CN105711807A - 从动于后缘控制装置的折流板 - Google Patents

Abstract

空气动力学折流板的移动直接从动于可操作地固定到飞行器机翼的后缘控制装置的实时移动。折流板适于相对于控制装置的移动而移动，用于管理空气动力学气隙。为此目的，折流板机构被限定成包括致动器和飞行器输入控制器，其中控制装置的移动经由输入控制器受制于致动器。钟形曲柄机构联接到控制装置，以使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系。折流板单独地附接到后缘，定位在控制装置的近侧。致动器被配置成根据控制装置的移动也控制折流板的移动，以优化可操作空气动力学性能和效率。

Description

从动于后缘控制装置的折流板

技术领域

本公开大体涉及飞行器的飞行控制结构，并且更具体地涉及被配置用于使折流板的运动从动于后缘控制装置的运动的设备。

背景技术

各种控制装置用于在各种飞行阶段期间有效地和高效地操纵飞行器。一些控制装置直接附接到飞行器机翼，诸如适于控制“滚动”(即，飞行器围绕其纵向轴线的旋转移动)的副翼。扰流板也可以直接附接到飞行器机翼，从而在需要时或根据需要，特别是在飞行的各种下降阶段期间快速减少机翼升力。襟翼通常也直接附接到机翼，从而在较低速度期间(诸如，在飞行的起飞阶段和着陆阶段期间)改变它们的空气动力学形状，以用于确保稳定飞行控制。

图1是附接到机身12的机翼10的部分示意图，机翼和机身一起描绘了根据所述现有技术配置的飞行器14的一部分。机翼10具有可包括作为另一种机翼控制装置的可部署的缝翼16的前部缘或前缘15。机翼也具有包括外侧副翼18和外侧襟翼20的后缘17。后缘17也可以包括内侧副翼22和内侧襟翼24。如前所述，副翼用于飞行器14的滚动控制，而襟翼用于在较低速度下增强升力控制，例如针对起飞和着陆。

在一些情况下，襟翼的有效部署除了需要它们从收起位置的正常向下角移动之外还可需要平移移动，以产生为了空气动力学效率目的而需要被控制的空间和/或间隙。因此，当被部署时，箭头26和28分别指示外侧襟翼20和内侧襟翼24的向后平移移动的方向。通常，包括内侧副翼22的副翼不需要平移移动，专用襟翼20、24也是如此。

如果相应襟翼彼此紧邻，则图1的飞行器机翼10的收敛机翼设计的外侧襟翼20和内侧襟翼24的平移移动或延伸将造成角干扰问题。然而，通过包括内侧副翼22的机翼10的一部分避免了此类干扰，内侧副翼22定位在襟翼20、24之间并且不涉及平移部署。

在大型涡轮风扇喷气式飞行器中，襟翼和至少一个内侧副翼的功能通常可以合并为称作襟副翼的单个或一体控制装置。由于襟翼和副翼两者通常附接到飞行器机翼的后缘，因而襟副翼也同样地附接。因此，现在参照图2，所示飞行器14的内侧副翼22附接到机翼10的后缘32，如在内侧副翼22的前缘34的界面30处所示。应当注意的是，由于在相对较低速度下，即在起飞和着陆期间，可以仅依靠外侧副翼来有效地控制飞行器14的滚动，因而内侧副翼22可以围绕铰链轴线38旋转到刚性向下位置22”(以虚线示出)，即，沿角B的向下弧从所示的收起位置部署成固定角度，从而仅起襟翼的作用，即使没有间隙。

由于内侧副翼22也起襟翼的作用，因而在航空用语中，此类控制装置也被称作“襟副翼”，以达到其可被要求根据飞行情况和/或阶段选择性地执行副翼或襟翼功能这两者的程度。

当起副翼的作用时，所谓的襟副翼22从其所示的收起位置沿弧A向上旋转到极限位置22’(以虚线示出)并且包括该极限位置22’，以达到功能副翼必须自由向上和向下移动的程度。相反地，襟副翼22可以从其收起位置沿弧B向下旋转到极限位置22”(也以虚线示出)并且包括该极限位置22”。最后，机翼10的后缘32并入面向后的折流板36，其为襟副翼的前缘34可以紧密靠近地在其中旋转的体积或空间，如图2的界面30处所描绘的。

