CN108394549A - 气动控制面和相关联的后缘闭合方法 - Google Patents

气动控制面和相关联的后缘闭合方法 Download PDF

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Abstract

一种气动控制面和相关联的后缘闭合方法，该气动控制面包括：上面板，具有上面板后端部；下面板，具有下面板后端部；机械紧固件，将上面板后端部连接至下面板后端部；以及整流装置，具有整流装置前端部和整流装置后端部，其中，整流装置前端部连接至上面板或下面板，并且其中，整流装置后端部连接至上面板和下面板中的另一个。

Description

气动控制面和相关联的后缘闭合方法
技术领域
本申请涉及气动控制面，且更具体地，涉及用于气动控制面的后缘闭合(close-out)。
背景技术
包括固定翼飞机和旋翼飞机在内的飞机采用各种气动控制面，例如副翼、空气制动器、升降舵、襟翼、方向舵、缝翼、扰流器等。通过操纵一个或多个气动控制面，飞行员可以诸如在起飞、上升、下降及着陆期间控制由飞机产生的升力，以及飞机关于其俯仰、滚转和偏航轴线的方位。
例如，固定翼飞机的机翼的后缘通常包括一个或多个襟翼，并且襟翼可在收缩位置和伸展位置之间移动。在巡航时，襟翼通常保持在收缩位置。当伸展时，襟翼增加机翼的翘曲。因此，在起飞、上升、下降或着陆期间，襟翼可以是部分或完全伸展的，以增大最大升力系数并且有效地减小飞机的失速速度。
气动控制面，诸如襟翼，具有气动截面外形，该气动截面外形通常通过紧邻气动控制面的前缘和后缘两者将上蒙皮连接至下蒙皮而形成。气动控制面的前缘通常包括外圆角。因此，紧邻前缘将上蒙皮连接至下蒙皮是相对简单的过程。然而，气动控制面的后缘成锥形为薄截面，因此紧邻后缘将上蒙皮连接至下蒙皮的过程变复杂。
因此，本领域技术人员继续进行针对气动控制面的后缘闭合的研究和开发工作。
发明内容
在一个实例中，所公开的气动控制面包括：上面板，具有上面板后端部；下面板，具有下面板后端部；机械紧固件，将上面板后端部连接至下面板后端部；以及整流装置，具有整流装置前端部和整流装置后端部，其中，整流装置前端部连接至上面板或下面板，并且其中，整流装置后端部连接至上面板和下面板中的另一个。
在另一实例中，所公开的气动控制面包括：上面板，具有上面板前端部和上面板后端部，其中，上面板从上面板前端部至上面板后端部是连续的；下面板，具有下面板前端部和下面板后端部，下面板后端部包括接榫(joggle)，其中，下面板从下面板前端部至下面板后端部是连续的；多个机械紧固件，在接榫后方将上面板后端部连接至下面板后端部；以及整流装置，具有整流装置前端部和整流装置后端部，其中，整流装置前端部在接榫前方连接至下面板，并且整流装置后端部连接至上面板。
在一个实例中，所公开的气动控制面后缘闭合方法可包括以下步骤：(1)在气动控制面的下面板的下面板后端部中形成接榫；(2)在接榫后方将气动控制面的上面板的上面板后端部连接至下面板后端部；以及(3)连接整流装置使得接榫定位在整流装置与上面板之间。
所公开的气动控制面和相关联的后缘闭合方法的其他实例将从以下具体实施方式部分、附图和所附权利要求变得明显。
附图说明
图1是所公开的气动控制面的一个实例的底部/底面平面图；
图2是图1的气动控制面的横截面图；
图3是图2的气动控制面的后端部的详细横截面图；
图4是所公开的气动控制面的另一实例的后端部的横截面图；
图5是图4的气动控制面的整流装置的一部分的立体图；
图6是描绘所公开的气动控制面后缘闭合方法的一个实例的流程图；
图7是飞机制造和维护方法的流程图；以及
图8是飞机的框图。
具体实施方式
参考图1和2，所公开的气动控制面的一个实例(总体指定为10)包括上面板12、下面板14、一个或多个翼梁16、18、20(例如，后梁16、中梁18和前梁20)、多个机械紧固件22以及整流装置24。气动控制面10可包括前端部26和后端部32，其中，该前端部26可包括限定气动控制面10的前缘30的外圆角28，该后端部32限定气动控制面10的后缘34。
虽然气动控制面10被示出并描述为襟翼，但是本领域技术人员将理解，在不偏离本公开内容的范围的情况下，气动控制面10可以呈现各种配置，诸如副翼、升降舵、方向舵、缝翼、扰流器、空气制动器等。襟翼仅仅是所公开的气动控制面10的一个特定的、非限制性实例。
