CN103786871B - 铰接的倾斜式翼梢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铰接的倾斜式翼梢。机翼组装件包括倾斜式翼梢，所述倾斜式翼梢具有铰接至具有至少一个可移动控制表面的一个主翼的外侧部，以及倾斜式翼梢内侧部。倾斜式翼梢的外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。

Description

铰接的倾斜式翼梢

技术领域

长翼展机翼对于商用飞机而言是期望的，因为其比短机翼的空气动力学效率更高。空气动力学效率越大，燃料消耗越低，从而降低操作成本。

背景技术

然而，现有机场设计位置限制了飞机翼展。机场设计基于国际民用航空组织（ICAO）代码A至F，其建立起对翼展、起落架宽度、长度等等的尺寸限制。例如，ICAO代码E机场将翼展限制成少于65米，以便飞机能够适应跑道、滑行道、以及闸门区域。

折叠机翼设计可被用于降低这些机翼的跨度以适应现有机场的基础设施限制。折叠机翼可被折叠，以适应跑道、滑行道、以及闸门区域，并且其在起飞之前可被伸展，以增加翼展。

折叠机翼设计通常被用于海军飞机中。折叠机翼能够使海军飞机在有限的航空母舰机库中占据较少空间。海军飞机中的机翼折叠接头使用高负荷铰链和锁销，其作用在非常小的机翼弯曲反应力矩臂上。然而，海军飞机比大型商用飞机小的多，并且与大型商用飞机相比，目前海军飞机的折叠机翼设计被优化为不同的任务参数。

在商用飞机中，折叠机翼设计可按比例扩展。通过增加铰链和锁销的尺寸，可以克服高反应负荷。然而，这些尺寸增加会增加飞机重量，飞机重量的增加是不期望的，因为会增加例如燃料成本等的操作成本。因此，重量的增加抵消了由长翼展机翼所提供的优势。

发明内容

根据本文的实施方式，机翼组装件包含倾斜式翼梢，所述翼梢具有铰接至具有少一个可移动控制表面的一个主翼的外侧部，以及内侧倾斜式翼梢部。倾斜式翼梢的外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。

根据本文另一个实施方式，飞机包含第一和第二机翼组装件。每个机翼组装件包括具有内侧部和倾斜式翼梢的机翼。倾斜式翼梢具有铰接至内侧部的外侧部。倾斜式翼梢的外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。

根据本文另一个实施方式，飞机包含机身和附接至机身的机翼组装件。每个机翼组装件包括具有可移动飞行控制表面的内侧节段(section)、围绕铰合线铰接至内侧节段的倾斜式翼梢、以及用于在折叠位置和伸展位置(extended position)之间围绕铰合线移动翼梢的致动器。倾斜式翼梢不携带任何可移动飞行控制表面。

根据本文的另一个实施方式，增强包括具有倾斜式翼梢的机翼的飞机性能的方法包含折叠倾斜式翼梢的外侧部，以符合限制翼展长度的机场代码，以及伸展外侧部以增加翼展，以便飞行。外侧部不具有任何可移动飞行控制表面。