现在参照图3，襟翼24也能够充当副翼，并且因此充当襟副翼。因此，襟翼24也可以不同地被称作襟副翼24。然而，因为襟副翼24的部署可以涉及平移延伸，因而涉及其部署的物理结构除了适应枢转移动之外还必须适应平移移动。在所示的现有技术结构中，襟副翼24的部署利用了固定在机翼10的后缘32内的凸轮轨道机构42，以提供支撑襟副翼24相对于机翼10的角移动和平移移动两者的功能连接件。铰链板40被配置用于在襟副翼24的部署的延伸方面期间产生的空气动力学气隙管理，该铰链板40也联接到凸轮轨道机构的结构以确保期望的角定位。

适于令人满意地适应角运动和平移运动两者的此类结构呈现出若干挑战，包括需要确保在偶然的极限负载下必备的故障安全强度和稳健性，诸如与在飞行中经常遇到的紊流或其他现象相关联的那些。如此，凸轮轨道机构42包括相对重的凸轮轨道44，该凸轮轨道44限定直接固定到滚轮连杆46的凸轮轨道滚轮48的路径。凸轮轨道机构42的使用已经使称作“熔合”的技术的使用成为必需，以用于确保在轨道滚轮48中的任何一个的“阻塞(jamming)”的情况下的安全性。由于阻塞是要不惜一切代价避免的问题，因而至少两个滚轮连杆通常在凸轮轨道式机构42(图3)中铆接在一起，用于适当的安全冗余。此类连杆被设计成以可预测的方式发生故障，从而将优选避免必要的附加重量。

因此，面对日益严格的飞行器设计要求，希望提供一种适应襟副翼的角移动和平移移动两者的新颖结构，但其中此类结构能够保持稳健性而重量又较轻。

发明内容

根据本公开的一个方面，飞行器机翼被配置成固定到飞行器机身并且从该飞行器机身延伸，机翼具有前缘和后缘。后缘包括附接的空气动力学控制装置，该控制装置的移动受制于输入控制器。可移动的空气动力学折流板在空气动力学控制装置的近侧，但单独地附接到后缘。

根据本公开的另一个方面，致动器与控制装置连通，并且飞行器输入控制器与致动器连通，并且控制装置的移动经由输入控制器受制于致动器。

根据本公开的另一个方面，钟形曲柄(bellcrank)机构联接到控制装置，并且被配置成使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系。

根据本公开的又一个方面，折流板机构包括致动器，该致动器也控制折流板的移动作为控制装置的移动的间接作用。

本发明能够涉及飞行器机翼，该飞行器机翼被配置成固定到飞行器机身并且从该飞行器机身延伸，机翼具有前缘和后缘；附接到后缘的空气动力学控制装置，与控制装置连通的致动器，并且飞行器输入控制器与致动器连通，其中控制装置的移动可以经由输入控制器受制于致动器；钟形曲柄机构，其联接到控制装置并且被配置成使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系；在空气动力学控制装置近侧的可移动空气动力学折流板，折流板单独地附接到后缘；并且其中致动器也控制折流板的移动作为控制装置的移动的间接作用。钟形曲柄机构可以附接到后缘，用于提供经由致动器对空气动力学控制装置的直接控制。飞行器机翼也可以包括具有第一端和第二端的致动器枢转连杆，致动器在第一端处联接到致动器枢转连杆，并且致动器枢转连杆在第二端处枢转地连接到并且平移地固定到后缘，并且其中钟形曲柄机构包括也枢转地连接到并且平移地固定到后缘的中心连杆。飞行器机翼也可包括折流板驱动臂、固定到该驱动臂的折流板驱动连杆以及连接到折流板的折流板铰链，折流板驱动臂在其第一端和第二端中间的位置处固定到致动器枢转连杆，其中折流板驱动连杆也具有第一端和第二端，其第一端可枢转地固定到折流板驱动臂，并且第二端可枢转地固定到折流板铰链，并且其中致动器的移动使致动器枢转连杆移动，从而引起折流板相对于后缘的枢转移动。致动器枢转连杆和驱动臂两者均可以围绕致动器枢转连杆的第二端相对于后缘旋转。空气动力学控制装置可以是襟副翼。输入控制器可以引起钟形曲柄机构通过致动器的运动。飞行器机翼也可以包括至少两个钟形曲柄机构。

