CN108791807B - 磁性密封件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于飞行器的空气动力学结构，该空气动力学结构包括具有第一磁性密封表面的第一区域，该第一区域以可运动的方式连接至具有第二磁性密封表面的第二区域。该结构能够在第一构型与第二构型之间运动，在第一构型中，第一密封表面接触第二密封表面以使得第一区域和第二区域形成连续的空气动力学表面，在第二构型中，第一密封表面与第二密封表面之间存在间隙。磁性密封表面构造成使得在第一构型中磁性密封表面之间存在磁引力。空气动力学结构构造成使得在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一区域和第二区域沿着相对于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线成1°至90°范围内的角度的方向发生相对运动。

Description

磁性密封件

技术领域

本发明涉及用于飞行器的空气动力学结构。特别地，本发明涉及包括具有如下的第一区域的空气动力学结构，该第一区域具有第一磁性密封表面并且以可运动的方式连接至具有第二磁性密封表面的第二区域。

背景技术

在飞行器中的各个点处需要密封件。一些密封件用于形成空气动力学密封——也就是说，一些密封件用于密封飞行器的空气动力学表面中的间隙(不连续部)，以减少或防止气流通过这些间隙。这些在空气动力学表面中的间隙存在于例如飞行控制表面——比如缝翼和扰流板——的边缘处。

在一些已知的飞行器设计中，将飞行器(通常是军用飞行器)的机翼中的每个机翼设计成包括外部区域，该外部区域可以在飞行构型与地面构型之间绕大致弦向的铰接线折叠。最近，已经提出了用于商业客机的折叠式翼梢装置，该折叠式翼梢装置包括外部(梢端)区域，该外部(梢端)区域通过绕大致竖向的(或略微偏离竖向的)轴线(参照飞行器的操作取向)旋转而折叠。这样的布置可以使得飞行器在处于地面上时占据相对较小的空间，但仍然具有用于飞行的相对较大的翼展。内部区域与外部区域之间的接合部在机翼的空气动力学表面中产生间隙，并且期望在机翼处于飞行构型的情况下密封该间隙，使得接合部对机翼的空气动力学性能的影响最小化。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于飞行器的空气动力学结构。该空气动力学结构包括具有第一磁性密封表面的第一区域。该第一区域以可运动的方式连接至具有第二磁性密封表面的第二区域。该空气动力学结构能够在第一构型与第二构型之间运动，在第一构型中，第一密封表面接触第二密封表面以使得第一区域和第二区域形成连续的空气动力学表面，在第二构型中，第一密封表面与第二密封表面之间存在间隙。第一磁性密封表面和第二磁性密封表面构造成使得在空气动力学结构处于第一构型时第一磁性密封表面与第二磁性密封表面之间存在磁引力。空气动力学结构构造成使得在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一区域和第二区域的相对运动沿着相对于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线成1°至90°范围内的角度的方向发生。

可选地，第一磁性密封表面和第二磁性密封表面中的至少一者由磁性密封元件形成，该磁性密封元件包括磁体和柔性安装件，该柔性安装件将磁体连接至第一区域和第二区域中的相应的一者，使得磁体能够相对于该区域至少在与磁性密封表面正交的方向上运动。可选地，磁性密封元件包括与磁性密封表面相邻的至少一个捕集特征，其中，磁性密封元件的包括在捕集特征中的表面比磁性密封表面上的任何位置都更靠近磁体的磁极。由磁性密封元件形成的磁性密封表面包括相反的长边，在该情况下可选地，磁性密封元件包括与每个长边相邻的捕集特征。可选地，第一区域和第二区域中的相应的一者包括支承结构，该支承结构构造成限制磁体平行于磁性密封表面的运动。支承结构可以包括通道，在该情况下可选地，磁性密封元件至少部分地容纳在通道内。可选地，磁体包括柔性带状磁体，该柔性带状磁体具有在带的一个长边缘处的北极和在带的相反的长边缘处的南极。

