CN104426113A - 引导线缆的结构和具有该机构的机翼以及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明是引导线缆的结构和具有该机构的机翼以及飞行器。用于在飞行器的结构零件(4)与空气动力体(6)之间引导线缆(25)的组件(2)，其包括：由枢转地连接的连杆(10、16、26)组成的链；布置在每对连杆之间用于在两个角位置之间引导线缆(25)的第一卷绕装置(18)；以及布置在链的第一端处用于使线缆从链传递至空气动力体(6)的第二卷绕装置(28)。通过使用枢转地连接至连杆(10、16、26)中的位于结构零件(4)处的连杆的支架(8)，组件的支撑是静定的，支架(8)不允许相对于结构零件(4)的平移运动。这通过位于连杆(10、16、26)中的连接至第二卷绕装置(28)的连杆处的轴承进一步支持，该轴承允许至少沿两个正交方向的角旋转，但不允许相对于空气动力体(6)的平移运动。

Description

引导线缆的结构和具有该机构的机翼以及飞行器

技术领域

本发明涉及用于在飞行器的结构零件与相对于该结构零件被可移动地支撑的空气动力体之间引导线缆的组件。本发明还涉及飞行器的具有该组件的机翼以及具有该机翼的飞行器。

背景技术

在飞行器中，通常在飞行器机翼结构与相对于该机翼结构被可移动地支撑的空气动力体之间存在电连接件，即一个或更多个线缆，例如，用于将电动除冰或防冰装置连接至中央电源。由于相对运动，必须对必要的线缆进行布线或引导使得能够保护线缆免受机械损伤并且在期望的寿命周期内提供了可靠的功能。

US2011/0100679A1描述了一对机械连杆，该一对机械连杆枢转地连接成绕侧向枢转轴线相对于彼此枢转并且在机翼结构与被支承为能够相对于该机翼结构移动的缝翼之间伸展。线缆沿着连杆延伸，并且设置有具有与枢转轴线重合的缠绕轴线的缠绕部段，其中，在缠绕部段的每个端部处布置有线缆保护壳体。

发明内容

在由于飞行期间的空气载荷而在伸展的空气动力体(例如缝翼)与飞行器结构(例如机翼结构)之间发生附加的偏转运动的情况下，约束力被引入用于引导线缆的这种组件的连杆中。该约束力可以横向于现有的枢转轴线并且导致需要具有比主要出于引导线缆的目的所需的刚度更大的刚度的更保守的设计。因此，本发明的目的是提供用于在飞行器结构与被可移动地支撑至该飞行器结构的空气动力体之间引导线缆的较少受到这些约束力的改进组件。

该目的通过本发明的一方面来满足。可以从本发明的其他方面和下面的描述中得出有利的实施方式。

提出了用于在飞行器的结构零件与相对于该结构零件以移动的方式被支撑的空气动力体之间引导线缆的组件。该组件包括：由枢转地连接的至少两个连杆组成的链，该链具有第一端和用于接纳来自结构零件的线缆并且将该线缆引入由连杆组成的该链中的第二端；第一卷绕装置，该第一卷绕装置布置在每一对枢转连接的至少两个连杆之间，以在相关联的连杆的两个可变的角位置之间引导线缆；第二卷绕装置，该第二卷绕装置布置在链的第一端处，以使线缆从由连杆组成的链传递至空气动力体；以及支架，该支架枢转地连接至连杆中的位于第二端处的一个连杆，以将链安装在结构零件处，该支架允许绕着一个轴线的角旋转，但不允许相对于结构零件的平移运动。该组件的特征在于位于连杆中的连接至位于链的第一端处的第二卷绕装置的一个连杆处的轴承，该轴承允许至少沿两个正交方向的角旋转，但不允许相对于空气动力体的平移运动。

通常，根据本发明的用于引导线缆的该组件是可伸展和可收缩/可折叠的装置，该组件设计成在飞行器的相应的结构零件与相对于该结构零件以移动的方式被支撑的相应的空气动力体之间伸展。因此，需要从位于结构零件内侧的电源被引导至可移动的空气动力体的线缆通过组件安全地保持，而没有由这两个零件之间的相对运动带来的损伤。

