CN107787288B - 飞行器、接头、机翼末梢装置和飞行器机翼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器、接头、机翼末梢装置和飞行器机翼。特别地，提供一种包括折叠机翼的飞行器。飞行器包括用于在地面构型与飞行构型之间旋转期间将机翼末梢装置(3)联接至固定机翼(1)的旋转接头(15)。旋转接头包括从动件(17a)和导引件(17b)，从动件和导引件中的一者相对于机翼末梢装置固定，并且从动件和导引件中的另一者相对于固定机翼固定。从动件与导引件互锁使得载荷能够从机翼末梢装置穿过接头被传递至固定机翼，并且导引件限定围绕欧拉轴线弯曲的弧形路径。从动件被接纳在导引件中，使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。从动件和导引件可以是互锁的环。

Description

飞行器、接头、机翼末梢装置和飞行器机翼

技术领域

本发明涉及包括可折叠机翼的飞行器，并且涉及用在该飞行器上的旋转接头。

背景技术

目前的趋势是具有较高执行效率(例如，燃料消耗减少)的载客飞行器越来越大，为此需要具有相应的大的机翼跨距。然而，最大飞行器跨距被机场操作规则有效地限制，所述机场操作规则管理在机场各处操纵时所需的各种间隙(比如，用于登机口和安全滑行道的使用所需的跨距和/或离地间隙)。

在所提出的一些设计中，飞行器设置有这样的机翼：机翼可以绕以复合角度定向的轴线旋转，使得机翼的一部分被(例如，向上地或向下地且向后地或向前地)折叠以使飞行器在地面上的跨距(在与飞行器构造成用于飞行时相比)减小。然而，这种布置(这种布置的示例是格鲁曼复仇者(Grumman Avenger)飞行器上的折叠机翼)的缺点在于：这种布置倾向于需要使一系列辅助结构移动来避免机翼的内部部分与外部部分之间发生冲突。折叠机翼设计的另一个缺点更普遍地在于：机翼趋于在机翼的固定部分与折叠部分之间的接合部的附近具有有限的容积。为了将必需的内部结构(例如，翼肋、翼梁或其他支撑结构)和/或飞行器系统(例如，致动器)容置在机翼内，可能需要重新设计机翼的内部布局、局部地增大机翼的在接合部的附近的容积、并且/或者显著地限制该接合部的可能位置。

试图缓解上述问题中的至少一些问题的布置在2015年4月2日、以空中客车营运有限公司(Airbus Operations Limited)的名义提交的、申请号为PCT/GB2015/051054的PCT申请中进行了描述。该PCT申请描述了在机翼末梢装置能够相对于固定机翼于用于在飞行期间使用的飞行构型与用于在基于地面的操作期间使用的地面构型之间旋转的布置，在该地面构型中，机翼末梢装置相对于固定机翼旋转使得结构的跨距减小。机翼末梢装置能够在飞行构型与地面构型之间绕欧拉(Euler)旋转轴线旋转，并且固定机翼和机翼末梢装置沿着倾斜的切平面分开，切平面垂直于欧拉轴线定向，使得固定机翼和机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不发生冲突。

在这种布置中，已经发现，切平面的倾斜特性可能难以整合用于使机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间致动的机构。本发明试图提供解决这个问题的布置。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种包括机翼的飞行器，机翼包括固定机翼和位于固定机翼的末梢处的机翼末梢装置，机翼末梢装置能够相对于固定机翼在下述两个构型之间旋转：用于在飞行期间使用的飞行构型；以及用于在基于地面的操作期间使用的地面构型，在地面构型中，机翼末梢装置相对于固定机翼旋转使得机翼的跨距减小。机翼末梢装置能够在飞行构型与地面构型之间绕欧拉旋转轴旋转。轴线可以相对于纵向方向、横向方向和竖向方向中的所有三者成角度，纵向方向、横向方向和竖向方向全部彼此相互垂直。机翼末梢装置和固定机翼沿着穿过机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，倾斜的切平面垂直于欧拉轴线定向，使得固定机翼和机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不发生冲突。飞行器包括旋转接头，旋转接头用于在地面构型与飞行构型之间旋转期间将机翼末梢装置联接至固定机翼，旋转接头包括从动件和导引件，从动件和导引件中的一者相对于机翼末梢装置固定并且从动件和导引件中的另一者相对于固定机翼固定。从动件与导引件互锁，使得载荷可以从机翼末梢装置穿过接头被传递至固定机翼。导引件限定弧形路径，弧形路径围绕欧拉轴线弯曲并且位于距欧拉轴线的一定径向距离处。从动件和导引件设置成使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。

已经发现，这种旋转接头在机翼和机翼末梢装置由倾斜的切平面分开并且机翼末梢装置能够绕垂直于该切平面的欧拉轴线旋转的布置中是特别有益的。特别地，通过具有围绕欧拉轴线弯曲并且位于距该轴线的一定径向距离处的弧形路径，载荷(例如，弯曲力矩)可以在距欧拉轴线的该径向距离处重新作用；这可以促进有效的载荷传递。此外，导引件与从动件之间的互锁使得接头能够将载荷穿过切平面传递，同时允许从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动，以实现机翼与机翼末梢装置之间的旋转。

从动件与导引件互锁使得载荷可以从机翼末梢装置穿过接头被传递至固定机翼。互锁优选地设置成在平行于欧拉轴线的方向上具有分量的力的作用下将接头保持在一起。互锁优选地设置成在垂直于欧拉轴线的方向上具有分量的力的作用下将接头保持在一起。互锁优选地设置成在围绕与欧拉轴线垂直的轴线的力矩的作用下将接头保持在一起。然而，尽管如此，互锁设置成也允许从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。互锁优选地设置成允许从动件绕欧拉轴线旋转，使得从动件沿着由导引件限定的路径移动。因此，互锁可以设置成允许在绕欧拉轴线的力矩的作用下旋转。

