控制尾翼区的空气动力流，尾翼组件的气动力面在它们之间通过弯曲的连接及组装零件相互固定。

在一实施方式中，一中部垂直安定面在其下部分固定于机身，并且所述中部垂直安定面在其上部分固定于上气动力面，从而尾翼组件确定具有加强的强度和刚性的双环式结构。

为了满足发动机维修的考虑，有利的是，每个带有一环的结构包括：

-位于机身处或机身附近的下气动力面开放区，所述开放区包括使位于所述开放区各侧的下气动力面部分锁紧-解锁的锁定和解锁部件；

-在上气动力面的一部分处的铰接区，上气动力面的该部分形成相关环的一部分，当锁定和解锁部件处于解锁位置时，所述铰接区允许通过围绕与飞机纵轴线X基本平行的一轴进行转动而向上运动。

本发明还涉及这样的飞机：该飞机包括没有中部垂直安定面的后尾翼组件和一推进发动机，该推进发动机通过支撑架固定于上气动力面并在所述上气动力面的下面。

在这种情况下，一基本垂直的维修井有效地穿过机身，维修井的尺寸和位置使得：发动机可从它固定于上气动力面的位置或者朝向该位置基本垂直地穿过维修井下降和上升。

在飞机正常运行时，为了保证机身空气动力形状的连续性，一些活门保证关闭维修井的上开口和下开口。

本发明还涉及包括这种后尾翼组件和基本位于由尾翼形成的环中的推进发动机的飞机，每个发动机通过支撑架固定于机身。

本发明还涉及这样的飞机：飞机包括具有中部垂直安定面的后尾翼组件和基本位于后尾翼组件形成的环中的推进发动机，每个发动机通过支撑架被固定于中部垂直安定面。

附图说明

参照附图对本发明的不同实施方式加以描述，附图示出根据本发明飞机的不同环形尾翼布局的示意图：

-图1：表示双发动机飞机，双发动机固定在具有根据一实施方式的尾翼的尾段；

-图2a：图1的飞机后部区域的细节，尾翼处于运行位置；

-图2b：图1的飞机后部区域的细节，在一侧尾翼处于发动机维修位置；

-图3：示出后置双喷气发动机飞机，其具有根据一实施方式的尾翼；

-图4：示出三喷气发动机飞机，其带有一个后置喷气发动机并且具有根据另一实施方式的尾翼。

具体实施方式

图1表示一飞机，该飞机包括符合本发明的后尾翼组件1的结构体的例子。

对于后尾翼组件，应理解为其包括一组气动力面，该组气动力面形成尾翼，并且相对飞机的纵轴线X位于机翼2之后，飞机的纵轴线X以朝基本对应于飞机飞行中的移动方向的前方取向为正向。

这里，表述“气动力面”的含义是指这样的结构：该结构的构形适于产生举升空气动力，例如飞机机翼、水平尾翼或飞机垂直安定面。

机翼2与尾翼组件1一般固定于长形飞机机身3。

飞机一般包括由纵轴线X、垂直轴线Z与轴线Y构成的参考坐标系，其中垂直轴线Z是当飞机处在水平位置时以朝飞机下部取向为正向，而轴线Y垂直于轴线X和Z，并且以在飞行方向上朝飞机右侧为正。

轴线X和Z确定飞机的垂直对称面，轴线X和Y确定飞机的水平参考面。

在图1所示的结构体--该结构体的细节示于图2a--中，尾翼组件包括基本水平的第一下气动力面41a、41b，第一下气动力面41a、41b通过所述下气动力面的接合部被固定于机身3。

所述下气动力面相对飞机的垂直对称面XZ基本对称地布置，并且形成水平的下尾翼。

如图1和图2a所示的，下气动力面41a、41b不必严格平行于水平参考面XY，并且由于总体空气动力性能的原因，下气动力面41a、41b在需要时如经常进行的那样形成安装角。

基本垂直的第二气动力面42a、42b又称为垂直气动力面，其数量为两个，它们布置在下气动力面41a、41b的与所述接合部相对的端部，从而所述两个垂直气动力面延伸在下气动力面之上，即在负Z方向上。

基本水平的第三气动力面又称为上气动力面43，也位于下气动力面的上方，并通过该上气动力面的固定于垂直气动力面42a、42b的上端部的幅展端部被保持。

在刚描述的布局中，下气动力面41a和41b、垂直气动力面42a和42b与上气动力面43形成一环形结构，该环形结构形成空气动力通道，并在下气动力面的接合部处固定于机身3，机身实现环形结构的封闭。

优选地，气动力面41a、41b、42a、42b、43是机翼型面类型的基本平坦的升力面，这些气动力面在它们之间通过弯曲的气动力形部412a、412b、423a、423b相互连接，从而保证气动力连接和均匀的结构连接。

