CN104816817A - 空气动力表面的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种空气动力表面的驱动机构(20)，包含至少驱动组合体(50、50′)，每个驱动组合体(50、50′)包括固定元件(21)和第一活动元件(22)，固定元件(21)与固定的飞机结构关联，第一活动元件(22)的第一端通过铰接轴(E)被枢转连接到固定元件(21)，相对端与促动器(30)关联，空气动力表面的驱动机构(20)进一步包括第二活动元件(23)，其通过主旋转接头(24、24′)与第一活动元件(22)以旋转方式关联，并通过次旋转接头(25、25′)旋转地连接到空气动力表面(40)，主旋转接头(24、24′)沿着竖直轴线(Y)线性布置，次旋转接头(25、25′)沿着水平轴线(Z)线性布置；第一活动元件(22)和第二活动元件(23)通过促动器(30)与主旋转接头(24、24′)以及次旋转接头(25、25′)同时直线并且旋转地移动空气动力表面(40)。

Description

空气动力表面的驱动机构
技术领域
本发明涉及空气动力表面的驱动机构，尤其是被布置在飞机机翼上的襟翼的驱动机构。
背景技术
各种类型的驱动机构和空气动力表面支撑体，特别是飞机机翼的襟翼，在现有技术中是公知的。
在这个意义上，当“单铰链”类机构在与机翼后缘垂直的方向上被驱动和运动(翼弦方向运动)时，“单铰链”类机构被用于驱动空气动力表面，例如襟翼。
当希望使襟翼在与飞行方向平行的方向上运动(顺流方向运动)时，其它机构是已知的并被使用，例如，尤其是“辊道”、“联合铰链”、“四杆”机构等等。
然而，这些已知的空气动力表面的驱动机构存在缺点，例如，在“辊道”机构的情形中，缺少鲁棒性、局部磨损、部件数量过多，当使用“单铰链”机构时，不能顺流方向驱动。
襟翼在与飞行方向平行的方向上的运动(顺流方向运动)通常是优选的，因为与襟翼在与机翼的后缘垂直的方向上运动(翼弦方向运动)相比，它减小了阻力。然而，现代喷气式飞机的高速所需要的飞机机翼的扫掠，需要空气动力表面，例如襟翼的驱动机构，当襟翼被驱动时，其能确保“福勒”(Fowler)运动。该“福勒”运动的特点是初始水平运动，接着旋转。
因此，进一步地，有关在现有技术中已知的驱动机构，文献US4,448,375涉及一种用于后缘襟翼的设备，后缘襟翼由四杆机构形成，当襟翼被驱动时，使用“摆动联杆”和旋转促动器执行“福勒”运动。在该运动中使用“摆动联杆”的缺点在于，当“摆动联杆”在与飞机横向的平面上倾斜时，在机构组合和襟翼面板中的负载增加。此外，该“摆动联杆”提供了更大的自由度，由此在襟翼机构中引入了更多的风压差，对该组合的鲁棒性产生不利影响。
发表在Mechanical Design of High Lift Systems for High AspectRatio Swept Wings(大展弦比后掠翼高升力系统的机械设计)上的“Layout”(“布局”)文献(鲁道夫，P.-NASA(美国航空航天局)1998年)如图1所示，展示了襟翼驱动机构，如图所示，其利用“单铰链”原理，具有旋转促动器和“摆动联杆”。尽管该机构能确保襟翼被顺流驱动，但是，该运动由被固定到飞机结构的旋转促动器1产生，在这种情况下，机翼，被布置在襟翼上的球形接头2，在机构和襟翼之间、其端部能够枢转的用作“摆动联杆”的杆3，专门用于在与这些端部形成的轴线平行的方向上传递负载。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种牢固的机构，即，没有问题元件，如导轨或“摆动联杆”，该机构用于驱动空气动力表面，在与飞行方向平行的方向上移动该空气动力表面(顺流方向移动)。
发明简述
本发明的目的是空气动力表面的驱动机构，其包含至少驱动组合体，每个驱动组合体包括固定元件和第一活动元件，固定元件结合到固定的飞机结构上，第一活动元件的第一端通过铰接轴枢转连接到固定元件，另一端与促动器结合，空气动力表面的驱动机构进一步包括第二活动元件，其通过主旋转接头旋转地结合到第一活动元件，并通过次旋转接头旋转地连接到空气动力表面，主旋转接头沿着垂直轴线线性布置，次旋转接头沿着水平轴线线性布置；第一活动元件和第二活动元件通过促动器与主旋转接头、次旋转接头同时直线及旋转地移动空气动力表面。
附图说明
将基于附图所示的示意性实施例描述本发明的更多细节。其中：
图1是飞机机翼、空气动力表面襟翼和空气动力表面的驱动机构的侧视图(相对于飞机的坐标系)，空气动力表面的驱动机构是本发明的对象；
图2是图1的细节放大图；
图3是飞机机翼、空气动力表面襟翼和空气动力表面的驱动机构的俯视图(相对于飞机的坐标系)，空气动力表面的驱动机构是本发明的对象；
图4是襟翼收缩时，空气动力表面的驱动机构细节的第一后视图(相对于飞机的坐标系)，空气动力表面的驱动机构是本发明的对象；
图5是襟翼伸展时，空气动力表面的驱动机构细节的第二后视图，空气动力表面的驱动机构是本发明的对象。
具体实施方式
根据优选实施例并参见图1，空气动力表面的驱动机构20是本发明的对象，其被用于以与飞行方向平行的移动方式移动空气动力表面40，例如襟翼，该移动也被称为“顺流方向”。
为了实现空气动力表面40的顺流方向运动，特别是具有后掠翼的飞机的襟翼，空气动力表面的驱动机构20包括至少一个、优选两个与飞机60关联的驱动组合体50、50′，该两个驱动组合体50、50′相互平行(图2)。
如图1所示，每个驱动组合体50、50′包括与固定的飞机结构(例如，飞机的机翼的结构以及其它可能的结构)关联的固定元件21，该固定元件21具有铰接部211，其容纳铰接轴E，第一活动元件22的第一端部221通过铰接轴被枢转连接到固定元件21，并且在相对端222处与促动器30关联。促动器30由线性促动器构成，其在固定元件21上被固定到固定的飞机结构，并通过杆31连接到第一活动元件22。
第二活动元件23通过主旋转接头24、24′与第一活动元件22以旋转方式关联，并通过次旋转接头25、25′旋转地连接到空气动力表面40，主旋转接头24、24′被沿着竖直轴线Y线性布置，次旋转接头25、25′被沿着水平轴线Z线性布置。
该第二活动元件23优选为T形，使得主旋转接头24、24′在第二活动元件23的竖直部分上线性布置，而次旋转接头25、25′在第二活动元件23的水平部分上线性布置。该第二活动元件23的竖直部分和水平部分以及竖直轴线Y和水平轴线Z是共点的(concurrent)，优选是垂直的。
因此，第二活动元件23的竖直部分通过主旋转接头24、24′与第一活动元件22关联，这使得第二活动元件23能够绕Y轴线旋转而不从第一活动元件22脱离；第二活动元件23的水平部分通过被固定到下表面41的铰接结构42、42′与空气动力表面40的下表面41关联，并且次旋转接头25、25′被容纳在第二活动元件23的水平部分中。这允许第二活动元件23绕Z轴较小程度地旋转，旋转角度小于16度。
如图3、4所示，第一活动元件22被促动器30驱动，并绕铰接轴线转动，并且与固定元件21接触。该第一活动元件22拖动第二活动元件23，第二活动元件23伴随第一活动元件22在主旋转运动中运动。接着，第二活动元件23通过被固定到空气动力表面40的下表面41的铰接结构42、42′拖动空气动力表面40，使其线性运动。
然而，在第二活动元件23伴随第一活动元件22旋转运动的同时，第二活动元件23通过主旋转接头24、24′支撑绕Y轴的旋转。因此，当第二活动元件23线性移动空气动力表面40时，它也以旋转方式以小于16度的旋转角度移动该空气动力表面40，使得空气动力表面40以与飞行方向平行的运动移位。
第一活动元件22的主旋转接头24、24′连同第二活动元件23的次旋转接头25、25′使得襟翼旋转能够跟随不与襟翼的翼展平行的轴被容纳(球形接头效应)。这些杆是机翼的摆动所需要的，并且无需使用本领域现有技术中已知的杆，即“摆动联杆”，其产生了结构上坚固的空气动力表面的驱动机构，但是由于较少数目部件的原因而更轻。这些优点对航空来说是重要的，其主要目的是降低飞机的重量，并且还使得工业成本能够降低。
此外，作为本发明对象的空气动力表面的驱动机构使得在后掠翼中的“顺流方向”运动能够实现，确保提高飞机的空气动力性能。
在描述了优选实施例的例子后，应该理解，本发明的范围包括其它可能的变形，其仅由所附的权利要求书的内容限制，可能的等同物包含在其中。