本发明能够涉及固定到飞行器机翼的折流板控制机构，机翼具有前缘和后缘并且具有附接到后缘的空气动力学控制装置，以及在空气动力学控制装置近侧的可移动的空气动力学折流板，折流板单独地附接到后缘，其中折流板控制机构可以包括致动器和飞行器输入控制器，其中控制装置的移动可以经由输入控制器受制于致动器；钟形曲柄机构，其联接到控制装置并且被配置成使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系；其中致动器控制折流板的移动作为控制装置的移动的间接作用，其中折流板的移动可以从动于后缘装置的移动。折流板控制机构还可以提供对空气动力学控制装置的直接控制和对折流板的间接控制。折流板控制机构也可以包括具有第一端和第二端的致动器枢转连杆，致动器在第一端处联接到致动器枢转连杆，并且致动器枢转连杆在第二端处枢转地连接到并且平移地固定到后缘，并且其中钟形曲柄机构可以包括枢转地连接到并且平移地固定到后缘的中心连杆。折流板控制机构也可以包括折流板驱动臂、折流板驱动连杆和折流板铰链，折流板驱动臂在其第一端和第二端中间的位置处固定到致动器枢转连杆，其中折流板驱动连杆也具有第一端和第二端，其第一端旋转地固定到折流板驱动臂，并且第二端旋转地固定到折流板铰链，并且其中致动器的移动使致动器枢转连杆移动，从而引起折流板相对于后缘的枢转移动。致动器枢转连杆和驱动臂两者均可围绕致动器枢转连杆的第二端相对于后缘旋转。致动器可以被配置成将往复运动给予致动器枢转连杆。空气动力学控制装置可以是襟副翼。输入控制器可以引起钟形曲柄机构通过致动器的运动。折流板控制机构也可以包括至少两个钟形曲柄机构。致动器枢转连杆和钟形曲柄机构的中心连杆可以轴向间隔开。

本发明能够涉及一种使折流板的运动从动于后缘装置的运动的方法，该方法可以包括以下步骤：提供用于飞行器机翼的折流板控制机构，机翼被配置成固定到飞行器机身并且从该飞行器机身延伸，机翼具有前缘和后缘；提供空气动力学控制装置并且将该控制装置附接到后缘；提供被配置成操作控制装置的致动器；提供被配置成移动致动器的飞行器输入控制器，其中控制装置的移动可以经由输入控制器受制于致动器；提供联接到控制装置的钟形曲柄机构，并且该钟形曲柄机构被配置成使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系；以及提供在空气动力学控制装置近侧的可移动空气动力学折流板，该折流板单独地附接到后缘；以及将致动器配置成也控制折流板的移动作为控制装置的移动的间接作用。折流板控制机构可以包括另外步骤，即，提供被配置成直接从动于控制装置的移动的致动器枢转连杆。

