CN105711813A - 具有双臂曲柄机构的后缘装置 - Google Patents

Abstract

双臂曲柄机构，其被配置为将飞行器机翼的类似扰流板的铰链板的任何运动至少间接地链接到飞行器机翼后缘飞行控制装置的运动。飞行器机翼被配置为安装到飞行器机身，并且从飞行器机身延伸，所述机翼包括前缘和后缘。飞行控制装置被附连到后缘，并且控制装置的任何运动直接受制于飞行器输入控制器。可移动的空气动力铰链板位于控制装置附近，并且铰链板被分离地附连到后缘。如所配置的，双臂曲柄机构确保任何铰链板移动以旨在优化空气动力性能和效率的方式从动于控制装置。

Description

具有双臂曲柄机构的后缘装置

技术领域

本发明总体涉及飞行器飞行控制结构，并且更具体地涉及配置为将类似扰流板的控制装置诸如铰链面板的移动从动于后缘控制装置的移动的设备。

背景技术

在飞行的各个阶段中，各种控制装置被用于有效且高效地操纵飞行器。一些控制装置被直接附连到飞行器的机翼，诸如适于控制“横滚”(即，飞行器围绕其纵轴线的转体运动)的副翼。扰流板也可以被直接附连到飞行器机翼，以当需要时特别是在飞行的各种下降阶段中迅速减小机翼的升力。襟翼通常也被直接附连到机翼，以在较慢速度诸如在飞行的起飞和降落阶段中改变机翼的空气动力形状，以便保证稳定的飞行控制。

图1是机翼10的不完整的示意图，机翼10被附连到机身12，机翼和机身共同描绘了根据所述相关领域配置的飞行器14的一部分。机翼10具有前向缘或前缘15，前向缘或前缘15可以包括可展开的缝翼16，作为另一机翼控制装置。机翼也具有后缘17，后缘17包括外侧副翼18和外侧襟翼20。后缘17还可以包括内侧副翼22和内侧襟翼24。如之前所述，副翼被用于飞行器14的横滚控制，而襟翼被用于在较低速度下增强升力控制，例如用于起飞和降落。

在一些实例中，襟翼的有效展开除了要求它们从收起位置正常的向下角运动之外还可能要求平移运动，以便产生为了空气动力效率的目的需要被控制的空间和/或间隙。因此，箭头26和28分别指示外侧襟翼20和内侧襟翼24在被展开时向后平移运动的方向。通常，包括内侧副翼22的副翼不要求平移运动，如专用的襟翼20、24一样。

如果相应的襟翼正好彼此紧邻，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的平移运动或延伸将造成角度干涉的问题。然而，通过将包括内侧副翼22的机翼10的一部分定位在襟翼20、24之间且不涉及平移展开，避免了这种干涉。

在大型涡轮风扇喷气式飞行器中，襟翼和至少内侧副翼的功能可以通常被组合为单个或整体的控制装置，该装置被称为襟副翼(flaperon)。由于襟翼和副翼两者常常被附连到飞行器机翼的后缘，所以襟副翼也同样地被附连。因此，现在参考图2，飞行器14的内侧副翼22被示出在内侧副翼22的前缘34的接口30处被附连到机翼10的后缘32。应当注意到，内侧副翼22可以围绕铰链轴线38旋转到刚性向下位置22”(以虚像示出)；即，即使在没有间隙的情况下，该内侧副翼22也从所示的收起位置展开到沿角度B的向下弧线的固定角度，以仅起到襟翼的作用，因为在相对较慢的速度下(即，在起飞和降落期间)，可以只依靠外侧副翼以有效地控制飞行器14的横滚。

由于内侧副翼22同样发挥襟翼的作用，所以在航空用语中，这种控制装置也被称为“襟副翼”，根据飞行情况和/或阶段，在某种程度上其可以被要求以选择性地执行副翼功能或襟翼功能。

当发挥副翼功能时，所谓的襟副翼22从如图所示的其收起位置沿弧线A向上旋转，直到并且包括极限位置22’(以虚像示出)，在某种程度上，功能性副翼必须能自由地向上和向下移动。相反地，襟副翼22可以从其收起位置沿弧线B向下旋转，向下到达并且包括极限位置22”(也以虚像示出)。最后，机翼10的后缘32在后向凹口36中并入一体积或空间，在该体积或空间中，襟副翼的前缘34可以在图2中所示的接口30处紧密相邻地旋转。