本发明可涉及机翼组装件，其可包括倾斜式翼梢，所述翼梢具有铰接至具有至少一个可移动控制表面的一个主翼的外侧部，以及内侧倾斜式翼梢部；倾斜式翼梢的外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。外侧部可被铰接至主翼。翼梢的外侧部可被铰接至翼梢的内侧部，所述内侧部具有至少一个可移动飞行控制表面。翼梢的外侧部可被铰接至翼梢的内侧部，所述内侧部不携带任何可移动飞行控制表面。机翼组装件可被扫掠(sweep)。倾斜式翼梢可具有比主要节段大的前缘扫掠。外侧部可以围绕铰合线铰接。可以使铰合线取向为流向(streamwise)方向。铰合线可平行于肋向(ribwise)方向。可在流向和肋向方向之间以一定角度使铰合线取向。铰合线可与蒙皮板重合。铰合线可在机翼组装件内大体垂直定位，以便外侧部可移动至伸展位置，从而最大化翼展，以及可移动至折叠位置，从而增加扫掠。外侧部可包括可移动板，从而在外侧部移至折叠位置时，避免内侧干扰。机翼组装件可包括铰链组装件，用于围绕铰合线铰接倾斜式翼梢的外侧部。铰链组装件可包括短翼梁(stub spar)，当翼梢伸展时，短翼梁伸展越过翼梢的端部进入主翼或者内侧翼梢节段，所述短翼梁抵抗短翼梁长度上的弯矩荷载(moment load)。铰链组装件可还包括用于将翼梢铰接至主翼的铰链，所述铰链位于主翼的上表面下方。铰链组装件可包括至少一个扭矩盒，其自外侧部的尾肋(closeout rib)伸展，以及至少一个扭矩盒，其自机翼组装件的内侧部的尾肋伸展，所述扭矩盒铰接在一起，以便能够围绕铰合线折叠外侧部。机翼组装件还可包括用于在折叠位置和伸展位置之间移动外侧部的机构。机翼组装件在倾斜式梢部的外侧部折叠时，可具有代码E翼展。翼梢和主翼可配置用于商用飞机。

本发明可涉及这样的飞机，其可包括第一和第二机翼组装件，每个机翼组装件包括具有内侧部和倾斜式翼梢的机翼，所述倾斜式翼梢具有铰接至内侧部的外侧部，倾斜式翼梢的外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。每个外侧部可以围绕铰合线铰接。可以以流向方向使铰合线取向。铰合线可平行于肋向方向。可在流向和肋向方向之间以一定角度使铰合线取向。铰合线可与蒙皮板重合。铰合线可大体垂直定位，以便外侧部可移动至伸展位置，从而最大化翼展，以及可移动至折叠位置，从而增加扫掠。外侧部可包括可移动板，从而在外侧部移至折叠位置时，避免内侧干扰。

本发明可涉及这样的飞机，其可包括机身；附接至机身的机翼组装件，每个机翼组装件包括具有可移动飞行控制表面的内侧节段、围绕铰合线铰接至内侧节段的倾斜式翼梢；以及致动器，其用于围绕铰合线在折叠位置和伸展位置之间移动翼梢；其中倾斜式翼梢不携带任何可移动飞行控制表面。

本发明可以涉及一种增强包括具有倾斜式翼梢的机翼的飞机性能的方法，所述方法包括折叠倾斜式翼梢的外侧部，以符合限制翼展长度的机场代码，以及伸展外侧部以增加翼展，以便飞行；其中外侧部不具有任何可移动飞行控制表面。

在各种实施方式中可单独地实现或者在其他实施方式中可组合这些特征和功能。参考以下描述和附图可见本实施方式的进一步细节。

附图说明

图1是飞机的图示。

图2A和2B是折叠位置和伸展位置中的翼梢的图示。

图3A、3B和3C是铰合线以流向方向取向的倾斜式翼梢的图示。

图4是铰合线以肋向方向取向的倾斜式翼梢的图示。

图5是铰合线在流向和肋向方向之间取向的倾斜式翼梢的图示。

图6是具有与蒙皮板重合的铰合线的倾斜式翼梢的图示。

图7是具有垂直铰合线的倾斜式翼梢的图示。

图8A和图8B是具有垂直铰合线和可移动板以便能够在折叠位置和伸展位置之间无干扰地移动的倾斜式翼梢的图示。

图9是倾斜式翼梢和包括短翼梁的铰链组装件的图示。

图10是包括具有铰链式扭矩盒的铰链组装件的机翼组装件的图示。

图11是增强商用飞机性能的方法的图示，所述商用飞机包括具有倾斜式翼梢的机翼。

具体实施方式

参考图1，示出飞机110，其包括机身120、附接至机身120的机翼组装件130、以及附接至机身120的机尾140。一个或更多推进单元150联接至机身120、机翼组装件130或者飞机110的其他部分。每个机翼组装件130包括主翼和翼梢，其被铰接在一起，以便在折叠位置和伸展位置之间移动。主翼可以向前扫掠、具有零扫掠、或者向后扫掠。翼梢可折叠以便在跑道、滑行道、以及闸门区域内适应飞机110。折叠翼梢能够使飞机符合机场代码，例如ICAO代码。翼梢在起飞之前可伸展，以增加翼展。较高翼展确保较高的空气动力学效率。