本文所公开的特征、功能和优点能够在各种实施例中单独实现，或者可以在其他实施例中组合，其细节可以参考以下具体实施方式和附图而更好地理解。

附图说明

图1是根据现有技术配置的商用飞行器的机翼的部分平面图。

图2是图1的商用飞行器的内侧副翼的部分示意正视图。

图3是图1的商用飞行器的内侧襟翼的横截面的部分正视图。

图4是根据本公开的所述实施例构造的内侧襟翼和铰链板的横截面的部分正视图。

图5是根据本公开的所述实施例构造的相同内侧襟翼和铰链板的横截面的部分正视图，尽管所示襟翼在不同位置中。

图6是图4和图5的相同内侧襟翼的透视图，但包括相关联的折流板的视图。

图7是图4和图5的相同内侧襟翼的透视示意图，但包括与襟翼和折流板相关的襟翼致动器结构的视图。

图8是图7的相同内侧襟翼和襟翼致动器结构的透视示意图，尽管所示襟翼在不同位置中。

图9是描绘本公开的飞行器部件之间的关系的流程图。

应当理解，附图没必要按比例绘制，并且所公开的实施例仅仅是示意性地进行说明。应当进一步理解，以下详细描述仅仅是示例性的，而并非旨在限制应用或使用。如此，虽然为了说明便利起见，只在所呈现的说明性实施例中描绘并描述了本公开，但本公开可以在多个其他实施例中实施，并且在本文未示出或未描述的各种其他系统和环境内实施。

具体实施方式

以下具体实施方式旨在提供用于实行本公开的设备和方法两者。本公开的实际范围如由所附权利要求限定。

图4是根据本公开的一个所述实施例构造的内侧襟翼124的横截面正视图。在向上位置中示出同时起襟副翼作用的内侧襟翼124可相对于机翼110的后缘132通过钟形曲柄机构150相对移动。钟形曲柄机构150有效地包括一对或一系列四连杆机构，以整合对襟翼124和以其他方式单独可移动铰链板140的控制，因此消除了对上述现有技术的凸轮轨道机构42的需要。

继续参照图4，支撑集管(supportheader)(一般通常也称作肋形件)160是在襟翼124的内部空间161内的竖直定向结构构件。通常存在多个以平行、隔开的阵列固定的此类支撑集管。在所述实施例机翼110中，每个机翼110的此类支撑集管160中的至少两个包括一体襟翼延伸凸缘162。襟翼延伸凸缘162中的每个直接联接到单个钟形曲柄机构150。如由本领域的技术人员所理解的，每个机翼110的两个钟形曲柄机构150、152(图6)一致操作。因此，本文将描述两个机构中的仅一个，即钟形曲柄机构150。

襟翼延伸凸缘162经由联接接头164联接到底部或襟翼连杆166。在连杆166的前端是将连杆166枢转地固定到中心连杆170的联接接头168。在中心连杆170中间部分处，中心连杆170固定到固定联接接头172并且围绕固定联接接头172旋转，固定联接接头172固定到支撑集管174，该支撑集管174是机翼110的后缘32的一体部分。

中心连杆170的上联接接头176被配置成与上连杆178联接。将理解的是，后者提供至铰链板140的第一间接连接。上连杆178包括适于直接连接到铰链板连杆182(以虚线示出，因为隐藏在后缘132内的支持结构后面)的前联接接头180。铰链板连杆182的前联接接头184提供至铰链板支撑集管186的直接连接，该支撑集管186是铰链板140的结构支撑构件，如图所示。

包括所有连杆和联接接头(即，连接件)的所述元件在图5中保留，其中所示内侧襟翼124向下部署成襟翼或襟副翼配置，如已经描述的。注意，中心连杆170枢转地连接到并且平移地固定到后缘132，用于支撑中心连杆相对于后缘的仅枢转移动。为此，中心连杆170具有三个连接接头，即在其一端处与襟翼连杆166共用的联接接头168、在其中心处围绕该中心枢转地固定到支撑集管174的固定联接接头172、以及与前铰链板连杆182共用的上联接接头176。

本领域的技术人员将理解，为了支撑钟形曲柄机构150的移动以用于襟翼124相对于后缘132的合成移动，在襟翼124和后缘132之间必须存在另外枢转固定的连接件。虽然在本文未示出该连接件，但由于不是直接钟形曲柄联动系统的一部分，在所述实施例中此类连接件通常物理定位在枢转联接接头164的下方。