飞行器优选地设置成使得在使用期间，机翼末梢装置上的至少一些航空动力学载荷和惯性载荷经由旋转接头被传递至固定机翼。因此，旋转接头可以提供一个载荷传递路径。飞行器可以包括用于提供额外的载荷传递路径(或者为了确保载荷传递是故障安全的)的其他结构。在一些实施方式中，飞行器设置成使得在使用期间，机翼末梢装置上的大部分航空动力学载荷和惯性载荷经由旋转接头被传递至固定机翼。在其他实施方式中，在使用期间，机翼末梢装置上的基本上所有的航空动力学载荷和惯性载荷可以经由旋转接头被传递至固定机翼。

从动件优选地设置成相对于导引件旋转。从动件可以设置在导引件内，使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。

原则上，弧形导引件可以包括围绕欧拉轴线间隔开的一个或更多个单独的部段(例如，圆的单独的弧)。然而，在本发明的一些实施方式中，从动件可以包括第一环。导引件可以包括第二环。第一环与第二环可以互锁，使得载荷可以从机翼末梢装置穿过接头被传递至机翼。第一环和第二环优选地是同心的并且定向成使得第一环和第二环与欧拉轴线同轴。第一环和第二环可以设置成使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，第一环相对于第二环旋转。第一环优选地接纳在第二环中，使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，第一环在第二环内旋转。从动件和导引件可以是回转环的内座圈和外座圈。

已经发现，提供从动件和导引件呈互锁环的形式的布置是有利的，因为环提供从动件与导引件之间的连续的界面。这趋于实现有效的载荷传递并且还可以使接头能够提供宽泛的移动范围(甚至可能是360度移动)。此外，在旋转接头中使用环可以使得固定机翼的端部和机翼末梢装置的端部能够(例如，利用平行于切平面的平面状结构)与元件隔绝。这是有利的，因为在旋转接头中使用环可以使致动机构与外部环境隔离(尤其是在机翼末梢装置处于地面构型中时，或者在机翼末梢装置可能暴露于恶劣环境比如暴露于除冰流体时)。

应当领会的是，环不一定必须是数学上精确的环形状。例如，环可以包括偏离这种数学形状的特征(比如形成互锁所需的那些特征)。然而，环优选地是环状的。第二环优选地限定圆形路径。

旋转接头优选地包括中空的中央部。中空的中央部优选地与欧拉轴线同心。已经发现，提供具有中空的中央部的接头是特别有益的，因为辅助元件(比如，线缆、排气件、管道等)可以经由该中空的中央部而被给送在固定机翼与机翼末梢装置之间。通过布送穿过接头的中央部，当机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时，这些辅助元件趋于经历相对较小的移动。

切平面优选地是将固定机翼与机翼末梢装置分开的概念性平面(例如，在机翼的设计阶段期间形成的切平面)。应当领会的是，切平面不一定必须表现为物理的平面状表面。固定机翼与机翼末梢装置之间的物理界面实际上可以具有一些位于切平面之外或不平行于切平面的结构。然而，这些与切平面的结构偏差优选地不足以在飞行构型与地面构型之间旋转期间引起冲突。

在本发明的一些实施方式中，机翼可以包括位于固定机翼与机翼末梢装置之间的界面。界面可以包括平行于倾斜的切平面定向的一对大致平面状结构。所述一对大致平面状结构可以包括大致平行于切平面定向的固定机翼翼肋(即，固定机翼的翼肋)。固定机翼翼肋优选地是固定机翼的最外侧翼肋。所述一对大致平面状结构可以包括大致平行于切平面定向的机翼末梢装置翼肋(即，机翼末梢装置的翼肋)。机翼末梢装置翼肋优选地是机翼末梢装置的最内侧翼肋。

旋转接头优选地跨越大致平面状结构。旋转接头优选地定向成大致平行于这些结构。

切平面是倾斜的。从机翼的根部至切平面(即，至切平面与上表面相交的位置)的沿着机翼的上表面的距离可以小于从机翼的根部至切平面(即，至切平面与下表面相交的位置)的沿着机翼的下表面的距离。因此，切平面可以相对于固定机翼形成顶切部(overcut)。在其他实施方式中，从机翼的根部至切平面(即，至切平面与上表面相交的位置)的沿着机翼的上表面的距离可以大于从机翼的根部至切平面(即，切平面与下表面相交的位置)的沿着机翼的下表面的距离。因此，切平面可以相对于固定机翼形成底切部(undercut)。

欧拉轴线的取向优选地使得当机翼末梢装置绕轴线从飞行构型旋转成地面构型时，飞行器机翼的跨距减小。旋转轴线可以与纵向方向成一定角度地(即，不包括平行于纵向方向或垂直于纵向方向)定向。轴线优选地与横向方向成一定角度(即，不包括平行于横向方向或垂直于横向方向)。轴线优选地与竖向方向成一定角度(即，不包括平行于竖向方向或垂直于竖向方向)。竖向方向、纵向方向和横向方向可以相互垂直。在一些实施方式中，纵向方向、横向方向和竖向方向可以处于绝对的参考系中(即，纵向是前-后，横向是左舷-右舷，并且竖向是竖向于地面)。纵向方向可以是翼弦方向；横向方向可以是翼展方向。在其他实施方式中，可以在机翼的局部参考系中适当地使用纵向方向、横向方向和竖向方向。例如，对于掠翼而言，纵向方向可以替代地沿着机翼的长度，并且横向方向可以沿着机翼的宽度(即，从前缘至后缘垂直于纵向方向测量的)。替代性地或附加性的，对于具有反角的机翼而言，竖向方向可以垂直于机翼的平面。