图2A和2B是机翼组装件130的图示，其中机翼组装件130包括铰接至主翼220的倾斜式翼梢210。图2A示出处于折叠位置中的翼梢210，图2B示出处于伸展位置中的翼梢210，这导致翼梢大致处于与主翼220外侧部的其余部分相同的平面内。在一些实施方式中，翼梢210可被折叠在大致垂直的位置，从而最小化地面区域。在其他实施方式中，翼梢210可被折叠返回至主翼220上。

图3A至图9示出主翼和倾斜式翼梢。主翼可包括一个或更多翼盒（每个翼盒包括，例如，前和后翼梁、肋、纵梁、以及上部和下部蒙皮板）、前缘、和后缘。前缘具有前缘扫掠角。主翼还包括可移动飞行控制表面，例如板条、襟翼、副翼和阻流板。

倾斜式翼梢一般特征可在于（1）前缘扫掠角大于主翼前缘扫掠角，以及（2）翼舷长度在翼展方向显著降低。倾斜式翼梢的前缘扫掠角在一些实施方式中可显著增加，在其他实施方式中则逐渐增加。

在所有实施方式中，倾斜式翼梢包括外侧部。外侧部不携带任何可移动飞行控制表面。在一些实施方式中，倾斜式翼梢可还包括内侧部。倾斜式翼梢的内侧部可以或者可以不携带可移动飞行控制表面。

现在参考图3A，示出倾斜式翼梢310，所述翼梢的外侧部312铰接至主翼320。外侧部312围绕铰合线H_L铰接，其以流向（例如，前和后）方向取向。铰合线H_L与翼梢310的根部314重合。

在一些实施方式中，可围绕铰合线H_L在伸展位置和向上（例如，垂直）折叠位置之间折叠外侧部312。在其他实施方式中，可围绕铰合线H_L在伸展位置和向下（例如，垂直）折叠位置之间折叠外侧部312。

倾斜式翼梢310的外侧部312不包括任何可移动飞行控制表面。主翼320包括可移动飞行控制表面，包括，但不限制于，板条322和副翼324。板条322可具有直的或者弯曲的前缘（图3A中示出弯曲的前缘）。

现在参考图3B，示出倾斜式翼梢340，其具有内侧部342和铰接至内侧部342的外侧部344。铰合线H_L以流向方向取向。内侧部是铰合线H_L和翼梢340的根部346之间的部分。翼梢340的根部346被固定至主翼350。图3B的内侧部342不携带任何可移动表面，而主翼350携带可移动飞行控制表面352和354。

现在参考图3C，还示出倾斜式翼梢360，其具有内侧部362和铰接至内侧部362的外侧部364。翼梢360的根部364被固定至主翼370。然而，在图3C的实施方式中，内侧部362包括飞行控制表面（板条372和副翼374）。

图4至图8示出铰合线的不同（非流向）取向。在这些附图4-8中的每个中，翼梢根部被铰接至主翼（也就是，铰接至主翼的外侧部）。然而，应明白，这些不同铰合线取向的每个可被施加至其中翼梢外侧部被铰接至翼梢的内侧部的机翼。

现在参考图4，其示出机翼组装件410，机翼组装件410包括围绕以肋向方向取向的铰合线H_L铰接至主翼440的倾斜式翼梢430的外侧部420。肋向方向平行于主翼440的尾肋（未示出）。肋向取向的优势是较易于使系统和结构整合。

现在参考图5，其示出机翼组装件510，机翼组装件510包括围绕在流向和肋向方向之间取向的铰合线H_L铰接至主翼540的倾斜式翼梢530的外侧部520。该铰合线取向的优势是良好整合和扭曲刚度之间的平衡。