现在参考图3，襟翼24还能够作为副翼，并且因此作为襟副翼。因此，襟翼24还可以被不同地称为襟副翼24。然而，因为襟副翼24的展开可以涉及平移延伸，所以涉及其展开的物理结构除了需要枢转运动之外还必须适应平移运动。在示出的相关领域的结构中，襟副翼24的展开利用凸轮轨道机构42，该凸轮轨道机构42被固定在机翼10的后缘32内以提供功能性连接，该功能性连接支撑襟副翼24相对于机翼10的角运动和平移运动两者。被配置为管理在襟副翼24的展开的延伸方面期间产生的空气动力气隙的铰链板40也被耦接到凸轮轨道机构的结构，以确保期望的角度位置。

适于令人满意地适应角运动和平移运动两者的这种结构提出了许多挑战，这些挑战包括对在偶然极端载荷下诸如与湍流现象和在飞行中日常遇到的其他现象有关的载荷下，需要保证必要的自动防故障装置(fail-safe)强度和鲁棒性。因此，凸轮轨道机构42包括相对重的凸轮轨道44，该凸轮轨道44限定用于凸轮轨道辊48的路径，凸轮轨道辊48被直接固定到辊连杆46。凸轮轨道机构42的使用还有必要使用被称为“熔融”的技术，以便确保在任一轨道辊38的“卡住”事件中的安全。由于卡住是不惜一切代价需要避免的问题，所以在凸轮轨道类型的机构42中(图3)，至少两个辊连杆通常被铆接在一起，以用于适当的安全冗余。此类连杆被设计以可预见的方式失效，必然会带来额外的重量，这最好是应避免的。

因此，面对日益严格的飞行器设计需求，期望提供新颖的结构以适应襟副翼的角运动和平移运动两者，但是其中这种结构可以保持鲁棒性且重量更轻。

发明内容

根据本公开的一个方面，飞行器机翼被配置为安装到飞行器机身并且从飞行器机身延伸，机翼具有前缘和后缘。后缘包括附连的空气动力控制装置，空气动力控制装置的运动受制于输入控制器。可移动的空气动力铰链板靠近空气动力控制装置，铰链板被分离地附连到后缘，并且双臂曲柄机构被配置为将铰链板的运动直接链接到控制装置的运动。

根据本公开的另一方面，双臂曲柄机构被固定到飞行器机翼，机翼具有前缘和后缘。空气动力控制装置被附连到后缘，并且分离地附连到后缘的可移动的空气动力铰链板靠近空气动力控制装置定位。

根据本公开的另一方面，双臂曲柄机构包括多个连杆，多个连杆连续地耦接在一起，每个连杆在每个端部均具有枢转联轴器，所述每个端部被配置为经由枢转联轴器中的一个将每个连杆接合到邻近的连杆，但是不使用任何凸轮轨道或辊。因此，双臂曲柄机构被配置为将空气动力控制装置的运动链接到铰链板的运动，以便将铰链板的移动从动于后缘装置的移动。

根据本公开的另一方面，将铰链板的移动从动于后缘装置的移动的方法包括如下步骤：提供具有中心连杆的双臂曲柄机构，所述中心连杆包括中心枢转联轴器；将所述中心枢转联轴器枢转地固定到飞行器机翼后缘结构构件；提供襟翼连杆，并且安装所述襟翼连杆以从所述后缘装置延伸到所述双臂曲轴机构的中心连杆的第一端。该方法还包括提供铰链板连杆，并且连接铰链板连杆以从铰链板延伸到所述中心连杆的第二端，以及提供致动器，以枢转地移动所述双臂曲柄机构的所述连杆，并且由此控制所述铰链板的运动。