角度可以是锐角。锐角可以是正的或负的。角度可以被称为复合角度。

欧拉轴线优选地以与下述平面(即，概念性的平面状表面)成复合角度地定向：该平面包括机翼并且更优选地包括固定机翼(即，该平面通常包括机翼翼梁和固定机翼的翼肋)。

欧拉轴线优选地与竖向成小于45度的角度，并且更优选地与竖向成小于25度的角度。欧拉轴线可以与竖向轴线成15度的角度。已经发现，本发明的旋转接头在欧拉轴线与竖向成相对较小的角度的实施方式中是特别有益的，因为致动力趋于相对较小(机翼末梢装置的重量在装置被旋转时仅被提升较短的竖向距离(即，相对竖立的轴线导致相对较大分量的前后旋转而不是上下旋转))。此外，当欧拉轴线的取向导致浅的切平面时，固定机翼与机翼末梢装置之间的界面的面积可能相对较大，从而使得能够使用相对较大直径的旋转接头。较大直径的接头可能是有用的，因为较大直径的接头提供相对较大的反作用臂(等于接头的半径)来对抗载荷。

欧拉轴线垂直于切平面，因此切平面优选地是倾斜的(即，非竖向的和非水平的)平面。切表面优选地与包括纵向方向、横向方向和竖向方向的平面中的每个平面成一定角度(即，不包括平行于该平面或垂直于该平面)。

在本发明的实施方式中，机翼末梢装置能够在下述两个构型之间进行构造：(i)用于在飞行期间使用的飞行构型；(ii)用于在基于地面的操作期间使用的地面构型，在地面构型中，机翼末梢装置移动脱离飞行构型，使得飞行器机翼的跨距减小。在飞行构型中，跨距可能超出机场兼容性限制。在地面构型中，跨距可以减小，使得跨距(其中，机翼末梢装置处于地面构型)小于或大致等于机场兼容性限制。机场兼容性限制是跨距限制(例如，与对于建筑物、标志、其他飞行器的间隙约束有关)。兼容性限制优选地是门限制。

飞行器优选地包括致动器，致动器设置成使机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间致动。

致动器可以设置成驱动旋转接头的从动件，使得从动件相对于导引件旋转。致动器可以是旋转致动器。旋转致动器优选地构造成以相对较低的转速(rmp)产生相对较高的转矩。旋转致动器可以包括马达和驱动轴，驱动轴设置成由马达旋转。马达和驱动轴可以位于接头内。马达可以位于旋转接头外部，并且驱动轴可以延伸到旋转接头中。已经发现，驱动轴(并且在一些实施方式中马达也)位于旋转接头中(以驱动从动件使得从动件相对于导引件旋转)是特别有益的，因为这使得旋转接头能够与元件隔绝(但仍被驱动)。

飞行器可以包括线性致动器，线性致动器设置成使机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间致动。线性致动器可以设置成借助于偏离旋转接头的位置起作用，使得在线性致动器致动时，机翼末梢装置绕接头旋转。在这种布置中，应当领会的是，线性致动器不直接驱动从动件，而是通过在该偏离位置处施加线性力来间接地驱动从动件。线性致动器优选地沿大致在切平面内的方向或平行于切平面的方向延伸及缩回。这种布置是有益的，因为致动器的运动将在旋转平面内主要是二维的。

飞行器可以包括用于将机翼末梢装置锁定处于飞行构型的锁。锁可以用于将机翼末梢装置锁定处于地面构型。

锁可以直接作用在旋转接头上，使得从动件沿着导引件的移动得以防止。已经发现，锁直接作用在旋转接头上的布置是特别有益的，因为这使得锁定能够不依赖于固定机翼/机翼末梢装置的其他结构的相对位置(该结构可能飞行构型与地面构型之间经历相当大的相对运动)。通过直接作用在旋转接头上，机翼末梢装置例如可以使得能够被锁定处于飞行构型和地面构型两者。这会是特别有益的，因为这减小了将机翼末梢装置锁定处于两个构型中所需的部件的数目。

锁可以在远离旋转接头的位置处作用。锁可以包括锁定构件，锁定构件在锁定构型中设置成延伸跨过切平面以将机翼末梢装置锁定处于飞行构型。在解锁构型中，锁定构件可以缩回至切平面的一侧。锁定构件的延伸及缩回的方向可以大致平行于欧拉轴线(垂直于切平面)。已经发现，这种布置有助于锁定构件的相对容易的延伸/缩回，因为在锁定构件上趋于具有相对较小的载荷。

旋转接头可以设置成使得在从动件沿着导引件的移动期间，固定机翼与机翼末梢装置之间的在平行于欧拉轴线的方向上的间隔被改变。已经发现，这种布置是特别有益的，因为这种布置可以减少在旋转期间于固定机翼与机翼末梢装置之间的界面处原本可能发生的摩擦/磨损。更具体地，通过确保固定机翼与机翼末梢装置之间的间隔在旋转期间被改变，这种布置可以防止部件(比如，(机翼末梢装置和/或固定机翼上的)航空动力学密封件)在机翼末梢装置旋转时受磨损。在移动成飞行构型期间，这种布置还可以使固定机翼与机翼末梢装置之间的紧密配合能够实现(例如，当固定机翼与机翼末梢装置之间的间隔减小并且固定机翼和机翼末梢装置被拉在一起时，这种布置可以使航空动力学密封件被压缩)。

导引件可以包括倾斜表面。倾斜表面优选地(在平行于欧拉轴线的方向上)具有随着周向位置而变化的高度。接头可以设置成使得在机翼末梢装置的旋转期间，从动件沿着倾斜表面移动以改变固定机翼与机翼末梢装置的间隔。

旋转接头优选地是密封单元。这种布置是有益的，因为这种布置确保接头可以被保护免受外部环境(例如，水、除冰流体等)影响。从动件和导引件是第一环和第二环的实施方式是特别有益的，因为这种布置由于环可以形成连续的表面而趋于相对直接地密封。

