CN107933879A - 具有副翼的飞行器机翼 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞行器机翼，该飞行器机翼包括固定翼和翼梢装置。翼梢装置能够在飞行期间使用的飞行构型与在基于地面的操作期间使用的地面构型之间移动。机翼具有与固定翼相关联的主飞行控制表面以及与翼稍装置相关联的从飞行控制表面。主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部设置成当翼梢装置处于飞行构型时在主飞行控制表面与从飞行控制表面之间提供刚性连接。使主控制表面绕控制轴线移动致使从控制表面绕控制轴线移动。接合部设置成当翼梢装置从飞行构型移动到地面构型中时使从控制表面与主控制表面断开联接。本发明还提供了包括飞行器机翼的飞行器以及使飞行器机翼的主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部断开联接和联接的方法。

Description

具有副翼的飞行器机翼

技术领域

本发明涉及飞行器机翼，该飞行器机翼包括飞行控制表面，例如副翼。更具体地但非排他地，本发明涉及包括副翼以及翼梢装置的飞行器机翼。

背景技术

存在朝向越来越大的客机发展的趋势，为此期望相应地具有大的机翼跨度(span，翼展)。然而，最大的飞行器跨度通过管理在机场周围操纵时所要求的各种间隙(比如登机口和安全滑行道使用所需的跨度和/或离地净空)的机场运行规则而被有效地限制。为了解决这个问题，已经提出了包括可移动的翼梢装置的各种布置，该翼梢装置尤其能够使跨度在地面构型中减小。例如，WO2015/150835是具有沿着倾斜切割面分离的翼梢装置和固定翼的示例，其中，翼梢装置能够绕垂直于该切割面的旋转轴线旋转。

然而，这种翼梢装置的使用意味着通常朝向机翼的端部定位的副翼必须在机翼上向内侧移动或者减小长度，因为在可移动的翼梢装置与固定翼之间存在的连接意味着常规副翼将不能被操作。这降低了副翼的有效性。

本发明的目的在于减轻上述问题。替代性地或另外地，本发明的目的在于提供一种改进的飞行器机翼。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种飞行器机翼，所述飞行器机翼包括固定翼和位于固定翼的梢部处的翼梢装置，其中，翼梢装置能够在飞行期间使用的飞行构型与在基于地面的操作期间使用的地面构型之间移动，在地面构型中，翼梢装置移动离开飞行构型，使得飞行器机翼的跨度减小，机翼还包括与固定翼相关联的主飞行控制表面以及与翼稍装置相关联的从飞行控制表面，在主飞行控制表面与从飞行控制表面之间具有接合部，其中，接合部设置成当翼梢装置处于飞行构型时在主飞行控制表面与从飞行控制表面之间提供刚性连接，并且主控制表面绕两个飞行控制表面共同的控制轴线移动，由此也致使从控制表面绕控制轴线移动，并且其中，接合部还设置成在翼梢装置从飞行构型移动到地面构型中时使从控制表面与主控制表面断开联接。

飞行控制表面可以位于机翼的后缘处。飞行控制面可以是副翼。

飞行控制表面可以位于机翼的前缘处。飞行控制表面可以是缝翼或襟翼。

主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部可以是被动接合部。在使用术语“被动接合部”的情况下，意在是指不需要任何专用的和/或主动的致动来接合/断开接合的接合部。例如，接合部可以通过使翼梢装置移动到飞行构型中而简单地接合，以及通过使翼梢装置移动到地面构型中而断开接合。

接合部可以由主飞行控制表面和从飞行控制表面上的一系列槽、突出部或者结构而形成，所述接合部在翼梢装置处于飞行构型时互相接合。当翼梢装置处于飞行构型中时，该接合部可以形成为互锁部。翼梢装置从飞行构型到地面构型的运动可以使所述一系列槽、突出部或结构断开接合。翼梢装置从飞行构型至地面构型的运动可以使互锁部断开接合。

固定翼可以包括与主飞行控制表面相关联的一个或更多个致动器。所述一个或更多个致动器可以控制主飞行控制表面的运动。主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部可以设置成在翼梢装置处于飞行构型时使得主飞行控制表面的运动驱动从飞行控制表面的运动。在这种布置中，不需要给从飞行控制表面提供独立的致动。这可以简化机翼的构造。