Claims (7)

1.一种空气动力表面的驱动机构(20)，包含至少驱动组合体(50、50′)，每个驱动组合体(50、50′)包括固定元件(21)和第一活动元件(22)，所述固定元件(21)与固定的飞机结构关联，所述第一活动元件(22)的第一端通过铰接轴(E)被枢转连接到所述固定元件(21)，相对端与促动器(30)关联，所述空气动力表面的驱动机构(20)的特征在于进一步包括第二活动元件(23)，所述第二活动元件(23)通过主旋转接头(24、24′)与所述第一活动元件(22)以旋转方式关联，并通过次旋转接头(25、25′)旋转地连接到空气动力表面(40)，所述主旋转接头(24、24′)沿着竖直轴线(Y)线性布置，所述次旋转接头(25、25′)沿着水平轴线(Z)线性布置；所述第一活动元件(22)和所述第二活动元件(23)通过所述促动器(30)与所述主旋转接头(24、24′)以及所述次旋转接头(25、25′)同时直线并且旋转地移动所述空气动力表面(40)。
2.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述竖直轴线(Y)与所述水平轴线(Z)垂直。
3.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述第二活动元件(23)通过铰接结构(42、42′)被旋转地连接到所述空气动力表面(40)的下表面(41)，所述铰接结构(42、42′)被固定到所述下表面(41)，并且所述次旋转接头(25、25′)被容纳在所述第二活动元件(23)中。
4.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述第一活动元件(22)被所述促动器(30)驱动，并且绕所述铰接轴(e)旋转，同时，通过所述主旋转接头(24、24′)驱动所述第二活动元件(23)和所述空气动力表面(40)的直线和旋转运动。
5.根据权利要求4所述的驱动机构，其特征在于，所述空气动力表面(40)以与飞行方向平行的运动移位。
6.根据权利要求5所述的驱动机构，其特征在于，所述空气动力表面(40)由襟翼组成。
7.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，包括两个或更多个相互平行的驱动组合体(50、50′)。
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