机翼末梢装置可以是机翼末梢延伸部；例如，机翼末梢装置可以是平面状末梢延伸部。在其他实施方式中，机翼末梢装置可以包括非平面状装置比如小翼或者由非平面状装置比如小翼组成。在飞行构型中，机翼末梢装置的后缘优选地是固定机翼的后缘的延续部。机翼末梢装置的前缘优选地是固定机翼的前缘的延续部，使得从固定机翼至机翼末梢装置存在平顺的过渡部。应当领会的是，即使在固定机翼与机翼末梢装置之间的接合部处存在扫掠或扭曲方面的变化的情况下，仍可以存在平顺的过渡部。然而，在固定机翼与机翼末梢装置之间的接合部处优选地不存在间断部。机翼末梢装置的上表面和下表面可以是固定机翼的上表面和下表面的延续部。

当机翼末梢装置处于地面构型时，结合有机翼的飞行器可能不适于飞行。例如，处于地面构型的机翼末梢装置可能在航空动力学和/或结构上不适于飞行。飞行器优选地构造成使得在飞行期间，机翼末梢装置不能够移动成地面构型。飞行器可以包括用于感测飞行器何时处于飞行中的传感器。当传感器感测到飞行器处于飞行中时，控制系统优选地设置成使机翼末梢装置移动成地面构型的可行性丧失。

飞行器可以是任何航空器，比如有人驾驶飞行器或无人飞行器(UAV)。更优选地，飞行器是载客飞行器。载客飞行器优选地包括客舱，客舱包括用于容置多个乘客的多行和多列座椅单元。飞行器的容纳量可以为至少20个、更优选地为至少50个乘客、并且更优选地多于50个乘客。飞行器优选地是动力飞行器。飞行器优选地包括用于推进飞行器的发动机。飞行器可以包括装于机翼的并且优选地装于机翼下方的发动机。

在此，参照机翼对本发明的上述方面进行了描述。然而，原则上，本发明可以也适用于包括内部区域和外部区域(能够相对于内部区域旋转)的任何可折叠航空动力学结构。根据本发明的另外的方面，提供了本文要求保护的方法和设备，而该方法和设备涉及包括内部区域和外部区域的航空动力学结构。本文对“固定机翼”的引用同样可以适用于“内部区域”，并且本文对机翼末梢装置的引用同样可以适用于“外部区域”。

根据本发明的另一方面，提供了一种用作本文描述的接头的旋转接头。旋转接头包括从动件和导引件，从动件和导引件中的一者能够相对于机翼末梢装置固定，并且从动件和导引件中的另一者能够相对于固定机翼固定。从动件与导引件可以互锁，使得载荷可以穿过接头被传递。导引件可以限定弧形路径，弧形路径围绕旋转轴线弯曲并且位于距旋转轴线的一定径向距离处。从动件可以是能够相对于导引件旋转的。从动件可以被接纳在导引件中，使得从动件可以沿着由导引件限定的弧形路径移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种用在本发明的第一方面的飞行器上的机翼末梢装置。机翼末梢装置可以适于在飞行构型与地面构型之间绕欧拉旋转轴线旋转。机翼末梢装置可以设置成使得当机翼末梢装置安装在机翼上时，固定机翼和机翼末梢装置沿着穿过机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，倾斜的切平面垂直于欧拉轴线定向，使得固定机翼和机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不发生冲突。机翼末梢装置可以构造成附接至旋转接头，旋转接头用于在地面构型与飞行构型之间旋转期间将机翼末梢装置联接至固定机翼。旋转接头可以包括从动件和导引件，从动件和导引件中的一者能够相对于机翼末梢装置固定，并且从动件和导引件中的另一者能够相对于固定机翼固定。从动件与导引件可以互锁，使得载荷可以从机翼末梢装置穿过接头被传递至固定机翼。导引件可以限定弧形路径，弧形路径围绕欧拉轴线弯曲并且位于距欧拉轴线的一定径向距离处。从动件和导引件可以设置成使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。旋转接头可以如参照本发明的第二方面所描述的那样。

根据本发明的又一方面，提供了一种用在本发明的第一方面的飞行器上的固定机翼。机翼可以包括固定机翼，在固定机翼的末梢处可以安装可旋转的机翼末梢装置。固定机翼可以设置成使得当机翼末梢装置安装在机翼上时，固定机翼和机翼末梢装置可以沿着穿过机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，倾斜的切平面垂直于欧拉轴线定向，使得固定机翼和机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不发生冲突。固定机翼可以构造成接纳旋转接头，旋转接头用于在地面构型与飞行构型之间旋转期间将机翼末梢装置联接至固定机翼。旋转接头可以包括从动件和导引件，从动件和导引件中的一者能够相对于机翼末梢装置固定并且从动件和导引件中的另一者能够相对于固定机翼固定。从动件与导引件可以互锁，使得载荷可以从机翼末梢装置穿过接头被传递至固定机翼。导引件可以限定弧形路径，弧形路径围绕欧拉轴线弯曲并且位于距欧拉轴线的一定径向距离处。从动件和导引件可以设置成使得在地面构型与飞行构型之间旋转期间，从动件沿着由导引件限定的弧形路径移动。旋转接头可以如参照本发明的第二方面所描述的那样。

当然，应当领会的是，参照本发明的一个方面所描述的特征可以结合到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以结合参照本发明的设备所描述的任何特征，并且本发明的设备可以结合参照本发明的方法所描述的任何特征。

附图说明

现在将参照所附的示意图仅以示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在所附的示意图中：

图1a示出了根据本发明的第一实施方式的载客飞行器上的掠翼的立体图；

图1b示出了根据本发明的第一实施方式的载客飞行器的前视图；

图2相应地示出了图1a的机翼在机翼末梢装置绕欧拉轴线旋转成地面构型时的立体图；

图3是示出了本发明的第一实施方式中的旋转接头的立体剖视图；

图4是从侧面示出了本发明的第一实施方式中的旋转接头的视图；

图5是穿过第一实施方式中的旋转接头截取的截面图；

图6是示出了本发明的第二实施方式中的旋转接头的立体剖视图；

图7是在本发明的第三实施方式中使用的锁定机构；以及

图8是本发明的第四实施方式中的旋转接头的截面示意图。

具体实施方式

图1a是根据本发明的第一实施方式的飞行器2(参见图1b)上的固定机翼1和机翼末梢装置3的立体图。在第一实施方式中，机翼末梢装置3呈平面状机翼末梢延伸部的形式，但本发明也适用于其他类型的机翼末梢装置(比如，小翼)并且适用于其他可折叠航空动力学结构本身。