在已经使用术语固定翼的情况下，本领域技术人员将会理解的是，固定翼是机翼的当飞行器使用飞行器机翼被构造时意在相对于飞行器机身被固定的一部分。

翼梢装置和固定翼可以沿着穿过机翼的上表面和下表面的倾斜切割面而分离，倾斜切割面定向成与翼梢装置的旋转轴线正交。倾斜面和旋转轴线可以使得固定翼和翼梢装置在飞行构型与地面构型之间旋转时不会发生碰撞。在WO 2015/150835中示出了能够以这种方式旋转的翼梢装置的示例。

旋转轴线的取向优选地使得当翼梢装置绕轴线从飞行构型旋转至地面构型时，飞行器机翼的跨度减小。

切割面可以是倾斜的。沿着机翼的上表面从机翼的根部到切割面(即，到切割面与上表面相交的位置)的距离可以小于沿着机翼的下表面从机翼的根部到切割面(即，到切割面与下表面相交的位置)的距离。因此，切割面可以相对于固定翼产生顶切(overcut)。在其他实施方式中，沿着机翼的上表面从机翼的根部到切割面(即，到切割面与上表面相交的位置)的距离可以大于沿着机翼的下表面从机翼的根部到切割面(即，到切割面与下表面相交的位置)的距离。因此，切割面可以相对于固定翼产生底切(undercut)。沿着机翼的边缘的前缘从机翼的根部至切割面与前缘相交的位置的距离可以大于沿着机翼的后缘从机翼的根部至切割面与后缘相交的位置的距离。替代性地，沿着机翼的后缘从机翼的根部至切割面与后缘相交的位置的距离可以大于沿着机翼的前缘从机翼的根部至切割面与前缘相交的位置的距离。

主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部可以位于与倾斜切割面相同的平面中。该接合部可以构造成使得翼梢装置在飞行构型与地面构型之间的旋转可以使接合部断开联接，使得翼梢装置绕垂直于倾斜切割面的轴线旋转。翼梢装置在地面构型与飞行构型之间的旋转可以使翼梢装置与固定翼之间的接合部联接。飞行控制轴线——当翼梢装置处于飞行构型时，主飞行控制表面和从飞行控制表面可以绕飞行控制轴线旋转——与翼梢装置的旋转轴线可以设置成既不同轴也不平行。旋转轴线和飞行控制轴线位于不同的方向中允许翼梢装置与固定翼之间关于第一方向(绕飞行轴线)上的运动存在刚性连接，并且还允许翼梢装置与固定翼之间的接合部在第二方向(旋转轴线)上断开联接。

倾斜切割面优选地是使固定翼和翼梢装置分离的假想面(例如在翼的设计阶段期间产生的切割面)。应当理解的是，切割面本身不需要一定表现为贯穿机翼的深度的物理的、平面的表面。

翼梢装置的旋转轴线可以定向成与纵向方向成一定角度(即，不包括平行于或垂直于纵向方向)。该轴线优选地与横向方向成一定角度(即，不包括平行于或垂直于横向方向)。该轴线优选地与竖向方向成一定角度(即，不包括平行于或垂直于竖向方向)。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在绝对的参照系中(即，纵向为机首-机尾方向，横向为左舷-右舷方向，并且竖向为相对于地面的竖向)。纵向方向可以为翼弦方向；横向方向可以为翼展方向。在其他实施方式中，在相对于机翼的局部的参照系中可以适当地使用纵向方向、横向方向和竖向方向。例如，对于后掠翼而言，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到的距离)。替代性地或另外地，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。

翼梢装置优选地可以绕单个旋转轴线旋转。例如，翼梢装置的旋转优选地不是复合旋转(即，由绕单独轴线的多个单独旋转产生的净旋转)的结果。

该角度优选为斜角。该轴线优选地与竖向方向成小于45度的角度，并且更优选地小于25度。该轴线可以与竖向轴线成15度的角度。已经发现本发明在轴线与竖向方向成相对较小的角度的实施方式中是特别有益的，因为轴线的取向产生了浅的切割面并且因此固定翼与翼梢装置之间的接合部的面积可以相对较大。