现在参照图6，襟翼或襟副翼124的透视图描绘了双钟形曲柄机构150连同隔开的双协作致动器200和202一起使用。本领域的技术人员将理解，至少在该所述实施例中，致动器是对实际部署负责的装置，因此其对襟翼124相对于后缘132在其极限之间的移动负责，如图4和图5所示。

图6也描绘了所谓的折流板270。除了所述铰链板140之外，折流板是可以与襟副翼124相关联的另一个空气动力学特征。本质上为微型机翼状结构的折流板270能够提供实时空气动力学间隙控制管理，并且可以被配置成经由旋转运动和平移运动两者相对于襟副翼124可控地放置，以处理襟副翼124的延伸(即，平移)移动和旋转移动所产生的任何气隙。为此目的，折流板机构300能够被配置成控制折流板270的所有移动，并且基本上使此类移动从动于襟副翼124的移动。

现在参照图7，所示致动器200的一端联接到致动器枢转连杆250，而襟副翼124在收起位置中，诸如在飞行的巡航阶段。致动器枢转连杆250具有第一端252和第二端254。其第一端252经由接头256固定到致动器200，后者将致动器200直接联接到致动器枢转连杆250，以支撑这两个构件相对于另一个的枢转运动。

致动器枢转连杆250的第二端254包含固定到后缘132的接头258，并且因此允许致动器枢转连杆250在接头258处围绕后缘132枢转。折流板270的移动通过致动器枢转连杆250的此类枢转行动控制。为此目的，折流板驱动臂260固定到驱动连杆262，该驱动连杆262分别具有第一接合端264和第二接合端266，如图所示。在第一接合端264处，在相应第一端252和第二端254中间的位置处固定到致动器枢转连杆250的驱动臂260提供相对固定位置，致动器枢转连杆250围绕该相对固定位置旋转。另一方面，在接合端266处的折流板铰链268被配置成直接连接到折流板270，并且因此围绕第一接合端264枢转。

图8描绘了在襟副翼“上位置”中的襟副翼和折流板结构，诸如当襟副翼作为内侧副翼操作时的巡航期间，如上所述。尽管所示折流板270在相对于襟副翼124的不同位置中，所有前述结构具有如上所述的连接关系和关联。

图9提供了描绘飞行器输入控制器190与致动器200、202(在所公开的实施例中每个机翼两个)的关系的流程图。就致动器直接连接到折流板机构300、302(在所公开的实施例中每个机翼两个)并与其接合，并且因此被配置成以所述方式移动相应折流板致动器枢转连杆来说，对本领域的技术人员而言显而易见的是，对后缘装置124的主要或直接控制是飞行器输入控制器190的预期响应，如本文详细所述。另一方面，输入控制器190被配置成提供对折流板270的次要、间接或从动控制，因此引起折流板相对于诸如襟副翼124的后缘装置的任何直接致动的随动移动。

最后，一种使折流板的运动从动于后缘装置的运动的方法可以包括以下步骤：提供用于飞行器机翼的折流板控制机构，机翼被配置成固定到飞行器机身并且从该飞行器机身延伸，机翼具有前缘和后缘。所述步骤可以包括提供空气动力学控制装置并且将该控制装置附接到后缘，以及提供被配置成操作控制装置的致动器。所述步骤还可以包括提供被配置成移动致动器的飞行器输入控制器，其中控制装置的移动经由输入控制器受制于致动器。最后，所述步骤还可以包括提供钟形曲柄机构，该钟形曲柄机构联接到控制装置，并且被配置成使致动器的移动直接与控制装置的移动相联系，以及提供在空气动力学控制装置近侧的可移动空气动力学折流板，折流板单独地附接到后缘，以供致动器也控制折流板的移动作为控制装置的移动的间接作用。

本领域的技术人员将理解，包括致动器枢转连杆250、驱动臂260和驱动连杆262的所述结构相比现有技术可以提供许多益处。不仅避免了凸轮轨道重量损失，还能够避免上述熔合要求。附加益处是与凸轮轨道机构相关联的制造复杂性的减少，以及凸轮轨道机构所固有的问题(包括刨削或断裂损坏和/或在结构上强加增加的负载)的避免，例如，以避免凸轮轨道表面内磨损颗粒碎片的有害积累。