机翼末梢装置3能够在飞行构型(图1a)与地面构型(图2)之间移动。在飞行构型中，机翼末梢装置3的前缘5'和后缘7'是固定机翼1的前缘5和后缘7的延续部。此外，机翼末梢装置3的上表面和下表面是固定机翼1的上表面和下表面的延续部。因此，从固定机翼1至机翼末梢装置3存在平顺的过渡部。图1a中的机翼蒙皮以虚线示出，使得内部结构中的一些内部结构比如翼梁4是可见的。

机翼末梢装置3被放置处于用于飞行的飞行构型。因此，在飞行构型中，机翼末梢装置3使飞行器的跨距增大(由此提供有益的航空动力学效果，例如减小了诱导阻力的分量以及增大了升力)。原则上，在任何时候都需要保持这种较大的跨距并且简单地具有较大的固定机翼。然而，最大飞行器跨距被机场操作规则有效地限制，所述机场操作规则管理在机场各处操纵时所需的各种间隙(比如，用于登机口和安全滑行道的使用所需的跨距和/或离地间隙)。因此，在本发明的第一实施方式中，机翼末梢装置3能够移动成用于在飞行器位于地面上时使用的地面构型。

在地面构型(图2)中，机翼末梢装置3从上述飞行构型被折叠，使得机翼末梢装置3向后(向机尾)旋转以沿向下的弧扫掠。当机翼末梢装置3处于地面构型时，跨距减小并且因而飞行器2符合上述机场间隙等。

机翼末梢装置3能够绕欧拉旋转轴线11从飞行构型旋转成地面构型。在第一实施方式中，欧拉轴线11与机翼的平面成复合角度，使得轴线11延伸出固定机翼的平面(在图1a中最清楚地示出)。欧拉轴线是这样的轴线：机翼末梢装置关于该轴线的运动可以在单一旋转中进行描述。欧拉轴线11与所有三个相互正交的方向(竖向Z、翼弦方向X和翼展方向Y)成锐角地定向。

倾斜的切平面13将固定机翼1与机翼末梢装置3分开。切平面13是垂直于欧拉轴线延伸的平面，该平面在概念上将固定机翼1与机翼末梢装置3分开。由于切平面13垂直于欧拉轴线11，因此这确保了固定机翼和机翼末梢装置在机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转期间不发生冲突。

以上参照图1a至图2描述的折叠机翼布置在2015年4月2日、以空中客车营运有限公司(Airbus Operations Limited)的名义提交的、申请号为PCT/GB2015/051054的PCT中进行了描述。在这种布置中，已经发现，切平面13的倾斜特性可能难以有效地整合用于使机翼末梢装置3在飞行构型与地面构型之间致动的机构。本发明的实施方式试图提供解决该问题的布置。

现在参照图3和图4，飞行器包括旋转接头15，旋转接头15在地面构型与飞行构型之间旋转期间将机翼末梢装置联接至固定机翼1。旋转接头15包括两个环形构件17a、17b。环形构件17a、17b是同心的，并且环形构件17a、17b两者均定向成使得环形构件17a、17b与欧拉轴线11同轴。因此，相应地，环形构件17a、17b也平行于切平面13。第二环形构件17b以虚线示出并且与第一环形构件17a由支承板18分开。

第一环形构件17a安装在机翼末梢装置的最内侧翼肋19上并且平行于该最内侧翼肋19定向。该最内侧翼肋19倾斜地成角度，使得最内侧翼肋19平行于切平面13(在图3中，为了清楚起见，机翼末梢装置的最内侧翼肋的某部分未示出，由于该某部分会掩盖旋转接头15)。第二环形构件17b固定地安装在固定机翼1的最外侧翼肋21上并且平行于固定机翼1的最外侧翼肋21定向。固定机翼上的最外侧翼肋也倾斜地成角度使得最外侧翼肋平行于切平面13。因此，固定机翼1与机翼末梢装置3之间的界面包括平行且间隔开的两个翼肋19、21，所述两个翼肋19、21均平行于切平面13定向。旋转接头15跨越所述两个成角度的翼肋19、21并且与所述两个成角度的翼肋19、21平行。

接头15位于前翼梁与后翼梁20之间。

参照图5(图5是横穿接头15的直径截取的截面图)，每个环形构件17a、17b具有鹅颈状轮廓，并且第一环形构件17a被接纳在第二环形构件17b中。这种布置形成环形构件17a、17b之间的互锁，使得接头15的所述两个环形构件17a、17b不会在X方向、Y方向和Z方向上的力的作用下被分开，但仍能够使环形构件17a、17b相对于彼此旋转。

在环形构件17a、17b之间的相对旋转期间，第二环形构件17b用作导引件并且径向地约束第一环形构件17a在第二环形构件17b内的运动。就这方面而言，应当领会的是，第一环形构件17a用作从动件，并且第一环形构件17a能够移动以遵循由第二环形构件17b限定的圆形路径。

在本发明的第一实施方式中，第二环形构件17b的外径为约280mm，并且延伸跨过固定机翼翼肋21的大部分。借助于具有该相对较大的直径的接头15，圆形路径处于距欧拉轴线11相对较大的径向距离处。