根据本发明的组件的核心部件是连杆，该连杆为线缆提供受保护的工作表面(running surface)。为此，连杆包括用于接纳和保持线缆的接纳空间，该接纳空间可以通过连杆的横截面轮廓表面的适当设计提供，该连杆具有用于将线缆引入连杆的内部的切除部，使得形成了线缆被保持在其中的边缘状或通道状结构或中空空间。优选地，插入连杆中的线缆通过紧固件或保持装置保持就位，该紧固件或保持装置例如为通过使用诸如卡合紧固件、粘合剂之类的主动连接装置或非主动连接装置布置在连杆中的夹子或支架。当结构零件和空气动力体的相对运动进行时，组件跟随该运动并且永久地将被保护在连杆内的线缆保持在第一端与第二端之间。

第一卷绕装置应被理解为下述装置：该装置允许连接至第一卷绕装置的连杆重复地枢转，而线缆永久地插入相应的第一卷绕装置中并且跟随相关联的连杆的枢转运动。通过使用这些第一卷绕装置，线缆被保护在两个相邻连杆之间的枢转区域中，使得无需使线缆的一部分在两个连杆之间的接合区域中向外延伸以能够容易地跟随连杆的运动。因此，第一卷绕装置用作线缆保护器。

第二卷绕装置可以与第一卷绕装置相似。根据本发明，第二卷绕装置可以包括允许沿至少两个正交方向的角旋转的轴承或第二卷绕装置可以连接至轴承。通过使用这样的轴承，仅平移力可以传递通过由连杆组成的链，而弯曲力或力矩不能引入连接至该轴承的连杆。在沿与连杆的伸展方向正交的方向产生由空气载荷引起的任何附加运动的情况下，轴承简单地消除使空气动力体与结构零件之间的伸展的连杆的链弯曲的推动力。

换言之，该轴承的很大的优点基于下述事实：实现了根据本发明的组件的动力分离。因此，从空气动力体延伸至飞行器结构的整个组件以静定方式通过支架和轴承支撑。因而，因空气载荷引起的附加变形和热膨胀两者都不引起能够产生附加结构载荷的约束力。组件静定意味着总是能维持静力平衡。因而，静力方程足以确定组件上的内力和反作用力，并且沿每个空间方向上的分力之和等于零；这还适用于所有力的力矩之和。

总之，这允许组件的更轻量化的设计和明显增加的操作可靠性。因此，维护需求明显减少。

在优选实施方式中，允许沿至少两个正交方向的角旋转的轴承是球面轴承。该轴承可以包括外环和内环，在外环与内环之间放置有允许绕每个环的中心轴线旋转的滚动元件。出于附加地允许球面轴承的内环和外环的角旋转使得其径向延伸平面可以彼此相交的目的，内环的外表面和外环的内表面是球面的或环面的。这些球面轴承可以以无需维护的方式设计并且因而允许明显的可靠性，这对于在飞行器中安装是特别有用的。

在有利的实施方式中，第一卷绕装置包括具有连接轴的接合件，线缆绕该连接轴缠绕至少一个完整的绕圈。第一卷绕装置内侧的线缆的绕圈是螺旋形的。用作线缆保护器的第一卷绕装置可以包括具有用于容置连接轴的中心开口的盘状形状部并且可以优选地通过两个主要部件形成，这两个主要部件可以彼此接合、绕连接轴独立地旋转以及封闭线缆的缠绕部段。通过将线缆绕连接轴缠绕至少一个完整的绕圈，进入第一卷绕装置的线缆部段和离开第一卷绕装置的线缆部段通常相对于彼此封闭大于360度的角度。在第一卷绕装置中产生的螺旋形线缆线圈允许简单地改变进入的线缆部段与引出的线缆部段之间的角度，而不需要用于该接合区域中的线缆的和用于线缆的平缓处理的大的安装空间。

更有利的是例如通过在延伸至相关联的第一卷绕装置的特定截面中的相应的连杆内设置隔开的两个或更多个间单独接纳部而将另外的螺旋形线圈容置在单个第一卷绕装置中，其可以是分开的或属于相同的横截面。