可选地，在第一构型中，第一磁性密封表面和第二磁性密封表面大致垂直于连续的空气动力学表面。

可选地，第一磁性密封表面和第二磁性密封表面中的至少一者包括抗摩擦材料。

可选地，第一磁性密封表面和第二磁性密封表面构造成使得当第一磁性密封表面与第二磁性密封表面之间的距离大于预先选定的值时，在第一磁性密封表面与第二磁性密封表面之间的磁力是可忽略的。预先选定的值可以在3mm至10mm的范围内。

可选地，第一区域包括飞行器机翼的根部部段，并且第二区域包括飞行器机翼的梢端部段，该梢端部段能够相对于根部部段旋转。在这样的情况下，可选地，在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一区域和第二区域的相对运动沿着相对于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线成1°至60°范围内的角度的方向发生。

可选地，第一区域包括飞行器机翼，并且第二区域包括缝翼、副翼、扰流板和襟翼中的一者。在这样的情况下，可选地，在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一密封表面和第二密封表面的相对运动沿着大致垂直于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线的方向发生。

根据本发明的第二方面，还提供了一种包括根据第一方面的空气动力学结构的飞行器。

附图说明

现在将参照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1a是处于第一构型的根据本发明的示例性空气动力学结构的示意性立体图；

图1b是处于第二构型的图1a的示例性空气动力学结构的示意性立体图；

图2是根据本发明的另一示例性空气动力学结构的示意图；

图3a和图3b是穿过处于密封元件的两种不同构型的根据本发明的示例性空气动力学结构的示例磁性密封元件的一部分的截面图；

图4a是穿过根据本发明的示例性空气动力学结构的另一示例性区域的一部分的截面图；

图4b是由图4a的示例性区域产生的磁场的示意图；

图5a和图5b是示例性飞行器折叠式翼梢的示意图；

图5c是穿过图5b的示例性折叠式翼梢的示例性接头的一部分的截面图；

图5d是穿过图5b的示例性折叠式翼梢的另一示例性接头的一部分的截面图；

图6是示例性飞行器扰流板布置的一部分的示意图；

图7是示例性飞行器缝翼布置的一部分的示意图；以及

图8是包括根据本发明的空气动力学结构的示例性飞行器的示意图。

具体实施方式

下面描述的示例涉及一种用于飞行器的空气动力学结构。如本文中所使用的，术语“空气动力学结构”意在是指如下的任何结构，该结构具有在飞行期间暴露于气流的表面，使得该结构(并且特别是该表面)的性质将会影响包括有该结构的飞行器的空气动力学性能。空气动力学结构的空气动力学表面通常可以构造成在飞行期间尽可能地产生和/或保持期望的气流特性(例如层流)。

下面描述的每个示例性空气动力学结构均包括具有第一磁性密封表面的第一区域，该具有第一磁性密封表面的第一区域以可运动的方式连接至具有第二磁性密封表面的第二区域。在每个示例中，空气动力学结构能够在第一构型与第二构型之间运动，在第一构型中，第一密封表面接触第二密封表面，使得第一区域和第二区域形成连续的空气动力学表面，在第二构型中，第一密封表面与第二密封表面之间存在间隙。第一磁性密封表面和第二磁性密封表面构造成使得在空气动力学结构处于第一构型时，第一磁性密封表面与第二磁性密封表面之间存在磁引力。应当注意的是，在每个示例中，空气动力学结构均构造成使得在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一区域和第二区域的相对运动沿着相对于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线成1°至90°的角度的方向发生。

在一些(但不一定是全部)示例中，第一密封区域和第二密封区域的相对运动可以沿着相对于由第一区域和第二区域形成的空气动力学表面的至少部分不在同一平面上的方向发生。应当理解的是，当飞行器空气动力学表面以整体考虑时，所述飞行器空气动力学表面通常不是平面的。然而，对于表面上的任何给定点，都可以限定垂直于该点处的表面法线的切面。为了本说明书的目的，表面的一部分的平面可以被认为是包括在该部分中的任何点的切面。