已经发现，具有上述特征的旋转接头15在固定机翼1和机翼末梢装置3由倾斜的切平面13分开的布置中使用时是特别有益的。首先，通过具有围绕欧拉轴线11弯曲并且处于距该轴线11的一定径向距离处的圆形路径，载荷(例如，弯曲力矩)可以在距欧拉轴线11的该径向距离处重新作用；这可以促进有效的载荷传递。其次，导引件17b与从动件17a之间的互锁使得接头15能够有效地将载荷穿过切平面13传递，同时仍允许从动件17a沿着由导引件17b限定的弧形路径移动，使得固定机翼1与机翼末梢装置3之间的旋转得以实现。

环形构件17a、17b是中空的，并且因此旋转接头15包括从接头15的一侧延伸至另一侧的圆筒形通道23。该通道23用于将线缆(未示出)输送在固定机翼1与机翼末梢装置3之间，而不会在机翼末梢装置3在旋转时使线缆暴露于显著的扭曲或其他运动。

在本发明的第一实施方式中，飞行器还包括旋转致动器25，旋转致动器25设置成直接驱动第一环形构件17a。旋转致动器(如图4和图5中所示)包括马达27和由马达27驱动的驱动轴29。驱动轴29经由齿形结构件31联接至第一环形构件17a的内表面，使得当驱动轴29旋转时，驱动轴29绕第二环形构件17b驱动第一环形构件17a。由于第一环形构件17a固定至机翼末梢装置翼肋19，因此这转而使机翼末梢装置3在飞行构型与地面构型之间旋转。

第一实施方式中的致动结构件由于驱动轴29伸入旋转接头15内部而是特别有利的。这使得接头15以及致动器29的一部分能够与外部环境隔绝(seal)。在另一实施方式(未示出)中，驱动轴和马达两者均位于接头内部并且被密封在接头内部。

由于切平面13相对较浅，因此机翼末梢装置3的重量不会被提升得特别远，并且使机翼末梢装置3移动所需的转矩是相对恒定的(与例如钢琴式铰链折叠相比)。

已经发现，旋转致动器对于这种布置是特别有益的。在本发明的第一实施方式中，马达27能够使机翼末梢装置3在约15秒内旋转60度。

尽管本发明的第一实施方式的描述如此，但在一些实施方式中，使用线性致动器也可能是有益的。图6示出了本发明的第二实施方式，在第二实施方式中，使用线性致动器来使机翼末梢装置移动。本发明的第二实施方式中的与本发明的第一实施方式中的类似特征对应的特征用与第一实施方式中相同的附图标记示出，但是添加有前缀“1”(或者在适当的情况下，添加有前缀“10”)。

除了欧拉轴线111被朝向机翼的前缘5向前移位以外，第二实施方式与第一实施方式相同。因此，旋转接头115也被向前移位，并且在第二实施方式中，旋转接头115位于限定翼盒的边缘的翼梁120的前方。

在第二实施方式中，飞行器包括具有可延伸/可缩回杆135的线性致动器125。线性致动器125的基部以可枢转的方式固定在机翼末梢装置翼肋119上，而杆以可枢转的方式附接至固定机翼翼肋121。当杆延伸/缩回时，线性致动器125在偏离接头115和欧拉轴线111的位置处对固定机翼翼肋121施加力。因此，当致动器125延伸/缩回时，机翼末梢装置被迫使绕接头115旋转。

致动器125基本上在切平面113内延伸/缩回。因此，致动器125在机翼末梢装置被致动时仅在该平面内经历大致2D运动。

在该实施方式中，旋转接头115不被直接驱动。尽管如此，其仍在固定机翼与机翼末梢装置之间传递载荷和分配载荷的功能方面是有利的。

图7示出了本发明的第三实施方式。本发明的第三实施方式中的与本发明的第一实施方式中的类似特征对应的特征用与第一实施方式中相同的附图标记示出，但添加有前缀“2”(或者在适当的情况下，添加有前缀“20”)。除了飞行器还包括用于将机翼末梢装置203锁定处于飞行构型的锁定机构237以外，第三实施方式与第一实施方式相同。

图7是固定机翼201与机翼末梢装置203之间的界面的示意性侧视图。具体地，图7示出了相应的固定机翼/机翼末梢装置上的翼梁以及穿过翼梁的切平面213。锁定机构237包括两个冲击式(shot)螺栓239，所述两个冲击式螺栓239设置成被接纳在相应凸耳241中。当螺栓239位于凸耳241中时，螺栓239防止固定机翼201与机翼末梢装置203之间的旋转，而当螺栓缩回时(未示出)，这种旋转是允许的。

冲击式螺栓平行于欧拉轴线(垂直于切平面213)定向。由于旋转接头(在图7中不可见)设置成传递来自机翼末梢装置203的大部分惯性载荷，因此冲击式螺栓239经受最小的剪切载荷。因此，冲击式螺栓相对易于从凸耳241缩回/与凸耳241接合。因此，这种布置提供了简单且可靠的锁定机构。

图8示出了本发明的第四实施方式。本发明的第四实施方式中的与本发明的第一实施方式中的类似特征相对应的特征用与第一实施方式中相同的附图标记来示出，但添加有前缀“3”(或者在适当的情况下，添加有前缀“30”)。除了旋转接头315的内部结构的一些部分以外，第四实施方式与第一实施方式相同。

图8是示出穿过接头315的深度截取的截面的示意图。形成导引件的环形构件317b包括两个直径上相对的倾斜导引表面345。在第一环形构件在第二环形构件内的旋转期间，第一环形构件沿着这些倾斜表面移动。随着环形构件沿倾斜表面升高，环形构件之间的以及因此机翼末梢装置与固定机翼之间的(在平行于欧拉轴线的方向上)的间隔增大。已经发现，这种布置在机翼与机翼末梢由倾斜的切平面分开的布置中使用时是特别有益的，因为这可以减少在旋转期间于固定机翼与机翼末梢装置之间的界面处原本可能发生的摩擦/磨损。更具体地，通过确保固定机翼与机翼末梢装置之间的间隔被改变，这防止了机翼末梢装置和固定机翼上的航空动力学密封件(未示出)在机翼末梢装置旋转时受磨损。在移动成飞行构型(在飞行构型中，环形构件沿倾斜表面345向下移动)期间，这也使得固定机翼与机翼末梢装置之间能够紧密配合并且使得航空动力学密封件能够被压缩。