在优选实施方式中，连接至相同连杆的相继的两个第一卷绕装置被单个盖板所覆盖，该盖板在两个第一卷绕装置之间延伸并且覆盖相应连杆的凹部和两个第一卷绕装置的中央开口。这大大简化了根据本发明的组件的安装、修理和维护。在由连杆组成的链中引导的线缆可以通过简单地移除盖板并且将线缆示例性地移除或安装在第一卷绕装置中来容易地进行维护。

在另一实施方式中，盖板能够在不需要拆卸链的情况下从相应的连杆移除。因此，所有相邻的部件不覆盖盖板或不与盖板重叠使得盖板或盖板后面的线缆的维护、安装或拆卸不被阻碍。

在又一示例性实施方式中，支架包括允许仅沿第一旋转方向的角位置旋转的接合件。通过限制链的一端处的旋转轴线，由于受限制的自由度，可以进行根据本发明的组件的精确、可靠且可重复的展开和折叠操作。

另外，枢转地连接的连杆适于仅沿第二旋转方向进行角旋转。这限制了两个连接的接合件之间的枢转动作，使得由连杆组成的链自身的自由度受限并且组件可以精确地和可靠地跟随空气动力体的运动。此外，这支持了连杆的折叠链的紧凑性。

因而优选的是第一旋转方向和第二旋转方向布置成彼此成一定角度。因而，在除由连杆组成的链绕支架的旋转之外的另一平面中提供了由连杆组成的链的收缩/折叠或伸展。这两个运动被分离并且互不妨碍。因而，用于在第二端处接纳来自飞行器的结构零件的线缆的引入区域可以提供最小可能的运动，并且从结构部件延伸至引入区域的线缆的额外长度尽可能小。

示例性地，该角度是90度。这意味着支架中的和连接的连杆之间的接合件的旋转轴线彼此正交，这导致连杆相对于彼此进一步改进的可移动性。

根据本发明的组件的又一实施方式包括进入引导部，该进入引导部位于连杆中的连接至支架的连杆处以接纳来自飞行器的结构零件的线缆并且以将该线缆引入紧跟的连杆中。进入引导部可以包括至少一个且优选为两个的表面，该表面布置成距彼此一定距离并且在第二端处平滑地延伸至相应连杆的轮廓中。该表面优选地沿背离连杆的方向变宽，这意味着表面的距离增大以将一个或更多个线缆收集和引导至由连杆组成的链中。加宽该截面是有利的，因为这可以允许在进入引导部与结构零件处的离开点之间的线缆部段部分地补偿绕支架的枢转运动。因而提供了关于从结构零件延伸至连杆的引入区域的线缆在支架处的更大自由度。

在优选实施方式中，进入引导部延伸超过支架并且背离连接至支架的连杆。这确保了线缆与飞行器结构的蒙皮所需要的分离，而这允许消除线缆通过飞行器结构的基于接触的损坏，即通过摩擦引起的损坏。

本发明还涉及飞行器的机翼，该机翼包括机翼结构和相对于该机翼结构以移动的方式被支撑的空气动力体，其中，前面提到的组件连接至机翼结构并且连接至空气动力体。该空气动力体可以优选地是缝翼，该缝翼特别包括相对于机翼结构进行明显且显著的平移运动的前缘缝翼。空气动力体与飞行器的结构零件之间的覆盖距离需要通过线缆桥接，其中，线缆通过根据本发明的组件独立于空气动力体与机翼结构之间的侧向的由空气载荷引起的运动而以可靠且安全的方式被引导。

最终，本发明涉及包括至少一个该机翼的飞行器。在实施方式中，飞行器包括在空气动力体内侧的机翼除冰或防冰装置，该机翼除冰或防冰装置通过线缆与机翼结构内侧的电源连接，其中，线缆延伸通过在机翼结构与空气动力体之间延伸的组件。

附图说明

本发明的其他特征、优点和应用选择在附图中的示例性实施方式的下述说明中公开。所有描述的和/或说明的特征本身及任何组合形成本发明的主题，即使在不考虑其在本发明的多个方面中的组成或其相互关系的情况下亦是如此。此外，附图中相同或相似的部件具有相同的附图标记。