现在参考图6，其示出机翼组装件610，其包括围绕与蒙皮板重合的铰合线H_L铰接至主翼640的倾斜式翼梢630的外侧部620。蒙皮板可以是上板或者下板。该铰合线取向的优势是较易于整合折叠致动器。

现在参考图7，其示出机翼组装件710，机翼组装件710包括倾斜式翼梢720的外侧部730，其中在机翼组装件710内，外侧部730围绕大体垂直的铰合线H_L铰接至主翼740。翼梢720移至伸展位置，从而最大化翼展，翼梢720移至折叠位置，以增加扫掠。该垂直取向的优势是降低横风负荷。

现在参考图8A和图8B，示出机翼组装件810，其包括具有可移动板830的倾斜式翼梢820，从而在折叠位置和伸展位置之间确保无干扰移动。如图8B所示，翼梢820在其根部包括开口840。开口840在翼梢820折叠时，能够使翼梢820避免主翼850的内侧干扰。

如图8A所示，可移动板830在翼梢820伸展时覆盖开口840。通过从动的机械联动或者致动器可以打开和关闭可移动板830。

外侧部通过铰链组装件铰接至内侧部或者主翼。铰链组装件不限于任何具体类型。在一些实施方式中，铰链组装件可包括传统的铰链和锁销。外侧部可被铰接至上部蒙皮板，以便向上折叠，或者铰接至下部蒙皮板，以便向下折叠。锁销将外侧部锁定至折叠位置或者伸展位置。

在其他实施方式中，铰链组装件可包括美国序列号13/251,216中所描述的短翼梁，其公开内容通过引用并入本文。如图9所示，机翼910包括铰链950，从而允许翼梢930关于主翼节段920的上表面进行折叠。因此，铰合线与上部蒙皮板重合。翼梢930还包括至少一个短翼梁960。每个短翼梁960从翼梢930端部伸展。每个短翼梁960是翼梢930的一部分，并且随翼梢930转动。

图9示出单个短翼梁960。当翼梢930折叠至折叠位置时，那个短翼梁960大体上垂直（如图9所示）。随着翼梢930朝向伸展位置折叠，那个短翼梁960经短翼梁门970进入主翼节段920。当翼梢930到达伸展位置时，短翼梁960与主翼节段920中的至少一个翼梁对齐。

通过将力施加至短翼梁960的自由端，可以折叠翼梢930。所述力可由致动器（未示出）产生，并且经杆980被传输至短翼梁960。锁销插座990位于短翼梁960的自由端。插座990在翼梢处于伸展位置时接收锁销。锁销将短翼梁960锁定至主翼节段920内的对齐的翼梁。

短翼梁960使力矩臂重新定向（沿着主翼节段920），并且提供比传统设计长的力矩臂。在传统的设计中，力矩臂是机翼表面之间所截取的距离（也就是，机翼厚度的短高度）。较长力矩臂降低对锁销和铰链950的反作用力。这样能够使用较小、较轻的铰链和锁销。其还能够使铰链950被安装在蒙皮板之间。因为铰链950不是在外面的，减少了阻力或者无需整流装置来减少阻力。

在仍有其他实施方式中，铰链组装件可包括于2012年10月30日提交的美国序列号13/664,371中所描述的铰接的扭矩盒，其公开内容也通过引用并入本文。如图10所示，铰链组装件1010包括至少一个扭矩盒1020，其从外侧部1040的尾肋1030伸展，以及至少一个扭矩盒1050，其从机翼组装件1000的内侧部1070的尾肋1060伸展。扭矩盒1020和1050经铰合线1080铰接在一起，以便外侧部1040能够围绕铰合线H_L折叠。

本文机翼组装件可具有长翼展，仍被用于现有机场中。较长翼展能够有较高空气动力学效率。

本文机翼组装件可具有长跨度，仍被用于现有机场中。较高跨度能够有较高空气动力学效率。

现在参看图11，其示出增强包括具有倾斜式翼梢的机翼组装件的商用飞机性能的方法。飞机位于限制了飞机翼展的机场处。例如，机场是ICAO代码E机场，其将翼展限制到少于六十五米。