本发明可以涉及飞行器机翼，其配置为安装到飞行器机身，并且从飞行器机身延伸，该机翼可以具有前缘和后缘；附连到后缘的空气动力控制装置，以及输入控制器，其中控制装置的运动可以受制于输入控制器；靠近空气动力控制装置的可移动的空气动力铰链板，该铰链板分离地附连到后缘；双臂曲柄机构，其被配置为将铰链板的运动直接链接到控制装置的运动。双臂曲柄机构提供空气动力控制装置的直接控制和铰链板的间接控制。双臂曲柄机构可以包括中心连杆，中心连杆可枢转地连接到而不是可平移地安装到后缘，以便仅支持中心连杆相对于后缘的枢转运动。中心连杆可以具有三个连接接头，包括中心枢转联轴器，该中心枢转联轴器被中间定位在中心连杆的相对两端之间，中心枢转联轴器被安装到后缘以允许中心连杆相对于后缘的枢转运动。双臂曲柄机构还可以包括襟翼连杆和铰链板连杆，并且其中中心连杆的相对两端中的每个分别经由分离的枢转联轴器枢转地耦接到襟翼连杆和铰链板连杆的一端。空气动力控制装置可以是襟副翼。输入控制器通过致动器引起双臂曲柄机构的移动。飞行器还可以包括至少两个双臂曲柄机构。

本发明可以涉及双臂曲柄机构，其被固定到飞行器机翼，所述机翼可以具有前缘和后缘，并且可以具有附连到后缘的空气动力控制装置，和靠近空气动力控制装置的可移动空气动力铰链板，铰链板被分离地附连到后缘，其中双臂曲柄机构可以包括连续地耦接在一起的多个连杆，每个连杆在每个端部均可以具有枢转联轴器，每个端部配置为经由一个枢转联轴器将每个连杆接合到相邻连杆；其中双臂曲柄机构可以被配置为将空气动力控制装置的运动链接到铰链板的运动，以便将铰链板的移动从动于后缘装置的移动。双臂曲柄机构也可以提供空气动力控制装置的直接控制和铰链板的间接控制。双臂曲柄还可以包括中心连杆，所述中心连杆可枢转地连接到而不是可平移地安装到后缘，用于仅支持中心连杆相对于后缘的枢转运动。中心连杆可以具有三个连接接头，该三个连接接头包括中心枢转联轴器，该中心枢转联轴器被中间定位在中心连杆的相对两端之间，中心枢转联轴器被安装到后缘，以允许中心连杆相对于后缘的枢转运动。权利要求12所述的双臂曲柄机构还包括襟翼连杆和铰链板连杆，并且其中中心连杆的相对两端中的每个分别经由分离的枢转联轴器枢转耦接到襟翼连杆和铰链板连杆的一端。双臂曲柄机构还可以包括致动器，该致动器配置为将运动给予它的连杆。致动器可以被飞行器输入控制器直接控制。双臂曲柄机构还可以包括第二铰链板连杆。第二铰链板连杆可以被直接耦接到铰链板。第一铰链板连杆可以具有相对的两端，相对的两端分别耦接到中心连杆和第二铰链板连杆。

本发明可以涉及将铰链板的移动从动于后缘装置的移动的方法，该方法可以包括如下步骤：提供双臂曲轴机构，该双臂曲柄机构可以具有可包括中心枢转联轴器的中心连杆；枢转地固定中心枢转联轴器到飞行器机翼后缘；提供襟翼连杆，并且安装襟翼连杆以从后缘装置延伸到双臂曲柄机构的中心连杆的第一端；提供铰链板连杆，并且连接铰链板连杆以从铰链板延伸到中心连杆的第二端，并且提供致动器以枢转移动双臂曲柄机构的连杆，并且由此控制铰链板的运动。双臂曲柄机构可以包括第一铰链板连杆和第二铰链板连杆两者。

本文公开的特征、功能和优势可以在各种实施例中单独地实现或可以在其他实施例中组合实现，参考如下描述和附图，其细节可被更好地理解。

附图说明

图1是根据相关领域配置的商用飞行器的不完整的平面图。

图2是图1的商用飞行器的内侧副翼的不完整的正视示意图。

图3是图1的商用飞行器的内侧襟翼的横截面的不完整的立视图。

图4是根据本公开描述的实施例构造的内侧襟翼的横截面的不完整的立视图。

图5是根据本公开描述的实施例构造的相同的内侧襟翼的横截面的不完整的立视图，但是以不同位置示出。

图6是图4和图5中的相同的内侧襟翼的透视图。

图7是描绘在本公开的各种飞行器组件间的关系的流程图。

应当理解，附图不必按比例绘制，并且公开的实施例仅被示意性地说明。应当进一步理解，如下详细说明仅是示例性的，并不旨在限制应用或用途。因此，为了解释方便，虽然本公开只被描绘及描述为提出的说明性实施例，但是本公开可以在许多其他实施例中实施并且在本文中未示出或未描述的各种其他系统和环境中被实施。