图1示意性地示出了用于在前缘缝翼与机翼结构之间引导线缆的处于收缩状态下的组件。

图2示意性地示出了图1所示的缝翼的伸展和伸展的用于引导线缆的组件。

图3示出了允许在第二卷绕装置处绕两个正交轴线的角旋转的示例性轴承的截面图。

图4示出了因作用在处于伸展状态的用于引导线缆的组件上的空气载荷引起的附加运动。

图5示出了用于引导线缆的组件处于收缩/折叠状态的另一图示。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的布置在飞行器的机翼结构4与可移动地支撑的空气动力体6之间的组件2，在该示例性实施方式中，空气动力体6设计为前缘缝翼。该组件2包括附接至机翼结构4并且支撑第一连杆10的支架8，第一连杆10以可回旋的方式绕着由支架8限定并且延伸穿过支架8的第一轴线12安装。在该示例性实施方式中，第一轴线12布置成与飞行器的Z轴线大致平行，飞行器的轴线Z垂直于飞行器的纵向轴线X延伸并且与重力方向平行(相关坐标系示于图1中)，其中，机翼结构4属于该飞行器。因此，第一连杆10保持在大致垂直于第一轴线12延伸的平面中。在与支架8相对的端部处，第一连杆10提供了用于第二连杆16的大致固定的竖向位置，第二连杆16枢转地连接至第一连杆10。首先，在空气载荷或热膨胀效应导致缝翼6相对于机翼结构4的侧向运动的情况下，第一连杆10绕着第一轴线12的旋转防止了支架处的变形力。此外，第一轴线12定位在用于支撑第一连杆10的一个端部的支架8中确保了线缆和机翼蒙皮所需要的分离。

第一连杆10示例性地包括边缘状或通道状结构14，该边缘状或通道状结构14适于从机翼结构4接纳线缆25并将线缆25引导至第二连杆16。截面图A-A中示出了第一连杆10的示例性双T形轮廓结构14。至少在使用敞开轮廓的情况下，例如夹子或支架的适当的保持器应当用于相对于相应的连杆保持线缆25。然而，该横截面轮廓表面应该仅理解为示例，其既不是有约束力的也不是优选的。本领域的技术人员可以选择满足各个需要或设计要求的该轮廓的任何其他敞开或封闭式横截面表面。

第二连杆16借助于包括中央开口19的第一卷绕装置18连接至第一连杆10，例如包括销或螺栓的连接轴21延伸穿过中央开口19并且允许第一连杆10与第二连杆16之间的枢转运动。示例性地，由第一卷绕装置18提供的枢转运动主要绕y轴线进行。在第一卷绕装置的内部，待引导的线缆绕着连接轴21缠绕并且以螺旋形线圈的形式从第一连杆10延伸至第二连杆16中。第一卷绕装置18可以包括两个主壳体部件22和23，两个主壳体部件22和23或者连接至第一连杆10或者连接至第二连杆16并且适于绕着连接轴21旋转。第一卷绕装置18的示例性实施方式示于截面图B-B中。这里，线缆25可以被供给穿过第一卷绕装置18的每一侧，其中，线缆在第一卷绕装置18内绕连接轴21缠绕超过360度。如由截面图B-B更清楚地示出的，第二连杆16包括用于引导线缆25的两个封闭轮廓。第一连杆10封闭在两个主壳体部件22与23之间。

紧接着第二连杆16，第三连杆26在第二连杆16的与第一连杆10和第二连杆16之间的连接部相对的一个端部处借助于另一个第一卷绕装置18枢转地连接至第二连杆16。这里，两个第一卷绕装置18的连接轴21彼此平行。通过将缝翼6相对于机翼结构4移动至伸展位置，第一连杆10、第二连杆16和第三连杆26的组件通过使相应的连杆绕着连接轴21枢转而展开。第三连杆26可以以与第一连杆10相同的方式设计，使得第三连杆26也可以包括敞开的轮廓横截面。