虽然已经参照特定实施方式对本发明进行了描述和说明，但是本领域的普通技术人员应当领会的是，本发明本身具有本文中未具体说明的许多不同变型。例如，外部区域不一定必须是机翼末梢装置；航空动力学结构可以不一定是机翼并且可以例如是尾翼平面的一部分或控制表面；飞行器不一定必须是载客飞行器并且可以例如是无人机(UAV)。互锁装置不一定必须由鹅颈状件形成，并且其他互锁布置是可能的；例如，接头可以呈具有能够相对于外座圈旋转的内座圈的回转环的形式。

在前面的描述中提到具有已知的、明显的或可预见的等同物的整体件或元件时，那么这些等同物如同单独列出那样被并入在本文中。应当对权利要求进行参照以确定本发明的真实范围，权利要求应该被理解为包括任何这些等同物。读者也将理解的是，被描述为优选、有利、方便等的本发明的整体件或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解的是，这样的可选的整体件或特征虽然在本发明的一些实施方案中可能是有益的，但是在其他实施方式中可能是不期望的，并且因此可以缺省。

Claims (22)

1.一种包括机翼的飞行器，所述机翼包括固定机翼和位于所述固定机翼的末梢处的机翼末梢装置，所述机翼末梢装置能够相对于所述固定机翼在下述两个构型之间旋转：

·用于在飞行期间使用的飞行构型；以及

·用于在基于地面的操作期间使用的地面构型，在所述地面构型中，所述机翼末梢装置相对于所述固定机翼旋转使得所述机翼的跨距减小，

其特征在于，所述机翼末梢装置能够在所述飞行构型与所述地面构型之间绕欧拉旋转轴线旋转，所述欧拉旋转轴线与纵向方向、横向方向和竖向方向中的所有三者成角度，所述纵向方向、所述横向方向和所述竖向方向全部彼此相互垂直，

并且其中，所述机翼末梢装置和所述固定机翼沿着穿过所述机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，所述倾斜的切平面垂直于所述欧拉旋转轴线定向，使得所述固定机翼和所述机翼末梢装置在所述飞行构型与所述地面构型之间旋转时不发生冲突，并且

其中，所述飞行器包括旋转的接头，所述旋转的接头用于在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间将所述机翼末梢装置联接至所述固定机翼，

所述旋转的接头包括从动件和导引件，所述从动件和所述导引件中的一者相对于所述机翼末梢装置固定，并且所述从动件和所述导引件中的另一者相对于所述固定机翼固定，

其中，所述从动件与所述导引件互锁，使得载荷能够从所述机翼末梢装置穿过所述接头被传递至所述固定机翼，

其中，所述导引件限定弧形路径，所述弧形路径围绕所述欧拉旋转轴线弯曲并且位于距所述欧拉旋转轴线的一定径向距离处，并且

其中，所述从动件和所述导引件设置成使得在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间，所述从动件沿着由所述导引件限定的所述弧形路径移动，

其中，所述旋转的接头设置成使得在所述从动件沿着所述导引件的移动期间，所述固定机翼与所述机翼末梢装置之间的间隔在平行于所述欧拉旋转轴线的方向上被改变，

其中，所述导引件包括倾斜表面，并且所述接头设置成使得在所述机翼末梢装置的旋转期间，所述从动件沿着所述倾斜表面移动以改变所述固定机翼与所述机翼末梢装置的所述间隔。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述从动件包括第一环，并且所述导引件包括第二环，

所述第一环与所述第二环互锁，使得载荷能够从所述机翼末梢装置穿过所述接头被传递至所述机翼，

所述第一环和所述第二环是同心的并且定向成使得所述第一环和所述第二环与所述欧拉旋转轴线同轴，

并且所述第一环和所述第二环设置成使得在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间，所述第一环相对于所述第二环旋转。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器，其中，所述机翼包括位于所述固定机翼与所述机翼末梢装置之间的界面，所述界面包括平行于所述倾斜的切平面定向的一对大致平面状结构。

4.根据权利要求3所述的飞行器，其中，所述一对大致平面状结构包括大致平行于所述切平面定向的固定机翼翼肋以及大致平行于所述切平面定向的机翼末梢装置翼肋。

5.根据权利要求3所述的飞行器，其中，所述旋转的接头跨越所述大致平面状结构并且平行于所述大致平面状结构定向。

6.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述欧拉旋转轴线与所述竖向方向成小于45度的角度。

7.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述飞行器包括致动器，所述致动器设置成使所述机翼末梢装置在所述飞行构型与所述地面构型之间致动，所述致动器设置成驱动所述旋转的接头的所述从动件使得所述从动件相对于所述导引件旋转。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其中，所述致动器是旋转致动器，所述旋转致动器包括马达和驱动轴，所述驱动轴设置成由所述马达旋转。

9.根据权利要求8所述的飞行器，其中，所述马达位于所述旋转的接头外部，并且所述驱动轴延伸到所述旋转的接头中。

10.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述飞行器包括线性致动器，所述线性致动器设置成使所述机翼末梢装置在所述飞行构型与所述地面构型之间致动，所述线性致动器设置成借助于偏离所述旋转的接头的位置作用使得在所述线性致动器致动时，所述机翼末梢装置绕所述接头旋转。

11.根据权利要求10所述的飞行器，其中，所述线性致动器沿大致平行于所述切平面的方向延伸及缩回。

12.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述飞行器设置成使得在所述飞行器的使用期间，所述机翼末梢装置上的大部分航空动力学载荷和惯性载荷经由所述旋转的接头被传递至所述固定机翼。