如图2最好示出的，气动控制面10的上面板12包括上面板前端部36和与上面板前端部36相对的上面板后端部38。上面板12从上面板前端部36至上面板后端部38可以是连续的。上面板12可以连接至翼梁16、18、20，具体地，上面板12可以连接至后梁16的上部16A，连接至中梁18的上部18A，并且连接至前梁20的上部20A。上面板12与翼梁16、18、20之间的连接可以是固定连接，并且如本领域众所周知的，可以通过机械紧固件、焊接等形成。
气动控制面10的下面板14包括下面板前端部40和与下面板前端部40相对的下面板后端部42。下面板14从下面板前端部40至下面板后端部42可以是连续的。下面板14可以连接至翼梁16、18、20，具体地，下面板14可以连接至后梁16的下部16B，连接至中梁18的下部18B，并且连接至前梁20的下部20B。下面板14与翼梁16、18、20之间的连接可以是固定连接，并且如本领域众所周知的，可以通过机械紧固件、焊接等形成。
上面板12的上面板前端部36可以紧邻外圆角28(在外圆角28处或附近)连接至下面板14的下面板前端部40。在一个构造中，上面板前端部36可以紧邻外圆角28连续地过渡到下面板前端部40中。在另一构造中，上面板前端部36可以与下面板前端部40分开，但是在接合处连接至下面板前端部40(例如，通过机械紧固件、焊接等)。
上面板12的上面板后端部38可以通过多个机械紧固件22(参见图1)连接至下面板14的下面板后端部42。如图1中所示，多个机械紧固件22可以布置成横穿气动控制面10的后端部32延伸的单排44。尽管仅使用单排机械紧固件22的选择可能是有吸引力的，但是也可以设想使用两排或更多排机械紧固件22，并且不会导致偏离本公开的范围。
各种机械紧固件22可以用于将上面板12的上面板后端部38连接至下面板14的下面板后端部42。作为一个特定的、非限制性实例，每个机械紧固件22可包括螺栓构件48和螺母构件50，如图3最好示出的。螺栓构件48可以穿过上面板12和下面板14中的对准的孔52A、52B延伸，并且可以与螺母构件50螺纹啮合。为了保持上面板12的光滑的、气动外形，上面板12中的孔52A可以限定埋头孔54，并且螺栓构件48的头部56可以装在埋头孔54中。还设想使用各种其他机械紧固件22，诸如螺钉、铆钉等。
参考图3，下面板14的下面板后端部42可包括形成在其中的接榫60。接榫60可实现下面板14的下面板后端部42的最后部分62与上面板12的上面板后端部38的接近，因此促进与机械紧固件22的连接。接榫60还可以实现下面板14的下面板后端部42的最后部分62与上面板12的上面板后端部38的最后部分64的位移(距离D)。
整流装置24可以连接至气动控制面10的后端部32，使得接榫60定位在整流装置24与上面板12之间，因此限定整流装置24、上面板12和下面板之间的体积66。机械紧固件22的螺母构件50可以接收在体积66中，同时机械紧固件22的螺栓构件48可以伸出到该体积中，以与螺母构件50螺纹啮合。
整流装置24包括整流装置前端部70和与整流装置前端部70相对的整流装置后端部72。整流装置24的整流装置前端部70可以在第一搭接接头74处连接至下面板14的下面板后端部42。第一搭接接头74可以在接榫60前方，使得接榫60定位在机械紧固件22的排44(图1)与第一搭接接头74之间。整流装置24的整流装置后端部72可以在第二搭接接头76处连接至上面板12的上面板后端部38。
可以使用各种技术将整流装置前端部70在第一搭接接头74处连接至下面板14并且将整流装置后端部72在第二搭接接头76处连接至上面板12。例如，粘合剂，诸如热固性聚合物(例如，环氧树脂系统)可以用于在第一搭接接头74和第二搭接接头76处形成连接。具体地，粘合剂的第一部分78可以在第一搭接接头74处施加在整流装置前端部70与下面板14之间，同时粘合剂的第二部分80可以在第二搭接接头76处施加在整流装置后端部72与上面板12之间。
因此，尽管下面板14中的接榫60和突出的机械紧固件22，整流装置24保持气动控制面10的后端部32的期望的气动外形。
虽然气动控制面10被示出并描述为在下面板14中具有接榫60使得整流装置前端部70连接至下面板14并且整流装置后端部72连接至上面板12，还设想其他配置。例如，可以在上面板12中形成接榫60，使得整流装置前端部70连接至上面板12并且整流装置后端部72连接至下面板14。
参考图4，所公开的气动控制面的另一实例(总体指定为100)包括上面板112、下面板114、一个或多个翼梁(图4中未示出)、多个机械紧固件122(图4仅示出一个机械紧固件122)以及整流装置124。上面板112的上面板后端部138可以通过机械紧固件122连接至下面板114的下面板后端部142。可以在形成于下面板后端部142中的接榫160后方形成连接(机械紧固件122)。