如本文中所使用的，术语“密封表面”意在是指第一结构区域上的表面或与第一结构区域相关联的表面，该密封表面与位于第二结构区域上的或与第二结构区域相关联的相对表面相接触，以密封第一结构区域与第二结构区域之间的间隙。可以预期的是，第一结构区域和第二结构区域布置成用于在正常操作期间的发生明显的相对运动，使得需要密封表面重复地分开并重新接合。密封表面可以大致垂直于由第一结构区域和第二结构区域形成的空气动力学表面。为了实现密封表面之间的良好接触(并因此实现良好的密封)，通常，相对的一对密封表面将至少在空气动力学结构的密封构型中彼此平行。

对于许多应用来说，空气动力学密封件必须适应被密封的间隙的两侧上的两个结构区域之间的一些相对运动，并且潜在地还在保持密封的同时适应显著的压力载荷。常规的密封件通过使密封件在标称密封状态下变形(例如，包括在标称密封状态下压靠相对的密封元件或结构的一个或更多个可变形的密封元件的密封件)和/或几何干涉(例如，包括在标称状态下与相对的密封元件或结构重叠或以其他方式与相对的密封元件或结构发生干涉的密封元件的密封件)来解决这些需求。

然而，这些常规解决方案对于如下的结构区域之间的密封间隙而言可能是有问题的，所述结构区域构造成用于沿着相对于由结构区域形成的空气动力学表面不在同一表面上的方向发生相对运动(例如，结构区域构造成用于以使得密封表面的相对运动沿着相对于第一密封表面的法线和/或第二密封表面的法线成1°至90°的角度的方向发生的方式进行相对运动)。这是因为在分离过程期间当第一结构区域和第二结构区域彼此远离时，密封元件必需的可压缩/可变形的性质导致密封元件扩展。相反地，当第一结构区域和第二结构区域朝向彼此移回时，扩展的密封元件将在运动完成之前进行接触。在密封表面没有沿着共同的法线彼此接近的情况下，密封元件可能会彼此碰撞和/或与结构区域碰撞，并且因此偏离正确的密封位置。这可能导致差的密封效果并导致对密封元件和/或结构区域的损坏。

本文中描述的示例有利地提供了用于在两个结构区域之间产生空气动力学密封件的解决方案，所述两个结构区域构造成沿着相对于至少一个密封表面的表面法线成角度的方向相对于彼此运动。在结构区域处于密封构型的情况下，通过利用磁力保持两个相对的密封表面进行接触来实现该优点，如下面将更详细解释的。

图1a和图1b示出了用于飞行器的空气动力学结构1。空气动力学结构1在图1a中以第一(密封)构型示出，并且在图1b中以第二(未密封或分离)构型示出。空气动力学结构1包括具有第一磁性密封表面111的第一区域11和具有第二磁性密封表面121的第二区域12。第一区域11通过任何合适的机构(未示出)——比如铰链、回转环、支承件、致动器等——以可运动的方式连接至第二区域12。在第一构型中，第一密封表面111接触第二密封表面121，使得第一区域11和第二区域12形成连续的空气动力学表面(如图1a中示出的顶表面)。空气动力结构1能够在第一构型与第二构型之间运动，在第二构型中，第一密封表面111与第二密封表面121之间存在间隙。

空气动力学结构1可以是包括相对可运动的区域的任何结构，这些相对可运动的区域相互配合以形成飞行器的空气动力学表面的一部分。例如，空气动力学结构可以是机翼或机翼的一部分。如果空气动力学结构是机翼，则第一区域可以包括机翼的外侧(梢端)部分，并且第二区域可以包括机翼的内侧(根部)部分。替代性地，第一区域可以包括高升力装置比如扰流板或缝翼，并且第二区域可以包括机翼的结构部分(例如，翼盒、固定的前缘或固定的后缘)。在一些示例中，空气动力学结构可以是竖向稳定器(的至少部分)或水平稳定器(水平尾翼)(的至少部分)。