13.根据权利要求12所述的飞行器，其中，在所述飞行器的使用期间，所述机翼末梢装置上的基本上所有航空动力学载荷和惯性载荷经由所述旋转的接头被传递至所述固定机翼。

14.根据权利要求1或2所述的飞行器，还包括用于将所述机翼末梢装置锁定处于所述飞行构型中的锁。

15.根据权利要求14所述的飞行器，其中，所述锁直接作用在所述旋转的接头上，使得所述从动件沿着所述导引件的移动得以防止。

16.根据权利要求14所述的飞行器，其中，所述锁包括锁定构件，所述锁定构件设置成在锁定构型中延伸跨过所述切平面以将所述机翼末梢装置锁定处于所述飞行构型，并且所述锁定构件设置成在解锁构型中，所述锁定构件缩回至所述切平面的一侧。

17.根据权利要求16所述的飞行器，其中，所述锁定构件的延伸及缩回的方向大致平行于所述欧拉旋转轴线。

18.一种用在根据权利要求1至17中的任一项所述的飞行器上的旋转的接头，所述旋转的接头包括从动件和导引件，所述从动件和所述导引件中的一者能够相对于机翼末梢装置固定，并且所述从动件和所述导引件中的另一者能够相对于固定机翼固定，

其中，所述从动件与所述导引件互锁，使得载荷能够穿过所述接头被传递，

其中，所述导引件限定弧形路径，所述弧形路径围绕旋转轴线弯曲并且位于距所述旋转轴线的一定径向距离处，并且

其中，所述从动件被接纳在所述导引件中，使得所述从动件能够沿着由所述导引件限定的所述弧形路径移动，

其中，所述旋转的接头设置成使得在所述从动件沿着所述导引件的移动期间，所述固定机翼与所述机翼末梢装置之间的间隔在平行于所述欧拉旋转轴线的方向上被改变，

其中，所述导引件包括倾斜表面，并且所述接头设置成使得在所述机翼末梢装置的旋转期间，所述从动件沿着所述倾斜表面移动以改变所述固定机翼与所述机翼末梢装置的所述间隔。

19.一种用在根据权利要求1至17中的任一项所述的飞行器上的机翼末梢装置，所述机翼末梢装置适于在所述飞行构型与所述地面构型之间绕所述欧拉旋转轴线旋转，

其中，所述机翼末梢装置设置成使得当所述机翼末梢装置安装在所述机翼上时，所述固定机翼和所述机翼末梢装置沿着穿过所述机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，所述倾斜的切平面垂直于所述欧拉旋转轴线定向，使得所述固定机翼和所述机翼末梢装置在所述飞行构型与所述地面构型之间旋转时不发生冲突，并且

其中，所述机翼末梢装置构造成附接至旋转的接头，所述旋转的接头用于在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间将所述机翼末梢装置联接至所述固定机翼，

所述旋转的接头包括从动件和导引件，所述从动件和所述导引件中的一者能够相对于所述机翼末梢装置固定，并且所述从动件和所述导引件中的另一者能够相对于所述固定机翼固定，

其中，所述从动件与所述导引件互锁，使得载荷能够从所述机翼末梢装置穿过所述接头被传递至所述固定机翼，

其中，所述导引件限定弧形路径，所述弧形路径围绕所述欧拉旋转轴线弯曲并且位于距所述欧拉旋转轴线的一定径向距离处，并且

其中，所述从动件和所述导引件设置成使得在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间，所述从动件沿着由所述导引件限定的所述弧形路径移动，

其中，所述旋转的接头设置成使得在所述从动件沿着所述导引件的移动期间，所述固定机翼与所述机翼末梢装置之间的间隔在平行于所述欧拉旋转轴线的方向上被改变，

其中，所述导引件包括倾斜表面，并且所述接头设置成使得在所述机翼末梢装置的旋转期间，所述从动件沿着所述倾斜表面移动以改变所述固定机翼与所述机翼末梢装置的所述间隔。

20.根据权利要求19所述的机翼末梢装置，所述机翼末梢装置附接至根据权利要求18所述的旋转的接头。

21.一种用在根据权利要求1至17中的任一项所述的飞行器上的飞行器机翼，所述机翼包括固定机翼，在所述固定机翼的末梢处能够安装可旋转的机翼末梢装置，

其中，所述固定机翼设置成使得当所述机翼末梢装置安装在所述机翼上时，所述固定机翼和所述机翼末梢装置沿着穿过所述机翼的上表面和下表面的倾斜的切平面分开，所述倾斜的切平面垂直于所述欧拉旋转轴线定向，使得所述固定机翼和所述机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不发生冲突，并且

其中，所述固定机翼构造成接纳旋转的接头，所述旋转的接头用于在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间将所述机翼末梢装置联接至所述固定机翼，

所述旋转的接头包括从动件和导引件，所述从动件和所述导引件中的一者能够相对于所述机翼末梢装置固定，并且所述从动件和所述导引件中的另一者能够相对于所述固定机翼固定，

其中，所述从动件与所述导引件互锁，使得载荷能够从所述机翼末梢装置穿过所述接头被传递至所述固定机翼，

其中，所述导引件限定弧形路径，所述弧形路径围绕所述欧拉旋转轴线弯曲并且位于距所述欧拉旋转轴线的一定径向距离处，并且

其中，所述从动件和所述导引件设置成使得在所述地面构型与所述飞行构型之间旋转期间，所述从动件沿着由所述导引件限定的所述弧形路径移动，

其中，所述旋转的接头设置成使得在所述从动件沿着所述导引件的移动期间，所述固定机翼与所述机翼末梢装置之间的间隔在平行于所述欧拉旋转轴线的方向上被改变，

其中，所述导引件包括倾斜表面，并且所述接头设置成使得在所述机翼末梢装置的旋转期间，所述从动件沿着所述倾斜表面移动以改变所述固定机翼与所述机翼末梢装置的所述间隔。

22.根据权利要求21所述的飞行器机翼，所述机翼附接至根据权利要求18所述的旋转的接头。

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