图4的气动控制面100可以与图3示出的气动控制面10相同(或者相似)，除气动控制面100的机械紧固件122有助于将整流装置124连接至气动控制面100的后端部132之外。具体地，气动控制面100的每个机械紧固件122包括与螺母构件150啮合的螺栓构件148，其中，螺母构件150连接至整流装置124。
参考图4和5，在一个特定构造中，每个螺母构件150可包括本体151和螺纹插入件153。螺母构件150的本体151可包括第一配合面155和与第一配合面155相对的第二配合面157。可以在本体151的第一配合面155中形成凹槽159，并且螺纹插入件153可以固定接收在凹槽159中。本体151的第二配合面157可以诸如利用粘合剂(例如，热固性聚合物，诸如环氧树脂系统)固定连接至整流装置124的内表面125。
因此，因为螺栓构件148与螺母构件150的螺纹插入件153螺纹啮合，所以连接至螺母构件150的整流装置124变为附接至气动控制面100的后端部132。通过将整流装置124的整流装置前端部170在第一搭接接头174处连接至下面板114的下面板后端部142并且将整流装置124的整流装置后端部172在第二搭接接头176处连接至上面板112的上面板后端部138，整流装置124可以进一步固定至气动控制面100的后端部132。
还公开了一种用于闭合气动控制面的后缘的方法。参考图6，所公开的后缘闭合方法的一个实例(总体指定为200)可以从框202处以提供具有上面板和下面板的气动控制面的步骤开始，其中，上面板包括上面板后端部，并且下面板包括下面板后端部。
在框204处，可以在下面板后端部中形成接榫。该接榫可以实现下面板的下面板后端部的最后部分与上面板的上面板后端部的接近。该接榫还可以实现下面板的下面板后端部的最后部分与上面板的上面板后端部的最后部分的位移。
在框206处，可以在接榫后方将上面板后端部连接至下面板后端部。上面板后端部与下面板后端部之间的连接可以利用机械紧固件制成。
在框208处，可以将整流装置连接为使得接榫定位在整流装置与上面板之间。在一个表达中，可以通过将粘合剂的第一部分施加在整流装置的整流装置前端部与下面板之间并且将粘合剂的第二部分施加在整流装置的整流装置后端部与上面板之间来连接整流装置。在另一表达中，可以与将上面板后端部连接至下面板后端部的步骤(框206)同时连接整流装置。
可在如图7所示的飞机制造和维护方法300以及图8所示的飞机302的背景下描述本公开的实例。在生产前期间，飞机制造和维护方法300可包括飞机302的规格和设计304以及材料采购306。在生产期间，进行飞机302的部件/子组件制造308和系统集成310。其后，飞机302可经历认证和交付312，以便投入使用314。在由客户使用时，可安排对飞机302进行日常维修和维护316，其中还可包括改造、重新配置、翻新等。
方法300的每个过程可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)实行或实施。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事企业、服务机构等。
如图8所示，通过实例方法300生产的飞机302可包括具有多个系统320和内部322的机身318。多个系统320的实例可包括推进系统324、电气系统326、液压系统328以及环境系统330中的一个或多个。可包括任何数量的其它系统。
可在飞机制造和维护方法300的一个或多个阶段期间采用公开的气动控制面和相关联的后缘闭合方法。例如，对应于部件/子组件制造308、系统集成310和/或维修和维护316的部件或子组件可通过使用所公开的气动控制面和相关联的后缘闭合方法来加工或制造。而且，例如，通过大幅加速飞机302(诸如机身318和/或内部322)的组装或降低其成本，在部件/子组件制造308和/或系统集成310期间可利用一个或多个装置实例、方法实例或其组合。类似地，在飞机302投入使用时可利用系统实例、方法实例或其组合中的一个或多个，例如但不限于维修和维护316。
此外，本公开包括根据下列项的实施方式：
1.一种气动控制面，包括：
上面板，包括上面板后端部；
下面板，包括下面板后端部；
多个机械紧固件，将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部；以及
