CN103373463A - 飞行器机翼以及具有此种机翼的飞行器 - Google Patents

Abstract

飞行器机翼（10），该机翼具有主结构（15）和前部结构（20），该主结构包括至少一个翼梁（16），该前部结构形成前缘（21），且所述机翼（10）在所述主结构（15）和所述前部结构（20）之间具有空的空间（25）。机翼（10）在所述空的空间（25）中包括刚性偏转部件（30），该偏转部件固定于主结构（15），所述偏转部件（30）具有锐缘（31），该锐缘面向所述主结构（20）以使撞击到所述前部结构（20）的外部障碍物偏转，而避免机翼因与外部物体且尤其是鸟类撞击而与机身分离。本发明还提供一种具有此种机翼的飞行器。

Description

飞行器机翼以及具有此种机翼的飞行器

技术领域

本申请从2012年4月19日提交的法国专利申请FR1201151中得到，本文以参见的方式引入该申请的内容。

本发明涉及一种飞行器机翼并且涉及具有此种机翼的飞行器。更具体地说，本发明涉及稳定器并且具体涉及用于具有旋转机翼的飞行器的稳定器。

背景技术

稳定器是通常位于飞行器机身后部的稳定机翼。在这些情形下，稳定器专门设计成产生适合于稳定和/或控制飞行器的俯仰运动并且可能还适合于稳定和/或控制飞行器的偏航运动的力。

稳定器可包括一组基本上水平的机翼以及一组基本上垂直的机翼。

基本上水平的机翼具体用于优化飞行器俯仰运动的稳定性。这些基本上水平的机翼通常称为“尾翼平面”或“水平尾翼”。应注意的是，水平稳定器可包括称为“升降舵”的可动部分。

水平稳定器可穿过飞行器机身并且在机身的任一侧上延伸，或者实际上可从机身的仅一侧延伸。在机身任一侧上延伸的水平稳定器可包括单个机翼或两个机翼，该单个机翼穿过机身，而两个机翼沿两个对应相反的方向从机身延伸。

与水平稳定器的制造方式无关，水平稳定器包括用于将该水平稳定器固定于机身的系统。

基本上垂直的机翼具体用于优化飞行器横摇运动的稳定性。这些基本上垂直的机翼通常称为“尾翅”。尾翅可包括称为“舵”的可动部分。

因此，飞行器通常所具有的机翼设有用于使该机翼通向机身，例如稳定器的系统。

此外，飞行器从机身突出的该部件存在在飞行中被障碍物，例如鸟类撞击的风险。在稳定器从飞行器向外突出的量不容忽略时，稳定器会遭受被鸟类撞击的风险。

由于鸟撞击对于稳定器造成损害会对飞行安全产生影响，因此制造商有意优化稳定器以抵抗此类撞击。

更具体地说，鸟类撞击存在破坏将飞行器连接于飞行器机身的固定系统的风险，因为抵抗鸟类撞击会在固定系统上产生过大的力。

通常，飞行器包括围绕翼梁的主结构。机翼还在其前缘处设有防护前部结构。

下文为了便利并且为了清楚起见使用术语“主结构”和“前部结构”。

例如，前部结构由肋部固定于机翼的翼梁。

在这些情形下，在鸟类撞击前部结构时，前部结构会变形而不会使鸟类停止。鸟类穿入到稳定器的内部，然后撞击机翼的翼梁。

就定义来看，翼梁的强度是极大的。因此，翼梁在撞击下不会变形。然而，翼梁会向后运动并且绕用于机翼的固定系统枢转。

固定系统会变形并且在极端情形下会损坏。

为了使撞击风险最低，已知具体用在直升飞机的尾部齿轮装置的覆盖件上的第一种装置（已知商标名EC175）。

该第一种装置利用刀片，该刀片固定于覆盖件的前部结构的外部。如果为了保护覆盖件并且更具体地为了保护将覆盖件连接于飞行器机身的固定系统应当是必须的话，刀片倾向于切穿鸟类。

