CN105197227A - 飞机竖向安定翼上的前缘鼻状结构 - Google Patents

飞机竖向安定翼上的前缘鼻状结构 Download PDF

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Abstract

具有机身、机翼、水平安定翼和竖直安定翼的飞机，其中在竖直安定翼的前部安装有形成侧向空气引导表面的细长的一体式鼻状元件(20)，并且在鼻状元件(20)的前端附装有多孔金属板鼻状部件(25)，其中鼻状元件(20)的前端是闭合的，在这个闭合的前端和鼻状部件(25)之间形成有细长的空气通道(9)。

Description

飞机竖向安定翼上的前缘鼻状结构
技术领域
本发明涉及具有机身、机翼、水平安定翼和竖直安定翼的飞机，其中在竖直安定翼的前部部分上安装有细长的一体式鼻状元件，其形成侧向空气引导表面，并且其中多孔的金属板鼻状部件附装至鼻状元件的前端。
背景技术
在这种类型竖直安定翼的现有技术(EP0836989A2)中，一体式鼻状元件在其前端是敞开的，该前端由金属板鼻状部件覆盖。除了鼻状部件中的多孔之外，还在鼻状元件中设置多孔。在运行中，外部空气被吸入到鼻状元件的侧壁和鼻状部件围成的室中。通过抽吸泵等，空气可从这个室中排出。通过这种空气排出，在竖直安定翼的外表面上形成空气层流。
由于鼻状元件和鼻状部件两者中的多孔，空气沿相对较长的区域排出，所以在相对较大的距离上获得了空气层流。
在另一个现有技术设计(US2009/0212165A1)中，多孔的一体式鼻状元件安装至竖直安定翼的内部结构的辅助支柱上，该鼻状元件在其前端是弯曲的，所以空气可在这个前端和侧壁进入。这种鼻状件需要具有供空气流动的开口的相对较坚实的材料和/或内部加强部件从而获得必要强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造简单并仍然允许在运行中形成空气层流的结构。
这个目的通过提供一种竖直安定翼结构来实现，其中鼻状元件的前端是闭合的，多孔金属板鼻状部件附装至鼻状元件，并且其中在这个闭合的前端和鼻状部件之间形成有细长的空气通道。
在这种结构中，鼻状元件的内部不再形成为空气从其中排出的室或管，而是从外部排出形成空气层流的所有空气进入到由鼻状元件的前端和附装其上的鼻状部件形成的空气通道中。因此鼻状元件结构变成可能容易制造，例如，通过模塑包括玻璃纤维增强聚合物(GFRP)内层的夹层材料。根据鼻状元件的这种设计，只需要多孔金属板鼻状部件与鼻状元件一起形成细长的空气通道。
诚然，允许从竖直安定翼的外表面排出空气的多孔表面的减少小于上述现有技术中讨论的结构，所以形成的空气层流减少了。然而，由于根据本发明设计所得到的简化结构和更容易制造，相对于现有技术的这个不利得到了很好的补偿。
为了产生被动的空气排出，空气通道可延伸至竖直安定翼的上端，然后空气通道在它的上端是敞开的。这样，在运行中，空气流经这种敞开的上端会造成空气通道中的压力减小，这导致空气从空气通道中排出。
优选地，从空气通道的下端至上端，空气通道的截面减小。
在另一个实施方式中，通过把空气通道连接至抽吸泵等，能够实现空气从空气通道中主动排出。
为了获得鼻状部件的稳定结构，在鼻状部件的前端，细长的加强件可附装至鼻状部件的内表面，加强件包括多个开口。这些开口允许空气分布在由鼻状元件的前端和鼻状部件形成的整个空气通道中。
这种加强件通常关于通过机身纵轴线的竖直平面对称设置，并形成截面，使得在加强件和鼻状部件的内表面之间至少形成一个竖直通道。
为了实现鼻状部件和鼻状元件之间的连接，用于把鼻状部件固定至鼻状元件的附装区域可通过粘合剂结合固定至鼻状元件。
优选地，金属板鼻状部件由钛、钛合金或不锈钢组成。
特别地，当用包括纤维增强塑料材料(例如，玻璃纤维增强聚合物)的夹层材料模塑鼻状部件时，鼻状元件的前端可以是弯曲的。这种设计有利于夹层材料插入到相应形成的模中。
附图说明
以下参照示出了优选实施方式的附图描述本发明。
图1是飞机的示意图，其中提供了根据本发明的设计。
图2是包括本发明一实施方式的竖直安定翼的图。
图3是沿图2中线A-A的竖直安定翼一部分的局部剖面示意图。
图4示出在组装之前图3中的元件。
图5是沿图4中箭头B方向的局部图。
图6是本发明另一个实施方式的对应于图4的图。
图7示出在组装之前图6的元件。
图8示出不同飞行条件下，沿图3和4实施方式的鼻状部件的外表面和通道内部的压力分布图。
具体实施方式
图1中示出的飞机1包括机身2、机翼3和4、水平安定翼5和6以及竖直安定翼7，方向舵8连接至竖直安定翼7的后端。在竖直安定翼7的前端，设置有根据本发明设计的空气抽吸区9。
更详细地如图2所示，在竖直安定翼7的前端安装有细长的一体式鼻状元件，其与多孔金属板鼻状部件一起形成细长的空气通道9，该结构会在以下关于图3至5中详细描述。还如图2中所描绘的，示意示出的高频天线15位于一体式鼻状元件中。
如图3所示，鼻状元件20外层的自由后端21、22借助于螺钉13安装到T形元件11，T形元件11固定至竖直安定翼7的前翼梁10，这是众所周知的。鼻状元件20在其前端是闭合的，该前端形成弯曲的前部。鼻状元件20可由玻璃纤维增强塑料(GFRP)夹层体组成，GFRP夹层形成为具有玻璃纤维网(其充满了形成芯的聚合物)外层的玻璃纤维增强泡沫芯。细长弯曲的多孔金属板鼻状部件25借助于粘合剂附装至鼻状元件20的前端，如图3中放大的局部示意图C所示的。为了在鼻状结构的外部获得光滑的流动表面，鼻状部件25的端部26通过滚压而厚度减小，如图4中D所示的。优选地，鼻状部件25由钛或不锈钢板材构成，并且多孔或孔40可通过激光钻孔而产生，其中，例如每平方米可设置四百万个孔，并且孔可以成圆形或三角形。鼻状元件20的前端和鼻状部件25形成了细长的空气通道9。
在鼻状部件25的前端，细长的加强件30附装至鼻状部件25的内表面。在这个特定的实施方式中，使用了三个加强件30，一个加强件30置于相对鼻状部件25末端的中心，而其他的加强件30位于相对中该居中的元件的侧边。这些加强件可由与鼻状部件25相同的材料构成，并且可以具有向外弯曲、与鼻状部件25表面接合的端部。其可通过钎焊附装。如表示的，加强件30关于通过机身纵轴的竖直平面(该平面在图3中以虚线示出)对称设置。加强件30具有的截面使得在加强件和鼻状部件25的内表面之间形成一个或多个竖直通道32。这样，在这个实施方式中，有三个通道32形成。
如图2中表示的，空气通道9在其上端是敞开的，所以在运行中空气由于流经竖直安定翼7的上端而被抽吸到空气通道外。
为了调节空气通道9中的压力，加强件30包括开口31(图5)。因此，多孔鼻状部件25的压降提供了所需的沿鼻状部件25的吸力分布。特别地，图8示出了在不同飞行条件下所得到的沿鼻状部件25的外表面(曲线I)和不同通道32的内部(曲线II)的压力分布图，其中图表的横坐标表示在竖直于鼻状部件25纵向的平面内距鼻状部件25末端的距离。在图a)中，示出直线飞行的分布，而图b)示出弧线飞行的分布。
可以看出，在鼻状部件25外表面上的压力分布I在末端达到峰值，并随着距末端距离的增加而剧烈地减少。而且，如曲线II所表示的，在居中的通道32中最高压力出现，而设置在旁边的通道32显示出显著降低的压力。
就给定的鼻状部件25而言，这些分布，尤其是沿鼻状部件25外表面的压降，可通过适当地选择开口31的数量和尺寸来调节。
在图6和7的实施方式中，相应于图3至5中那些元件的元件用加带“'”的相同附图标记表示。与图3至5中那些元件相同的元件将不再说明。
一体式鼻状元件20’的形状稍微不同，在于其闭合的前端由相对较薄的壁形成，该壁不是弯曲而是直的。该一体式鼻状元件20’由具有蜂巢芯的GFRP夹层体形成。
鼻状部件25’借助于粘合剂固定结合在鼻状元件20’的外表面上，如图7中所表示的。而且，鼻状部件25’仅设有唯一的加强件30’，所以它包括单个的竖直通道32’。