整流装置，具有整流装置前端部和整流装置后端部，其中，所述整流装置前端部连接至所述上面板和所述下面板中的一个，并且其中，所述整流装置后端部连接至所述上面板和所述下面板中的另一个。
2.根据项1所述的气动控制面，其中，所述上面板进一步包括上面板前端部，并且其中，所述上面板从所述上面板前端部至所述上面板后端部是连续的。
3.根据项2所述的气动控制面，其中，所述下面板进一步包括下面板前端部，并且其中，所述下面板从所述下面板前端部至所述下面板后端部是连续的。
4.根据项3所述的气动控制面，其中，所述上面板前端部在外圆角处连接至所述下面板前端部。
5.根据项1所述的气动控制面，其中，所述多个机械紧固件布置成单排。
6.根据项1所述的气动控制面，其中，在所述整流装置、所述上面板和所述下面板之间限定体积，并且其中，所述多个机械紧固件伸出到所述体积中。
7.根据项6所述的气动控制面，其中，所述多个机械紧固件中的每个机械紧固件包括螺母构件和螺栓构件，并且其中，所述螺母构件接收在所述体积中。
8.根据项7所述的气动控制面，其中，所述螺母构件连接至所述整流装置。
9.根据项8所述的气动控制面，其中，所述螺母构件包括本体和接收在所述本体中的螺纹插入件，并且其中，所述螺母构件的所述本体固定连接至所述整流装置。
10.根据项1所述的气动控制面，其中，所述整流装置前端部连接至所述下面板，并且所述整流装置后端部连接至所述上面板。
11.根据项10所述的气动控制面，其中，粘合剂的第一部分将所述整流装置前端部连接至所述下面板，并且所述粘合剂的第二部分将所述整流装置后端部连接至所述上面板。
12.根据项11所述的气动控制面，其中，所述粘合剂包括热固性聚合物。
13.根据项10所述的气动控制面，其中，所述下面板进一步包括接榫。
14.根据项13所述的气动控制面，其中，所述整流装置前端部在第一搭接接头处连接至所述下面板，并且其中，所述接榫定位在所述第一搭接接头与所述多个机械紧固件之间。
15.根据项1所述的气动控制面，进一步包括连接至所述上面板和所述下面板的后梁。
16.一种气动控制面，包括：
上面板，包括上面板前端部和上面板后端部，其中，所述上面板从所述上面板前端部至所述上面板后端部是连续的；
下面板，包括下面板前端部和下面板后端部，所述下面板后端部包括接榫，其中，所述下面板从所述下面板前端部至所述下面板后端部是连续的；
多个机械紧固件，在所述接榫后部将所述上面板后端部连接至下面板后端部；以及
整流装置，具有整流装置前端部和整流装置后端部，其中，所述整流装置前端部在所述接榫前方连接至所述下面板，并且所述整流装置后端部连接至所述上面板。
17.一种用于闭合气动控制面的后缘的方法，所述气动控制面包括具有上面板后端部的上面板以及具有下面板后端部的下面板，所述方法包括：
在所述下面板后端部中形成接榫；
在所述接榫后方将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部；以及
连接整流装置使得所述接榫定位在所述整流装置与所述上面板之间。
18.根据项17所述的方法，其中，将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部包括应用机械紧固件。
19.根据项17所述的方法，其中，连接所述整流装置包括将粘合剂的第一部分施加在所述整流装置的整流装置前端部与所述下面板之间并且将所述粘合剂的第二部分施加在所述整流装置的整流装置后端部与所述上面板之间。
20.根据项17所述的方法，其中，连接所述整流装置与将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部同时执行。
在飞机的背景中描述了所公开的系统和方法；然而，本领域技术人员将容易地认识到，所公开的系统和方法可用于各种不同类型的交通工具的各种不同的部件。例如，本文描述的实例的实现方式可在包括例如直升机、客船、汽车等的任何类型的交通工具中实现。
尽管已经示出且描述了所公开的气动控制面和相关联的后缘闭合方法的各种实例，但是本领域技术人员在阅读说明书之后可以做出修改。本申请包括这样的修改，并且仅受权利要求的范围限制。

Claims (15)

1.一种气动控制面(10)，包括：
上面板(12、112)，包括上面板后端部(38，138)；
下面板(14、114)，包括下面板后端部(42，142)；
多个机械紧固件(22、122)，将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部；以及