空气动力学结构1构造成使得在第一构型与第二构型之间的运动期间，第一区域11和第二区域12的相对运动沿方向A发生，该方向A与第一密封表面111的法线N成1°至90°范围内的角度θ。应当理解的是，在空气动力学结构1处于第一构型时，N也是第二密封表面121的法线，这是因为第一密封表面111和第二密封表面121在第一构型中平行且相邻。第一区域和第二区域的相对运动可以被认为是第一区域上的给定位置和第二区域上的给定位置的相对运动。在示出的示例中，(由箭头的头端和尾端连接的位置——所述位置为在第一密封表面111和第二密封表面121上的相应位置——之间的)相对运动的方向A对于在第一构型与第二构型之间运动的整个持续时间而言是恒定的，并且θ约为45°。然而，相对运动的方向(并且因此θ的值)在第一构型与第二构型之间的运动过程中发生改变的其他示例是可能的。在这样的示例中，在第一构型与第二构型之间的运动的至少一部分期间，θ在1°至90°的范围内。在一些示例中，不同的位置对(即，包括第一区域上的位置和第二区域上的位置的对)可以与不同的相对运动方向和/或距离相关联。在这样的示例中，在第一构型与第二构型之间的运动的至少一部分期间，至少一对位置将经历沿角度θ的方向的相对运动。

在示出的示例中，第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121中的每一者均大致垂直于空气动力学表面。以嵌接的方式使第一磁性密封表面111与空气动力学表面成锐角并且第二磁性密封表面121与空气动力学表面成钝角、或者第一磁性密封表面111与空气动力学表面成钝角并且第二磁性密封表面121与空气动力学表面成锐角的其他示例是可能的。在示出的示例中，第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121中的每一者均是大致平面的。第一磁性密封表面和第二磁性密封表面是弯曲的(例如下面描述的图5a和图5b的折叠式机翼)其他示例是可能的。如果第一磁性密封表面和第二磁性密封表面不是平面的，则第一磁性密封表面和第二磁性密封表面应该相应地成形，使得两个磁性密封表面之间在处于空气动力学结构1的第一构型中时在每个磁性密封表面的大致整个区域上均实现接触。在一些示例中，磁性密封表面111、121中的一者或两者包括抗摩擦材料。例如，磁性密封表面111、121中的一者或两者可以由抗摩擦材料形成，或者可以涂覆有抗摩擦材料。可以使用任何合适的抗摩擦材料，比如PTFE。当空气动力学结构1处于第一构型时，减小磁性密封表面111、121之间的摩擦促进磁性密封表面111、121的相对滑动运动。允许磁性密封表面111、121的滑动可以有利地提高密封表面在空气动力学结构1处于第一构型的的操作期间适应第一区域11与第二区域12之间的相对运动的能力。

第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121构造成使得当空气动力学结构1处于第一构型时，第一磁性密封表面111与第二磁性密封表面121之间存在磁引力(由图1a中的块箭头(block arrow)表示)。在一些示例中，第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121构造成使得当第一磁性密封表面与第二磁性密封表面之间的距离大于预先选定的值时，第一磁性密封表面111与第二磁性密封表面121之间的磁力是可忽略的。预先选定的值可以至少为3mm。预先选定的值可以例如在3mm至10mm的范围内。将第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121构造成使得在第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121分开超过特定距离时第一磁性密封表面111与第二磁性密封表面121之间的磁力是可忽略的，从而可以有利地确保第一磁性密封表面111和第二磁性密封表面121在空气动力学结构1从第二构型运动至第一构型的运动期间保持分开，直到空气动力学结构1处于(或非常接近于)第一构型为止。由此，减少或避免了密封表面碰撞的风险。磁力可以由任何合适的机构——例如由包括在第一区域11和/或第二区域12中的磁体——产生。

图2示出了示例性空气动力学结构2，该空气动力学结构2包括一对磁性密封元件212、222，所述一对磁性密封元件212、222构造成在它们之间产生磁引力。空气动力学结构2包括第一区域21、第二区域22、第一磁性密封表面211以及第二磁性密封表面221，该空气动力学结构2可以具有与上述空气动力学结构1的相应部件相同的特征。

第一磁性密封表面211由第一磁性密封元件212形成。第一磁性密封元件212包括第一磁体214和将第一磁体214连接至第一区域21第一柔性安装件213。在图2的示例中，第二磁性密封表面221类似地由第二磁性密封元件222形成，该第二磁性密封元件222包括第二磁体224和将第二磁体224连接至第二区域22的第二柔性安装件223。也可能有第一磁性密封元件212和第二磁性密封元件中的一者不包括磁体，而是包括铁磁部件的其他示例。