在一优选实施方式中，尾翼组件1的所有气动力面或部分气动力面，在所述气动力面的后缘区设有空气动力舵，即用于控制飞机的活动零件。

特别的是，垂直气动力面42a、42b有利地还配设有称为方向舵的基本垂直的舵面421a、421b，用以围绕垂直轴线Z对飞机施以控制；并且下气动力面41a、41b和/或上气动力面43配设有称为俯仰操纵舵的基本水平的可动平尾431a和431b，用以围绕轴线Y对飞机施以控制。

在一实施方式中，只在下气动力面上、或者如图中所示的例子中只在上气动力面上具有升降舵。

如图1、2a、2b所示的，在一特别适于实施包括两个后置发动机的飞机的实施方式中，称为中部垂直安定面的第四垂直气动力面44基本布置在飞机的垂直对称面XZ中，并且第四垂直气动力面44在其称为接合部的一端部固定于机身3，而在它的称为上端部的另一端部固定于上气动力面43。

在包括中部垂直安定面44的这种布局中，环形的尾翼组件包括一双环式结构，其形成两个被该中部垂直安定面分隔开的空气动力通道。

中部垂直安定面44可增加尾翼组件1的结构强度和刚性，并且需要时包括一个或多个方向舵。

根据本发明，如图1、3和4所示，一个或多个发动机5、5a、5b布置于环形尾翼组件的空气动力通道中。

发动机例如为喷气发动机，例如具有大流量比的现代喷气发动机、或者浆毂不带整流罩的螺旋浆发动机如涡轮发动机，其螺旋桨设计用于推进高速亚音速飞机。

在包括两个后置发动机5a、5b的布局的情况下，当使用中部垂直安定面44时，有利的是该中部垂直安定面被加固，以在发生爆裂的情况下保证保护一发动机免受另一发动机喷射出的碎片的破坏。

每个发动机通过一支撑结构51a、51b、52a、52b、53被保持，支撑结构如挂架，挂架固定于机身3(图1所示的情况)，或者固定于环形尾翼的一个气动力面、特别是上气动力面43(图4所示的情况)或中部垂直安定面44(图3所示的情况)。

在这些布局中，飞机的后置发动机、优选发动机5、5a、5b，沿纵轴线X的方向安放，从而所述发动机发出的噪声、浆毂不带整流罩的螺旋桨和/或进气口和/或所述推进发动机的喷管所发出的噪声至少部分地被尾翼的不同表面掩蔽。

在本发明的一优选实施方式中，在飞机包括两个后置发动机和一个中部垂直安定面44的情况下，用于连接发动机5a、5b的挂架固定于机身3、或者固定于中部垂直安定面44。

在这种情况下，尾翼组件1确定两个环：第一环，其由下气动力面41a、垂直气动力面42a、相对飞机的垂直对称面XZ位于相关下气动力面41a侧的上气动力面43的一部分43a、和中部垂直安定面44形成；第二环，其由另一下气动力面41b、另一垂直气动力面42b、相对飞机的垂直对称面XZ位于相关下气动力面41b侧的上气动力面的一部分43b、以及中部垂直安定面44形成。

由于维护的需要，特别是为了保养、安装或拆卸发动机的作业，每个环可被打开，并为此如图2b所示，两个环之一包括：

-打开下气动力面41a用的开放区411，其位于机身3附近；

-铰接所述部分43a用的铰接区432，其位于中部垂直安定面44的上端部与处在相关环侧的上气动力面的一端部之间。

铰接区432布置成：允许尾翼组件1的铰接子组件围绕与飞机纵轴线X基本平行的一轴线向上转动。

在飞机正常的运行条件下，环是封闭的，并且未示出的锁定和解锁部件在“锁定”条件下，保证下气动力面41a在开放区411中的结构连续性。

开放区411位于机身3附近，或者处在机身3与下气动力面41a之间的边界。

在对应飞机维修作业期的“解锁”条件下，开放区411释放环的铰接子组件，因而铰接子组件能围绕铰接区432朝飞机上部翻转。

因此，通过朝上翻转环的铰接子组件，一方面可触及到与所述环相关连的马达5a，以便进行检查、维修，并且在需要时更换发动机叶片，并且可打开所述发动机的机罩以触到内部机构，从而实现维修作业而不必拆卸发动机，另一方面从位于发动机5a下面的空间清除任何障碍物而释出该空间，因此可通过普通的举升部件使发动机下降或上升，以便将发动机安放就位或加以更换。

在一优选实施方式中，铰接区432设置于中部垂直安定面44的上端部附近，这样允许通过适于具有很大刚度的唯一结构组件实现所述环的铰接部分。

以对称方式设置的一相同或等效的布局，允许对另一发动机5b进行维修作业。

在如图4所示只有一个后置发动机5的布局--其用于例如另外在机翼下面包括一些发动机的飞机--中，发动机5有利地按轴向位置联接在上气动力面下面。在这种情况下，不使用中部垂直安定面。