紧跟着第三连杆26，第二卷绕装置28设置在第三连杆26的与第二连杆16和第三连杆26之间的连接部相对的一个端部处。第二卷绕装置28还包括中央开口19，连接轴29延伸穿过该中央开口19。第二卷绕装置28附接至缝翼6以使线缆从由连杆10、16和26组成的链传递至缝翼6。优选地，第二卷绕装置28的连接轴29与第一卷绕装置18的连接轴21平行。

如图3中更清楚地示出的，第二卷绕装置28允许因飞行期间的空气载荷引起的侧向运动的补偿，侧向运动分别包括与连接轴21和29平行的平移分量。这通过第二卷绕装置28中的允许沿两个正交方向的角旋转的轴承来实现。

如上所述，图1示出了例如在巡航飞行条件期间处于完全缩回位置的缝翼6。由连杆10、16和26组成的链呈尽可能紧凑的折叠/收缩形状并且搁置在彼此之上。图2示出了缝翼6的伸展位置，该缝翼6必须跟有根据本发明的用于引导线缆的组件2。

图3以截面图示出了第二卷绕装置28。呈现了球面轴承30和环34，其中，球面轴承30包括旋转地支撑在连接轴29上的球面部段32，环34封闭球面部段32从而提供两个球面接合的轴承表面。由于在飞行期间预期的空气载荷，组件2与空气动力体6之间的动力分离通过直接位于缝翼6处的轴承30和连接至飞行器结构的支架8处的轴承来支持。通过将附接凸缘33处的球面轴承30用于缝翼6，可以仅传递平移力。在支架8上绕着与连接轴29正交的轴线12的枢转支撑还确保了组件2的静定(静压)支撑。支架8的轴线12的位置和方向被确定成使得球面轴承26的中心在空气动力体6的展开期间保持一定的距离。当然，第二卷绕装置28还可以包括呈对称结构的两个主壳体部件22和23，并且第三连杆26被这两个主壳体部件包围。

在图4中，示出了伸展的组件2的另一图示，其中，空气动力体6从机翼4伸展使得组件2也被伸展。如通过虚线箭头能够观察到的，示出了侧向力，侧向力可以通过包括在支架8内的轴承和球面轴承30的组合来补偿。

此外，盖板36覆盖两个第一卷绕装置18。这大大地简化了组件2的组装、修理和维护。通过简单地移除盖板36，线缆可以被引入第二连杆16中的通道状结构14中。

另外，示例了各个连杆10、16和26的可能结构。第一连杆10包括具有用于线缆25的侧向凹部的敞开的轮廓横截面14，而第二连杆16包括两个侧向定位且封闭的横截面形状。这里，来自第一连杆10的线缆25从侧向凹部延伸至随后的封闭的轮廓形状部中。如上所述，第三连杆26可以设计成与第一连杆10相似，使得线缆25可以从第二连杆16的封闭的横截面形状部延伸至第三连杆26的侧向凹部中。这允许组件2的简化设计并且特别是第一卷绕装置18和第二卷绕装置28的简化设计。由于线缆25包括螺旋形线圈的形状，所以对于线缆25而言必须沿着连杆的链的延伸长度改变侧向位置，这可以通过随后延伸穿过连杆10、16和26的侧向凹部和封闭形状部来完成。

图5示出了处于折叠状态下的组件2，其中，连杆10、16和26基本平齐放置在彼此之上。在附图中，第一连杆10在顶部，第一连杆10包括进入引导部38，该进入引导部38主要由布置成彼此相距一定距离并且为线缆25限定进入区域44的两个表面部段40和42构成。进入引导部38位于第一连杆10的与和第二连杆16的连接处相对的一个端部处并且沿背离至第二连杆16的连接处的方向延伸超过支架8。两个表面部段40与42之间的距离可以沿该方向增大从而改进进入区域的收集和引导功能。总之，进入引导部38和支架8一起允许线缆与飞行器结构的蒙皮所需要的分离并且允许完全引入至由连杆10、16和26组成的链中。