倾斜切割面可以是主切割面。当翼梢装置处于飞行构型时，固定翼的外端部和翼梢装置的内端部可以沿着使固定翼的外表面和翼梢装置的外表面分开的接合切割线而会合。接合切割线可以包括：(i)第一长度，该第一长度通过穿过第一平面中的外表面的切割而形成，该第一平面平行于主切割面但在第一方向上从主切割面偏移；(ii)第二长度，该第二长度通过穿过第二平面中的外表面的切割而形成，该第二平面平行于主切割面但在与第一方向相反的第二方向上从主切割面偏移；以及(iii)过渡部段，接合切割线经过该过渡部段从第一长度过渡至第二长度。接合切割线可以被设置成使得当翼梢装置从飞行构型旋转至地面构型时，翼梢装置沿着过渡部段以滑动接触方式接触固定翼，但是翼梢装置沿着第一长度和第二长度与固定翼分开。已经发现这种布置的实施方式是特别有利的，因为接合部附近的薄外壳往往特别重要。

固定翼与翼梢装置之间的替代性布置包括可以绕飞行构型与地面构型之间的折叠线被致动的折叠翼梢装置。另一布置包括绕飞行构型与地面构型之间的枢转点枢转的翼梢装置。翼梢装置绕枢转点的运动可以朝向飞行器的前部或后部。

在飞行构型中，跨度可能超过机场相容性极限。在地面构型中，跨度可以减小，使得(翼梢装置处于地面构型中)跨度小于或基本上等于机场相容性极限。机场相容性极限是跨度极限(例如与建筑物、标志和其他飞行器的间隙限制有关)。相容性极限优选为登机口极限。

翼梢装置可以是翼梢延伸部；例如，翼梢装置可以是平面梢端延伸部。在其他实施方式中，翼梢装置可以包括非平面装置比如小翼或由非平面装置比如小翼构成。

在飞行构型中，翼梢装置的后缘优选地是固定翼的后缘的延续部。翼梢装置的前缘优选地是固定翼的前缘的延续部。优选地，存在从固定翼至翼梢装置的平滑的过渡。应当理解的是，即使在固定翼与翼梢装置之间的连接处具有扫掠或扭转变化的情况下也可以存在平滑的过渡。然而，在固定翼与翼梢装置之间的接合部处优选地不存在非连续部。翼梢装置的上表面和下表面可以是固定翼的上表面和下表面的延续部。

当翼梢装置处于地面构型时，包括机翼的飞行器可能不适于飞行。例如，翼梢装置在地面构型中可能在空气动力学上和/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翼梢装置不能够移动至地面构型。飞行器可以包括用于感测飞行器何时在飞行的传感器。当传感器感测到飞行器处于飞行中时，控制系统优选地布置成禁用使翼梢装置向地面构型移动的可能性的能力。

飞行器优选地是客机。客机优选地包括客舱，该客舱包括用于容置许多乘客的多排和多列座位单元。飞行器可以具有至少20、更优选至少50、并且更优选地大于50个乘客的容纳量。飞行器优选地是带动力装置的飞行器。飞行器优选地包括用于推动飞行器的发动机。飞行器可以包括安装在翼上的、并优选地在翼下的发动机。

根据本发明的第二方面，还提供了一种飞行器，该飞行器包括根据本发明的第一方面的机翼。

根据第三方面，存在一种使根据本发明的第一方面的机翼的主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部断开联接的方法，该方法包括使翼梢装置从飞行构型移动至地面构型的步骤。

根据第四方面，存在一种使根据本发明的第一方面的机翼的主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部联接的方法，该方法包括使翼梢装置从地面构型移动至飞行构型的步骤。

当然，将理解的是，关于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装置所描述的特征中的任一特征，并且反之亦然。

附图说明

现将参照示意性附图仅通过示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的客机的后掠翼的立体图，其中，机翼的翼梢装置被示出为处于飞行构型(以虚线示出)及处于地面构型(以实线示出)；