有利的是，在机身中垂直于发动机地设置一未示出的维修井。在飞机的正常运行条件下，维修井被活门封闭，并且维修井的尺寸使得：当维修井的活门被打开时，可将发动机穿过机身基本垂直地降下或升起。

因此，提出的本发明允许实现这样的尾翼组件，其用于包括一个或多个位于飞机尾段的发动机的飞机，所述尾翼组件在空气动力平面和结构平面上具有连续形状，并且保证发动机有利集成在空气动力平面和声学平面上，而不妨碍对发动机进行必需的维修作业。

Claims (10)

1.组装件，所述组装件包括飞机的机身(3)、后尾翼组件(1)和至少一推进发动机(5、5a、5b)，所述推进发动机为涡轮喷气发动机或浆毂不带整流罩的螺旋桨发动机类型，所述推进发动机固定在沿飞机的参考坐标系XYZ的纵轴线X位于机翼(2)之后的机身尾段中，所述后尾翼组件具有固定在所述机身尾段中的气动力面，

所述组装件的特征在于，所述后尾翼组件主要包括：

-在飞机的所述参考坐标系的水平参考面XY中基本水平和基本平坦的两个下气动力面(41a、41b)，这两个下气动力面以相对飞机的垂直对称面XZ基本对称的方式，在每个所述下气动力面的接合部侧被固定于所述机身(3)；

-在飞机的所述参考坐标系的垂直对称面XZ中基本垂直和基本平坦的两个垂直气动力面(42a、42b)，这两个垂直气动力面中的每一个通过一下端部，固定于相关下气动力面(41a、41b)的与该下气动力面的接合部相对的一端部；

-在飞机的所述参考坐标系的水平参考面XY中基本水平和基本平坦的一上气动力面(43)，该上气动力面(43)通过幅展端部被固定于所述垂直气动力面(42a、42b)的上端部；

所述下气动力面、所述垂直气动力面和所述上气动力面形成由所述机身(3)封闭的环形结构，所述环形结构包括至少一环，所述至少一推进发动机被保持在所述至少一环中。

2.如权利要求1所述的组装件，其中，所述后尾翼组件(1)的一个或多个所述下气动力面(41a、41b)、所述上气动力面(43)和所述垂直气动力面(42a、42b)配设有形成空气动力舵的活动零件。

3.如权利要求1或2所述的组装件，其中，所述后尾翼组件的基本平坦的所述气动力面在它们之间通过弯曲的连接及组装零件加以固定。

4.如权利要求1所述的组装件，其中，所述后尾翼组件(1)包括一中部垂直安定面(44)，所述中部垂直安定面在该中部垂直安定面的一下部分被固定于所述机身(3)，而在该中部垂直安定面的上部分被固定于所述上气动力面(43)，所述后尾翼组件确定具有两个环的结构。

5.如权利要求2所述的组装件，其中，所述后尾翼组件(1)包括一中部垂直安定面(44)，所述中部垂直安定面在该中部垂直安定面的一下部分被固定于所述机身(3)，而在该中部垂直安定面的上部分被固定于所述上气动力面(43)，所述后尾翼组件确定具有两个环的结构。

6.如权利要求4或5所述的组装件，其中，每个带有一环的结构包括：

-打开所述下气动力面(41a、41b)用的开放区(411)，所述开放区位于所述机身(3)处或该机身附近，并且所述开放区包括锁定和解锁部件，所述锁定和解锁部件将所述下气动力面的位于所述开放区两侧的部分锁紧和解锁；

-在所述上气动力面(43)的一部分(43a、43b)处的铰接区(432)，所述上气动力面(43)的该部分(43a、43b)形成相关环的一部分，当所述锁定和解锁部件处于解锁位置时，所述铰接区允许通过绕与飞机的纵轴线X基本平行的一轴进行转动而向上运动。

7.飞机，其包括符合权利要求1所述的组装件，所述组装件包括飞机的机身(3)、后尾翼组件(1)和一推进发动机，其中，所述推进发动机通过支撑架(53)被固定于所述上气动力面(43)并在该上气动力面的下面。

8.如权利要求7所述的飞机，该飞机包括穿过机身(3)、并且基本垂直的维修井，所述维修井的尺寸和位置使得：所述推进发动机能从该推进发动机的固定于所述上气动力面(43)的位置或者朝向该位置基本垂直地穿过所述维修井被降下和升起。

9.飞机，所述飞机包括符合权利要求1所述的组装件，所述组装件包括飞机的机身(3)、后尾翼组件(1)和多个推进发动机，其中，所述推进发动机基本布置在由所述后尾翼组件(1)形成的环中，每个所述推进发动机通过支撑架(51a、51b)被固定于所述机身。

10.飞机，所述飞机包括符合权利要求4或5所述的组装件，所述组装件包括飞机的机身(3)、后尾翼组件(1)和多个推进发动机，其中，所述推进发动机基本布置在由所述后尾翼组件(1)形成的环中，每个所述推进发动机通过支撑架(52a、52b)被固定于所述中部垂直安定面(44)。

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