具体实施方式

如下详细描述旨在提供用于执行本公开的设备和方法。本公开的实际范围由所附权利要求限定。

图4是根据本公开的一个描述的实施例构造的内侧襟翼124的横截面立视图。通过双臂曲柄机构150，内侧襟翼124(其被显示为当作为襟副翼时处于向上位置中)相对于机翼110的后缘132可相对移动。双臂曲柄机构150有效地包含一对或一系列四杆联动装置以集成襟翼124和否则可分离地移动的铰链板140的控制，因此避免了对上述相关领域的凸轮轨道机构42的需要。

继续参考图4，支撑头(同样通常且一般被称为肋)160是在襟翼124的内部空间161内的垂直取向的结构构件。通常存在安装为平行的分隔阵列的多个此类支撑头。在机翼110的描述的实施例中，每个机翼110的至少两个此类支撑头160包括整体的襟翼延伸法兰162。每个襟翼延伸法兰162均被直接耦接到单个双臂曲柄机构150。每个机翼110的两个双臂曲柄机构150、152(图6)协调操作，如本领域技术人员所理解的。因此，在此将仅描述两个机构中的一个，即双臂曲柄机构150。

襟翼延伸法兰162经由联轴器接头164耦接到底部连杆或襟翼连杆166。在连杆166的前端是联轴器接头168，联轴器接头168将连杆166枢转地固定到中心连杆170。在中心连杆的中间部位，中心连杆170被安装到安装的联轴器接头172且围绕安装的联轴器接头172旋转，联轴器接头172被固定到支撑头174，支撑头174是机翼110的后缘32的集成部件。

中心连杆170的上部联轴器接头176被配置为与上部连杆178耦接。应当明白，上部连杆178提供与铰链板140的第一间接连接。上部连杆178包括适于直接连接到铰链板连杆182(以虚像示出，由于隐藏在后缘132内的支撑结构后面)的前向联轴器接头180。如所描绘，铰链板连杆182的前向联轴器接头184提供到铰链板支撑头186(铰链板140的结构支撑构件)的直接连接。

包括所有连杆和联轴器接头(即，连接件)的描述的元件在图5中保留，其中如已经描述的，内侧襟翼124被显示为向下展开，并处于襟翼或襟副翼配置中。应当注意，中心连杆170枢转地连接到而不是可平移地安装到后缘132，以便仅支持中心连杆相对于后缘的枢转运动。为了该目的，中心连杆170具有三个连接接头，即在中心连杆一端的与襟翼连杆166共享的联轴器接头168、在中心连杆中心并且围绕该中心枢转地固定到支撑头174的安装的联轴器接头172以及与前向铰链板连杆182共享的上部联轴器接头176。

本领域技术人员将会明白，为了支持双臂曲柄机构150的运动以支撑其引起的襟翼124相对于后缘132的运动，在襟翼124和后缘132之间必须具有额外的枢转安装的连接件。虽然在此未示出该连接件，这是因为其不是直接双臂曲柄连杆系统的一部分，但是在描述的实施例中，此类连接件将被物理地大致定位在枢转联轴器接头164的下面。

现在参考图6，襟翼或襟副翼124的透视图描绘了双臂曲柄机构150连同隔开的双协作致动器200和202的使用。本领域技术人员将会明白，至少在本描述的实施例中的致动器是负责实际展开的装置，因此，襟翼124相对于后缘132的运动在其限度之间，如图4和图5所示。

图7提供了描述飞行器输入控制器190与致动器200、202的关系的流程图。在某种程度上，致动器被直接连接到双臂曲柄机构150、152，且与双臂曲柄机构150、152(在公开的实施例中每个机翼具有两个双臂曲柄机构)接合，并且因此被配置为以描述的方式移动之前描述的所有双臂曲柄连杆，对于本领域技术人员显然的是，后缘装置124的主要或直接控制旨在响应于飞行器输入控制器190，如在本文中详细描述的。在另一方面，输入控制器190被配置为经由双臂曲柄机构150、152提供铰链板140的辅助或间接控制，因此引起铰链板140的从动或随动。