整流装置(24、124)，具有整流装置前端部(70、170)和整流装置后端部(72、172)，其中，所述整流装置前端部连接至所述上面板和所述下面板中的一个，并且其中，所述整流装置后端部连接至所述上面板和所述下面板中的另一个。
2.根据权利要求1所述的气动控制面(10)，其中，所述上面板(12、112)进一步包括上面板前端部(36)，并且其中，所述上面板从所述上面板前端部至所述上面板后端部(38、138)是连续的。
3.根据权利要求2所述的气动控制面(10)，其中，所述下面板(14、114)进一步包括下面板前端部(40)，其中，所述下面板从所述下面板前端部至所述下面板后端部(42、142)是连续的，并且其中，所述上面板前端部(36)在外圆角(28)处连接至所述下面板前端部。
4.根据权利要求1所述的气动控制面(10)，其中，所述多个机械紧固件(22、122)布置成单排。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气动控制面(10)，其中，在所述整流装置(24、124)、所述上面板(12、112)和所述下面板(14，114)之间限定体积(66)，并且其中，所述多个机械紧固件(22、122)伸出到所述体积中。
6.根据权利要求5所述的气动控制面(10)，其中，所述多个机械紧固件中的每个机械紧固件(22、122)包括螺母构件(50、150)和螺栓构件(48、148)，其中，所述螺母构件接收在所述体积(66)中，并且其中，所述螺母构件连接至所述整流装置(24、124)。
7.根据权利要求6所述的气动控制面(10)，其中，所述螺母构件(50、150)包括本体(151)和接收在所述本体中的螺纹插入件(153)，并且其中，所述螺母构件的所述本体固定连接至所述整流装置(24、124)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的气动控制面(10)，其中，所述整流装置前端部(70、170)连接至所述下面板(14、114)并且所述整流装置后端部(72、172)连接至所述上面板(12、112)，并且其中，所述下面板进一步包括接榫(60、160)。
9.根据权利要求8所述的气动控制面(10)，其中，粘合剂的第一部分(78)将所述整流装置前端部(70、170)连接至所述下面板(14、114)并且所述粘合剂的第二部分(80)将所述整流装置后端部(72、172)连接至所述上面板(12、112)，并且其中，所述粘合剂包括热固性聚合物。
10.根据权利要求8所述的气动控制面(10)，其中，所述整流装置前端部(70、170)在第一搭接接头(74、174)处连接至所述下面板(14、114)，并且其中，所述接榫(60、160)定位在所述第一搭接接头与所述多个机械紧固件(22、122)之间。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的气动控制面(10)，进一步包括连接至所述上面板(12、112)和所述下面板(14、114)两者的后梁(16)。
12.一种用于闭合气动控制面(10)的后缘(34)的方法，所述气动控制面包括具有上面板后端部(38、138)的上面板(12、112)和具有下面板后端部(42、142)的下面板(14、114)，所述方法包括：
在所述下面板后端部中形成接榫(60、160)；
在所述接榫后方将所述上面板后端部连接至所述下面板后端部；以及
连接整流装置(24、124)使得所述接榫定位在所述整流装置与所述上面板之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述上面板后端部(38、138)连接至所述下面板后端部(42、142)包括应用机械紧固件(22、122)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，连接所述整流装置(24、124)包括将粘合剂的第一部分(78)施加在所述整流装置的整流装置前端部(70、170)与所述下面板(14、114)之间并且将所述粘合剂的第二部分(80)施加在所述整流装置的整流装置后端部(72、172)与所述上面板(12、112)之间。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，连接所述整流装置(24、124)与将所述上面板后端部(38、138)连接至所述下面板后端部(42、142)同时进行。
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