在方块1110处，飞机停放时，其翼梢的外侧部处于折叠位置。在方块1120处，飞机移至闸门区域、加载、并且滑至跑道。翼梢保持处于折叠位置，这样飞机能够适应滑行道进行滑行。

在方块1130处，在起飞前，伸展翼梢的外侧部，以便飞行。通过伸展外侧部，翼展增加，因此，空气动力学效率增加。空气动力学效率越大，燃料消耗越低，从而降低了操作成本。

Claims (13)

1.一种机翼组装件，其包括倾斜式翼梢，所述倾斜式翼梢具有外侧部，所述外侧部被铰接至具有翼梁和至少一个可移动控制表面的主翼；所述倾斜式翼梢的所述外侧部不携带任何可移动飞行控制表面，其中所述外侧部在竖直折叠位置和伸展位置之间可移动，在所述伸展位置中所述倾斜式翼梢的所述外侧部大致与所述主翼共面，

其中所述翼梢包括至少一个短翼梁，每个短翼梁从所述翼梢的一端部延伸；

其中当所述翼梢朝向所述伸展位置被折叠时，每个短翼梁适于进入所述主翼，并且当所述翼梢到达所述伸展位置时，每个短翼梁与所述主翼中的所述翼梁中的至少一个对齐；并且

其中锁销插座位于每个短翼梁的一自由端部处，所述插座适于在所述翼梢处于所述伸展位置时接收锁销，使得所述锁销将所述短翼梁锁定至所述主翼内的对齐的翼梁。

2.根据权利要求1所述的机翼组装件，其中所述外侧部被铰接至所述主翼。

3.根据权利要求1所述的机翼组装件，其中所述机翼组装件被扫掠。

4.根据权利要求3所述的机翼组装件，其中所述倾斜式翼梢具有比主要节段大的前缘扫掠。

5.根据权利要求1所述的机翼组装件，其中所述外侧部围绕铰合线铰接。

6.根据权利要求5所述的机翼组装件，其中所述铰合线以流向方向取向。

7.根据权利要求5所述的机翼组装件，其中所述铰合线平行于肋向方向。

8.根据权利要求5所述的机翼组装件，其中所述铰合线在流向和肋向方向之间以一定角度取向。

9.根据权利要求5所述的机翼组装件，其中所述铰合线与蒙皮板重合。

10.根据权利要求5所述的机翼组装件，其中所述铰合线在所述机翼组装件内大体垂直定位，以便所述外侧部可移动至所述伸展位置，从而最大化翼展，以及可移动至所述折叠位置，从而增加扫掠。

11.根据权利要求5所述的机翼组装件，还包括铰链组装件，其用于围绕所述铰合线铰接所述倾斜式翼梢的所述外侧部。

12.根据权利要求1所述的机翼组装件，其中所述翼梢和所述主翼被配置用于商用飞机。

13.一种增强包括具有倾斜式翼梢的机翼的飞机性能的方法，所述方法包含将所述倾斜式翼梢的外侧部折叠成处于竖直折叠位置，以符合限制翼展长度的机场代码，以及将所述外侧部伸展成处于伸展位置，以增加翼展，以便于飞行；其中所述外侧部被铰接至具有翼梁和至少一个可移动控制表面的主翼，并且所述外侧部不具有任何可移动飞行控制表面，并且其中，在所述伸展位置中所述倾斜式翼梢的所述外侧部大致与所述主翼共面，

其中所述翼梢包括至少一个短翼梁，每个短翼梁从所述翼梢的一端部延伸；

其中当所述翼梢朝向所述伸展位置被折叠时，每个短翼梁进入所述主翼，并且当所述翼梢到达所述伸展位置时，每个短翼梁与所述主翼中的所述翼梁中的至少一个对齐；并且

其中锁销插座位于每个短翼梁的一自由端部处，所述插座在所述翼梢处于所述伸展位置时接收锁销，使得所述锁销将所述短翼梁锁定至所述主翼内的对齐的翼梁。

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