图2示出了根据本发明的第一实施方式的飞行器机翼的平面图；

图3示出了图1中所示的飞行器机翼的端部的放大视图；

图4示出了可以与本发明的实施方式一起使用的旋转翼梢机构；

图5示出了主副翼的可能的接合部的一个侧面；

图6、图7和图8示出了与本发明的实施方式一起使用的可能的副翼构型的截面图；以及

图9示出了根据本发明的实施方式的飞行器。

具体实施方式

图1示出了飞行器机翼10，该飞行器机翼10包括连接至飞行器的机身(图1中未示出)的固定翼12以及可移动的翼梢装置14。可移动的翼梢装置14可以在如由虚线所示的飞行构型与如由实线所示的地面构型之间移动。翼梢装置处于地面构型时的机翼的跨度与翼梢装置处于飞行构型时的机翼的跨度相比是减小的。

图2和图3更详细地示出了飞行器机翼10。机翼10包括从固定翼12向翼梢装置14横跨延伸的两部分副翼16。两部分副翼16包括主副翼18和从副翼20。如图2和图3所示，当处于飞行构型时，在主副翼18与从副翼20之间存在接合部22。致动器24设置成使主副翼18绕副翼铰接轴线26移动。接合部22被构造成提供刚性连接使得主副翼18绕副翼铰接轴线26的运动被传递至从副翼20，从而使从副翼20以与主副翼18相同的方式移动。这种布置有利地在固定翼12上设置了使主副翼18和从副翼20移动所需的所有致动器，从而不需要在翼梢装置14上设置这样的致动器。因此，可以简化机翼10的构造，同时仍然在翼梢装置上提供飞行控制表面。

图4更详细地示出了固定翼12与可移动的翼梢装置14之间的连接，其中，为了便于参考，移除了接合部的各种外层。可移动的翼梢装置14可以通过绕旋转轴线(示出为图5中的轴线28A)的旋转运动而在飞行构型与地面构型之间移动，该旋转轴线在翼梢装置处于飞行构型时与位于固定翼12与翼梢装置14之间的假想倾斜切割面垂直。在WO 2015/150835中示出了可以以这种方式旋转的翼梢装置的示例，该申请的内容通过参引并入本文。由于本领域技术人员将会从该早期公布文本中理解这种布置的运动学，所以为了简洁起见，这里不再重复运动学的详细说明。

图5示出了固定翼12的端面，其中，为了清楚的目的而移除了翼梢装置14。固定翼12包括具有旋转轴线28A的回转环28，当翼梢装置14在飞行构型与地面构型之间被致动时，翼梢装置14绕该旋转轴线28A移动。主副翼18包括带有接合部22的一半的端面，接合部22的一半示出为22A。接合部22A包括一系列弯曲的凸形结构，所述一系列弯曲的凸形结构形成具有与翼梢装置14的旋转轴线28A重合的中心的圆弧。从副翼20包括具有一系列对应的凹形结构(图5中未示出，但是在图7、图8和图9中示出)的接合部22B，所述一系列对应的凹形结构在翼梢装置绕轴线28A在飞行构型与地面构型之间旋转时相对于凸形结构自由移动。然而，当翼梢装置14处于飞行构型时，凸形结构和凹形结构被定向成使得主副翼18绕副翼轴线26(其不平行于翼梢装置14的轴线28A)的运动致使这些结构互锁。因此，主副翼18绕副翼轴线26的运动导致了从副翼20绕副翼轴线26的对应运动。

图6、图7和图8示出了主副翼18和从副翼20在处于飞行构型和地面构型的翼梢装置之间移动的截面图。图6示出了处于飞行构型的翼梢装置14，并且接合部22A和22B完全互锁。箭头32示出了主副翼18(并且因此从副翼20)绕副翼轴线26的容许的运动的方向。虚线34表示当翼梢装置14在飞行构型与地面构型之间移动时翼梢装置14的旋转面。图7示出了翼梢装置14朝向地面构型的初始运动。接合部22A和22B已经部分地断开联接且绕旋转轴线28A在平面34中自由移动。图8示出了处于地面构型的翼梢装置14，其中，接合部22A和22B已经完全断开联接。以简单的方式，翼梢装置14从地面构型到飞行构型的运动与上述过程相反。