最后，引起铰链板(或其他类似扰流板的结构)跟随后缘装置的运动的方法包括如下步骤：提供具有枢转地固定到飞行器机翼的后缘的结构构件的中心枢转联轴器的双臂曲柄机构，并且安装第一连杆或襟翼连杆以从襟翼延伸到双臂曲柄机构的第一端。该方法还包括利用从铰链板延伸到中心枢转联轴器的第二端的第二连杆或铰链板连杆，并且提供致动器以移动襟翼并且由此通过双臂曲柄机构的移动直接控制铰链板的运动。

本领域技术人员将意识到，描述的包括各种连杆166、170、178和182的结构可以提供许多超过描述的相关领域的凸轮轨道机构42的益处。不仅避免了凸轮轨道重量负担，也可以避免上述的熔融要求。额外的益处是减小与凸轮轨道机构相关的制造复杂度并且避免凸轮轨道机构固有的问题，包括开槽(gouging)或断裂损坏和/或结构上增加的载荷负担(例如来自凸轮轨道表面内磨损颗粒碎屑的有害累积)。

此外，本公开也可以覆盖多个额外的实施例。例如，每个连杆的长度均可以被调节以支撑各种以空气动力区分的飞行环境和/或表面几何形状，以便最小化干涉阻力系数和波阻，其中干涉阻力系数包括与蒙皮摩擦、寄生阻力和流离阻力相关的干涉阻力系数。因此，例如连杆的特定形式和形状可以被剪裁以多方面优化由铰链板控制的期望的间隙，以便飞行性能特性的管理以及飞行性能特性的优化。

Claims (10)

1.一种飞行器机翼，其配置为安装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；

附连到所述后缘的空气动力控制装置，和输入控制器，其中所述控制装置的运动受制于所述输入控制器；

可移动的空气动力铰链板，其靠近所述空气动力控制装置，所述铰链板分离地附连到所述后缘；

双臂曲柄机构，其被配置为将所述铰链板的运动直接链接到所述控制装置的运动。

2.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中所述双臂曲柄机构提供所述空气动力控制装置的直接控制和所述铰链板的间接控制。

3.根据权利要求1或2所述的飞行器机翼，其中所述双臂曲柄机构包括中心连杆，所述中心连杆可枢转地连接到而不是可平移地安装到所述后缘，以便仅支持所述中心连杆相对于所述后缘的枢转运动。

4.根据权利要求3所述的飞行器机翼，其中所述中心连杆具有三个连接接头，所述三个连接接头包括在所述中心连杆的相对两端之间中间定位的中心枢转联轴器，所述中心枢转联轴器被安装到所述后缘，以允许所述中心连杆相对于所述后缘的枢转运动。

5.根据权利要求4所述的飞行器机翼，其中所述双臂曲柄机构进一步包括襟翼连杆和铰链板连杆，并且其中所述中心连杆的所述相对两端中的每个分别经由分离的枢转联轴器枢转地耦接到所述襟翼连杆和所述铰链板连杆的一端。

6.根据权利要求1、2、3、4和5中的任何一项所述的飞行器机翼，其中所述空气动力控制装置是襟副翼。

7.根据权利要求1、2、3、4、5和6中的任何一项所述的飞行器机翼，其中所述输入控制器通过致动器引起所述双臂曲柄机构的移动。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6和7中的任何一项所述的飞行器机翼，进一步包含至少两个双臂曲柄机构。

9.一种将铰链板的移动从动于后缘装置的移动的方法，所述方法包含如下步骤：

提供具有中心连杆的双臂曲柄机构，所述中心连杆包括中心枢转联轴器；

将所述中心枢转联轴器枢转地固定到飞行器机翼后缘；

提供襟翼连杆，并且安装所述襟翼连杆以从所述后缘装置延伸到所述双臂曲轴机构的所述中心连杆的第一端；

提供铰链板连杆，并且连接所述铰链板连杆以从铰链板延伸到所述中心连杆的第二端，以及

提供致动器，以枢转地移动所述双臂曲柄机构的所述连杆，并且由此控制所述铰链板的运动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述双臂曲柄机构包括第一铰链板连杆和第二铰链板连杆。