Claims (7)

1.一种飞机，具有机身(2)、机翼(3、4)、水平安定翼(5、6)和竖直安定翼(7)，其中在所述竖直安定翼(7)的前部安装有形成侧向空气引导表面的细长的一体式鼻状元件(20；20’)，并且在所述鼻状元件(20；20’)的前端附装有多孔金属板鼻状部件(25；25’)，其特征在于：所述鼻状元件(20；20’)的前端是闭合的，并且在这闭合的前端和所述鼻状部件(25；25’)之间形成细长的空气通道(9；9’)。
2.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于：所述空气通道(9；9’)延伸至所述竖直安定翼(7)的上端，并且在所述上端敞开。
3.根据权利要求2所述的飞机，其特征在于：从所述空气通道(9；9’)的下端至上端，所述空气通道(9；9’)的截面减小。
4.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于：所述空气通道连接至抽吸泵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的飞机，其特征在于：在所述鼻状部件(25；25’)的前端，细长的加强件(30；30’)附装至所述鼻状部件的内表面，所述加强件包括多个开口(31)。
6.根据权利要求5所述的飞机，其特征在于：所述加强件(30；30’)关于通过所述机身(2)的纵轴线的竖直平面对称设置，并形成截面，使得在所述加强件和所述鼻状部件(25；25’)的所述内表面之间形成有至少一个竖直通道(32；32’)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的飞机，其特征在于：所述鼻状部件(25；25’)由钛或钛合金组成。
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