该第一装置可满足需求。然而，刀片会干扰覆盖件周围空气的空气动力学流动。

此外，要加强覆盖件以使得刀片能固定于该覆盖件。由于前部结构大体将尺寸设计成承受轻的外部载荷，因而为了容纳刀片则需更改前部结构需。

所产生的前部结构硬化将会使前部结构重量不容忽略地增大。

此外，稳定器的制造会变得更为复杂。

已知第二种装置并在文献EP2196391中描述了该第二装置。

该第二种装置包括对机翼前部结构的加强。可借助化学加工或者实际上通过附加Y形加强件来实现加强。因此，第二种装置的目的是使前部结构吸收因抵抗鸟类撞击产生的能量最大化。

该第二种装置也是令人满意的。然而，加强前部结构会显著地增大机翼的重量。此外，机翼且尤其是该机翼的前部结构的制造会变得更复杂。

因此，第一种装置建议通过增加刀片来更改前部结构，而第二种装置建议通过强化前部结构来更改前部结构。

还已知文献US7931233。该文献涉及一种形成前缘的保护蒙皮。

技术背景还包括英国吉尔福德萨里大学1991年1月1日在复合材料（Composites Manufacturing）、巴特沃科学（Butterworth Scientific）上发表的页数为3-18的文献“Wing leading edge design with composites to meetbird design strike requirements（利用复合材料的机翼前缘设计以满足鸟类撞击的设计需求）”。

技术背景还包括以下文献：US2390761;US2010/148007;EP2130762以及DE102005060958。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种机翼，试图避免机翼由于与外部物体且尤其是鸟类撞击而与机身分离。此种机翼可以是飞行器稳定器，例如水平或垂直稳定器。可以设想任何其他类型的机翼。

根据本发明，机翼设有主结构和前部结构，该主结构包括至少一个翼梁，该前部结构形成前缘，且机翼在该主结构和所述前部结构之间具有空的空间。术语“空的空间”指适合于容纳各种部件的中空空间。

在该空的空间中，机翼还包括刚性偏转部件，该偏转部件固定于主结构。偏转部件设有锐缘，该锐缘指向前部结构以使撞击到前部结构的外部障碍物偏转。

术语“锐缘”是本领域技术人员熟知的。该锐缘指明显的边缘。

也可使用诸如“切割边缘”之类的术语或者使用更简单的术语“边缘”。

偏转部件能通过改变诸如鸟类之类外部障碍物遵循的路径或者通过将该障碍物切割成至少两个部分来使该障碍物偏转。因此，术语“偏转”用于表示包括使这样的物体偏转的第一作用或包括切穿物体的第二作用，或者实际上是上述第一和第二作用的组合作用。

本发明并非试图保护机翼的前表面，而是保护机翼的固定。

因此，在鸟类撞击到前部结构时，前部结构会变形而不会使鸟类停止。鸟类穿入到空的空间中，然后撞击到机翼的偏转部件。

偏转部件切割或偏转鸟类，使得该鸟类不会撞击到主结构的翼梁。

由于偏转部件固定于该主结构，因而该偏转部件趋于将力施加在该主结构上。主结构枢转并将力施加在固定系统上，该固定系统将机翼固定于交通工具。然而，申请人已注意到，所施加的力小于在缺少偏转部件情形下施加的力，并且这些力不会导致固定系统损坏。由偏转部件所吸收的能量足以防止机翼分离，尤其是因为鸟类不会撞击到主结构。

此种机翼因此可以是水平稳定器并且包括用于将该机翼固定于机翼机身的固定系统。例如，机翼可以是这样的稳定器，即设有将该机翼固定于飞行器的尾桁的装配件。

在这些情况下，与提供设置在前部结构的外表面或内表面上的刀片的现有技术不同，偏转部件具有设置在限定于前部结构中的空的空间内的刀片。因此，偏转部件对于机翼周围空气的空气动力学流动没有影响。