此外，应该指出“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一个”或“一者”不排除复数。此外，应该指出参照上面的示例性实施方式中的一个示例性实施方式进行描述的特征或步骤还可以用于与上述的其他示例性实施方式的其他特征或步骤的组合。权利要求中的附图标记不视为限制。

Claims (15)

1.一种用于在飞行器的结构零件(4)与相对于所述结构零件(4)被可移动地支撑的空气动力体(6)之间引导线缆(25)的组件(2)，所述组件(2)包括

-链，所述链由枢转地连接的至少两个连杆(10，16，26)组成，所述链具有第一端和用于接纳所述线缆(25)的第二端，

-第一卷绕装置(18)，所述第一卷绕装置(18)布置在每对枢转地连接的所述至少两个连杆(10，16，26)之间，用以在两个角位置之间引导所述线缆(25)，以及

-第二卷绕装置(28)，所述第二卷绕装置(28)布置在所述链的所述第一端处，用以使所述线缆从所述链传递至所述空气动力体(6)，

其特征在于，

-支架(8)，所述支架(8)枢转地连接至所述连杆(10，16，26)中的位于所述第二端处的连杆，用以将所述链安装在所述结构零件(4)处，所述支架(8)允许绕着一个轴线(12)的角旋转、但不允许相对于所述结构零件(4)的平移运动，以及

-轴承，所述轴承位于所述连杆(10，16，26)中的连接至位于所述链的所述第一端处的所述第二卷绕装置(28)的连杆处，所述轴承允许至少沿两个正交方向的角旋转、但不允许相对于所述空气动力体(6)的平移运动。

2.根据权利要求1所述的组件(2)，其中，所述轴承是球面轴承。

3.根据权利要求1或2所述的组件(2)，其中，第一卷绕装置(18)包括具有连接轴(21)的接合件，所述线缆(25)绕着所述连接轴(21)缠绕至少一个完整的绕圈。

4.根据权利要求1所述的组件(2)，其中，连接至相同连杆(10，16，26)的两个相继的第一卷绕装置(18)被单个盖板(36)覆盖，所述盖板(36)在所述两个第一卷绕装置(18)之间延伸并且覆盖相应的连杆(10，16，26)的凹部。

5.根据权利要求4所述的组件(2)，其中，所述盖板(36)能够在不拆卸由连杆(10，16，26)组成的所述链的情况下从所述连杆(10，16，26)移除。

6.根据权利要求1所述的组件(2)，其中，所述支架(8)包括允许仅沿第一旋转方向的角旋转的接合件。

7.根据权利要求6所述的组件(2)，其中，枢转地连接的所述连杆(10，16，26)适于仅沿第二旋转方向进行角旋转。

8.根据权利要求7所述的组件(2)，其中，所述第一旋转方向和所述第二旋转方向彼此成一定角度。

9.根据权利要求8所述的组件(2)，其中，所述角度是90度。

10.根据权利要求1所述的组件(2)，其还包括进入引导部(38)，所述进入引导部(38)位于所述连杆(10，16，26)中的连接至所述支架(8)的连杆处，用以接纳来自所述飞行器的所述结构零件(4)的所述线缆(25)并且将所述线缆(25)引入所述连杆(10，16，26)中。

11.根据权利要求10所述的组件(2)，其中，所述进入引导部(38)延伸超过所述支架(8)并且背向连接至所述支架(8)的所述连杆(10，16，26)。

12.一种飞行器的机翼，所述机翼包括机翼结构(4)和相对于所述机翼结构(4)被可移动地支撑的空气动力体(6)，其中，根据权利要求1至11中的任一项所述的组件(2)连接至所述机翼结构(4)并且连接至所述空气动力体(6)。

13.根据权利要求12所述的机翼，其中，所述空气动力体(6)是缝翼。

14.一种飞行器，其包括根据权利要求12或13所述的至少一个机翼。

15.根据权利要求14所述的飞行器，其包括在所述空气动力体(6)内侧的机翼除冰装置，所述机翼除冰装置通过线缆(25)与所述机翼结构(4)内侧的电源连接，其中，所述线缆(25)延伸通过在所述机翼结构(4)与所述空气动力体(6)之间伸展的所述组件(2)。