此外，本公开也可以涵盖许多附加实施例。例如，每个连杆的长度可以被调节以支持各种空气动力学不同飞行情况和/或表面几何形状，用于最小化干扰阻力系数，包括与蒙皮摩擦、寄生和分离阻力以及波阻相关的干扰阻力系数。如此，例如，连杆的特定形式和形状可以被调节以优化折流板控制的期望间隙，从而优化飞行性能特性。

Claims (10)

1.一种被配置成固定到飞行器机身并且从所述飞行器机身延伸的飞行器机翼，所述机翼具有前缘和后缘；

附接到所述后缘的空气动力学控制装置，致动器与所述控制装置连通，并且飞行器输入控制器与所述致动器连通，其中所述控制装置的移动经由所述输入控制器受制于所述致动器；

钟形曲柄机构，所述钟形曲柄机构联接到所述控制装置，并且被配置成使所述致动器的移动直接与所述控制装置的移动相联系；

在所述空气动力学控制装置近侧的可移动空气动力学折流板，所述折流板单独地附接到所述后缘；以及

其中所述致动器也控制所述折流板的移动作为所述控制装置的移动的间接作用。

2.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中所述钟形曲柄机构附接到所述后缘，用于经由所述致动器提供对所述空气动力学控制装置的直接控制。

3.根据权利要求1所述的飞行器机翼，还包括具有第一端和第二端的致动器枢转连杆，所述致动器在所述第一端处联接到所述致动器枢转连杆，并且所述致动器枢转连杆在所述第二端处枢转地连接到并且平移地固定到所述后缘，并且其中所述钟形曲柄机构包括也枢转地连接到并且平移地固定到所述后缘的中心连杆。

4.根据权利要求3所述的飞行器机翼，还包括折流板驱动臂、固定到所述驱动臂的折流板驱动连杆以及连接到所述折流板的折流板铰链，所述折流板驱动臂在其第一端和第二端中间的位置处固定到所述致动器枢转连杆，其中，所述折流板驱动连杆也具有第一端和第二端，所述折流板驱动连杆的所述第一端可枢转地固定到所述折流板驱动臂，并且所述第二端可枢转地固定到所述折流板铰链，并且其中，所述致动器的移动使所述致动器枢转连杆移动，从而引起所述折流板相对于所述后缘的枢转移动。

5.根据权利要求4所述的飞行器机翼，其中，所述致动器枢转连杆和所述驱动臂两者均围绕所述致动器枢转连杆的所述第二端相对于所述后缘旋转。

6.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述空气动力学控制装置是襟副翼。

7.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述输入控制器通过所述致动器引起所述钟形曲柄机构的运动。

8.根据权利要求1所述的飞行器机翼，还包括至少两个钟形曲柄机构。

9.一种使折流板的运动从动于后缘装置的运动的方法，所述方法包括以下所述步骤：

提供用于飞行器机翼的折流板控制机构，所述机翼被配置成固定到飞行器机身并且从所述飞行器机身延伸，所述机翼具有前缘和后缘；

提供空气动力学控制装置并且将所述控制装置附接到所述后缘；

提供被配置成操作所述控制装置的致动器；

提供被配置成移动所述致动器的飞行器输入控制器，其中，所述控制装置的移动经由所述输入控制器受制于所述致动器；

提供联接到所述控制装置的钟形曲柄机构，并且所述钟形曲柄机构被配置成使所述致动器的移动直接与所述控制装置的移动相联系；并且

提供在所述空气动力学控制装置近侧的可移动空气动力学折流板，所述折流板单独地附接到所述后缘，并且

将所述致动器配置成也控制所述折流板的移动作为所述控制装置的移动的间接作用。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述折流板控制机构包括另外步骤，即，提供被配置成直接从动于所述控制装置的移动的致动器枢转连杆。