此外，由于偏转部件并不固定于前部结构，因而安装偏转部件不会包括更改前部结构。在这些情况下，前部结构无需将尺寸设计成例如能承受鸟类撞击。因此，前部结构可以是易于制造并且具有较低重量的简单蒙皮，因为该前部结构仅需要执行空气动力学功能。

此外，由于偏转部件固定于该主结构并且例如固定于翼梁，因而该偏转部件固定于结构上强度高的部件。

前部结构和偏转部件保持分离，且前部结构和偏转部件中的每个都执行其特定的功能。偏转部件实际上并不与前部结构接触。

此外，将偏转部件放置就位可避免加强固定系统，同时还防止机翼分离。

因此，可设想在现有的交通工具上实施本发明。

本发明还可包括以下附加特征中的一个或多个。

例如，偏转部件可平行于机翼的前缘。锐缘可例如面向并平行于机翼的前缘。

在与试图穿过前部结构的鸟类接触的情形下，此种结构使得切穿鸟类的有效性最大化。

此外，前部结构可由金属制成。

例如与复合结构相比，金属前部结构具有在撞击作用下会产生有限量灰尘的优点。由复合材料制成的前部结构强度极高并且起到吸收能量的作用，而由金属制成的前部结构强度较低并且产生较少的碎片。