尽管已参照特定实施方式对本发明进行了描述和说明，但本领域的普通技术人员将理解的是，本发明还适用于本文中没有具体说明的许多不同变型。仅作为示例，现在将对一些可能的变型进行描述。例如可以设置其他互锁布置，这些互锁布置实现了允许绕一个轴线旋转的功能、但是在绕不同轴线旋转时提供刚性联接效果。

如果在前面的描述中提到了整体或元件具有已知的、明显的或可预知的等同物，则这些等同物如同单独阐述那样结合在本文中。应当参照权利要求来确定本发明的真实范围，该范围应当解释为包括任何这样的等同物。读者还将理解的是，本发明的被描述为优选的、有利的、方便等的整体或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。此外，将理解的是，尽管这些可选的整体或特征在本发明的一些实施方式中具有可能的益处，但是这些可选的整体或特征在其他实施方式中可能并非是理想的，并且因此，在其他实施方式中可以被省去。

Claims (14)

1.一种飞行器机翼，所述飞行器机翼包括固定翼和位于所述固定翼的梢部处的翼梢装置，其中，所述翼梢装置能够在飞行期间使用的飞行构型与在基于地面的操作期间使用的地面构型之间移动，在所述地面构型中，所述翼梢装置移动离开所述飞行构型使得所述飞行器机翼的跨度减小，所述飞行器机翼还包括与所述固定翼相关联的主飞行控制表面以及与所述翼稍装置相关联的从飞行控制表面，在所述主飞行控制表面与所述从飞行控制表面之间具有接合部，其中，所述接合部设置成当所述翼梢装置处于所述飞行构型时在所述主飞行控制表面与所述从飞行控制表面之间提供刚性连接，并且所述主飞行控制表面绕两个飞行控制表面共同的控制轴线移动，由此也致使所述从飞行控制表面绕所述控制轴线移动，并且其中，所述接合部还设置成在所述翼梢装置从所述飞行构型移动到所述地面构型中时使得所述从飞行控制表面与所述主飞行控制表面断开联接。

2.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述飞行控制表面位于所述飞行器机翼的后缘处。

3.根据权利要求1或2所述的飞行器机翼，其中，所述飞行控制表面是副翼。

4.根据权利要求1所述的飞行器机翼，其中，所述飞行控制表面位于所述飞行器机翼的前缘处。

5.根据权利要求1或4所述的飞行器机翼，其中，所述飞行控制表面是缝翼或襟翼。

6.根据任一前述权利要求所述的飞行器机翼，其中，所述主飞行控制表面与所述从飞行控制表面之间的所述接合部是被动接合部。

7.根据任一前述权利要求所述的飞行器机翼，其中，所述接合部由所述主飞行控制表面和所述从飞行控制表面上的一系列槽、突出部或者结构而形成，所述一系列槽、突出部或者结构在所述翼梢装置处于所述飞行构型时互相接合。

8.根据权利要求7所述的飞行器机翼，其中，所述翼梢装置从所述飞行构型至所述地面构型的运动使所述一系列槽、突出部或结构断开接合。

9.根据任一前述权利要求所述的飞行器机翼，其中，所述固定翼能够包括与所述主飞行控制表面相关联的一个或更多个致动器。

10.根据任一前述权利要求所述的飞行器机翼，其中，所述翼梢装置和所述固定翼能够沿着穿过所述飞行器机翼的上表面和下表面的倾斜切割面而分离，所述倾斜切割面定向成与所述翼梢装置的旋转轴线正交。

11.根据权利要求10所述的飞行器机翼，其中，所述主飞行控制表面与所述从飞行控制表面之间的所述接合部位于与所述倾斜切割面相同的平面中。

12.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求1所述的飞行器机翼。

13.一种使根据权利要求1所述的飞行器机翼的主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部断开联接的方法，所述方法包括使所述翼梢装置从所述飞行构型移动至所述地面构型的步骤。

14.一种使根据权利要求1所述的飞行器机翼的主飞行控制表面与从飞行控制表面之间的接合部联接的方法，所述方法包括使所述翼梢装置从所述地面构型移动至所述飞行构型的步骤。