对于位于旋翼上游的稳定器而言，金属前部结构看起来是有利的，使得因撞击到稳定器而损坏旋翼的任何风险最低。

因此，前部结构可包括金属板，该金属板具有所需要的形状来优化机翼周围空气的空气动力学流动。

另一方面，偏转部件可包括两个固定条，这两个固定条在锐缘处相交，且每个固定条由设置在所述空的空间中的至少一个支架固定于主结构。偏转部件则是V形的。

此种偏转部件是相对简单的并且易于制造。

此外，所述前部结构由至少一个肋部固定于主结构，且至少一个支架固定于肋部。

例如，至少一个支架可借助肋部固定于主结构，所述肋部固定于翼梁。

偏转部件则可固定于机翼的现有构件。

支架也可直接固定于翼梁。

此外，如果前部结构由至少一个肋部固定于主结构，则肋部可包括开口，该开口开向前部结构并且使得偏转部件穿过其中。

此种特征可更易于将偏转部件设置在空的空间中。

最后，除了机翼以外，本发明提供具有机身的飞行器。该飞行器包括固定于所述机身的本发明至少一个机翼。

附图说明

从下面参照附图并以说明方式给出的实施例描述中，将更详细地呈现本发明及其优点，在附图中：

图1是本发明飞行器的视图；

图2是本发明机翼的视图；

图3是本发明机翼的剖视图；以及

图4是示出偏转部件的三维视图。

具体实施方式

一幅以上附图中出现的元件在各幅图中采用相同的附图标记。

图1示出具有机身2的飞行器1。

飞行器1可以是旋翼飞行器。例如，飞行器1可包括用于提供升力和推进力的主旋翼3并且还可包括用于提供偏航控制的尾部旋翼4。

飞行器1也可以是固定机翼飞行器。

此外，飞行器1具有由机身2承载的机翼10。该机翼10可例如是固定于飞行器1的尾翼组件5的水平稳定器。

参见图2，飞行器10包括主结构15。该主结构15具有固定于固定系统50的翼梁16。

因此，固定系统50用于将机翼固定于飞行器1的部件，例如机身2。

此外，机翼10具有限定其前缘21的前部结构20。

参见图3，机翼具有由前部结构20和主结构15限定的空的空间25。

前部结构20有利地通过存在于空的空间25中的多个肋部19固定于主结构15。每个肋部19可选地用于将前部结构20固定于主结构15的翼梁16。

借助示例，该前部结构包括由传统装置固定于肋部的弧形金属板。

应注意到，主结构15可包括填充装置17并且还可包括突出部18，该填充装置位于这些抽吸侧壁和压力侧壁之间，而突出部位于机翼的尾缘处。

此外，根据本发明，机翼10具有刚性偏转部件30，该刚性偏转部件独立于前部结构20并且与前部结构不同。

该偏转部件30固定于主结构15并且设置在空的空间25中。

偏转部件30沿着机翼10、平行于翼梁15且平行于前缘21的翼展延伸，但无论如何也不会与前部结构20接触。

偏转部件具有锐缘31，该锐缘面向前部结构并且更具体地面向前缘21。该锐缘31用于使穿过前部结构20的外部障碍物，例如鸟类偏转，同时还可能会将外部障碍物切穿。

更具体地说，偏转部件可包括两个固定条32，其中锐缘31形成在固定条32相交的位置处。锐缘31有利地呈锥形，或实际上是切割边缘。

每个固定条32则可经由支架40固定于主结构。至少一个支架40则可由传统的装置固定于空的空间25中的肋部19。

然而并且参见图4，支架40可例如直接固定于主结构15并且固定于翼梁16。

此外，所示出的每个肋部19具有指向前部结构的开口19'，且每个开口19'具有穿过其中的偏转部件。

在这些情形下，撞击到机翼的外部障碍物100可局部地穿过前部结构。

外部障碍物然后到达偏转部件30。偏转部件吸收由于撞击产生能量的一部分并使障碍物向外偏转。例如，偏转部件可将鸟类一切为二。

然而，该机翼会存在由于撞击而发生转动的风险。然而，由于偏转部件吸收由于与从机翼向外偏转的障碍物撞击而产生能量的一部分，因而此种转动可能会在这些部件确定尺寸的可允许限度内损坏固定系统50。

因此，本发明用于避免使机翼由于与外部部件撞击而与机身2分离。

当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管描述了若干实施例，但是容易理解，不可能穷举地给出所有可能实施例。当然可设想用等同装置来替换所述装置中的任一个而不超出本发明的范围。

Claims (11)

1.一种机翼（10），所述机翼具有包括至少一个翼梁（16）的主结构（15）和形成前缘（21）的前部结构（20），所述机翼（10）在所述主结构（15）和所述前部结构（20）之间具有空的空间（25），所述机翼（10）在所述空的空间（25）中有刚性偏转部件（30），所述偏转部件固定于所述主结构（15），所述偏转部件（30）具有面向所述前部结构（20）的锐缘（31）以使撞击到所述前部结构（20）的外部障碍物（100）偏转，所述偏转部件（30）并不与所述前部结构（20）接触。

2.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述偏转部件（30）平行于所述机翼（10）的所述前缘（21）。

3.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述前部结构（20）由金属制成。

4.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述偏转部件（30）包括在所述边缘（31）处相交的两个固定条（32、33），且每个固定条（32、33）由至少一个支架（40）固定于所述主结构（15）。

5.如权利要求4所述的机翼，其特征在于，所述前部结构（20）由至少一个肋部（19）固定于所述主结构（15），且至少一个支架（40）固定于肋部（19）。

6.如权利要求5所述的机翼，其特征在于，所述至少一个肋部（19）固定于翼梁（16）。

7.如权利要求5所述的机翼，其特征在于，所述前部结构（20）由至少一个肋部（19）固定于所述主结构（15），所述肋部（19）包括开口（19'），所述开口面向所述前部结构（20）且使得所述偏转部件穿过（30）其中。

8.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述机翼（10）是稳定器。

9.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述机翼（10）包括固定系统（50），所述固定系统用于将所述机翼固定于飞行器机身（2）。

10.如权利要求1所述的机翼，其特征在于，所述偏转部件（30）固定于所述翼梁（16）。

11.一种飞行器（1），所述飞行器具有机身（2），其特征在于，所述飞行器包括如权利要求1所述并且固定于所述机身（2）的至少一个机翼（10）。

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