第一磁体214包括棒状磁体。在特定示例中，第一磁体214包括柔性带状磁体，该柔性带状磁体具有在带的一个长边缘处的北极和在带的相反的长边缘处的南极(如图2所示，磁体的长边缘垂直于页面平面)。第二磁体224具有与第一磁体214相同的特征，但是相对于第一磁体214的磁极以相反的方式定向。特别地，当磁性密封表面211、221接触时，第一磁体214的北极边缘与第二磁体224的南极边缘相邻，并且第一磁体214的南极边缘与第二磁体224的北极边缘相邻。为了确保磁性密封表面211与磁性密封表面221之间的磁力为吸引力而不是排斥力，这种相反的布置是必需的。

第一磁体214和第二磁体224的磁性(例如材料、剩余感应、最大工作温度等)被选择为使得在空气动力学结构2处于第一构型时、在空气动力学结构的操作期间(例如，在包括有空气动力学结构的飞行器的飞行期间)通常预期所处于的条件下能够保持第一磁性密封表面211与第二磁性密封表面221之间的接触。这种条件可以包括第一区域21和第二区域22沿着任何方向的相对运动，和/或穿过由第一密封表面211和第二密封表面221密封的间隙的压差。第一磁体214和第二磁体224的磁性可以被选择为使得第一密封表面211与第二密封表面221之间的磁引力足够低以当空气动力学结构处于第一构型时允许第一密封表面211和第二密封表面221的相对滑动运动。

第一柔性安装件213构造成使得第一磁体214能够至少在与第一磁性密封表面211正交的方向上相对于第一区域21运动。这可以例如通过由能够在与第一磁性密封表面211正交的方向上压缩和延伸的材料形成第一柔性安装件213来实现。替代性地或另外地，第一柔性安装件213可以以如下方式附接至第一区域21：该方式允许第一柔性安装件213与第一区域21之间发生相对运动，至少是沿与第一磁性密封表面211正交的方向发生相对运动。第一柔性安装件213可以构造成允许第一柔性安装件213与第一区域21之间发生选定量的相对运动。下面参考图3a和图3b对允许第一柔性安装件与第一区域之间发生相对运动的附接的特定示例进行描述。

第一柔性安装件213可以以任何合适的方式固定至第一磁体214。例如，第一柔性安装件213可以包括容纳/保持第一磁体214的腔或其他保持结构。第一柔性安装件213可以部分地或完全地包围/封围第一磁体214。第一柔性安装件213可以由任何合适的材料比如塑料材料形成。第二柔性安装件223具有与第一柔性安装件213相同的特征。第一柔性安装件213可以以任何合适的方式固定至第一区域21。例如，第一柔性安装件213可以包括构造成与第一区域21上的相应结构相接合的结构。替代性地或另外地，第一柔性安装件213可以粘结至第一区域21，和/或可以使用紧固件固定至第一区域21。

在一些示例中，第一磁性密封元件212构造成使得第一磁体214在除了与第一磁性密封表面211正交的方向之外的方向上的运动被限制或者基本上被阻止。这可以例如通过在第一区域11上设置支承结构来实现，该支承结构构造成限制第一磁体214平行于第一磁性密封表面211的运动。第二磁性密封元件222可以以类似的方式构造成使得第二磁体224在除了与第二磁性密封表面221正交的方向之外的方向上的运动被限制或者基本上被阻止。下面参照图3a和图3b对构造成限制磁体在除了与磁性密封表面正交的方向之外的方向上的运动的磁性密封元件的特定示例进行描述。

图3a和图3b示出了示例性磁性密封元件322，该磁性密封元件322可以是空气动力学结构2的第一磁性密封元件212或第二磁性密封元件222中的任一者。图3a示出了处于缩回构型的磁性密封元件322，并且图3b了示出处于伸出构型的磁性密封元件322。磁性密封元件322包括磁体324和将磁体324连接至空气动力学结构(例如示例性空气动力学结构1或示例性空气动力学结构2)的区域32的柔性安装件325。磁体324可以具有图2的示例性磁体214、224的任何特征。柔性安装件325包括与磁体324接合的第一部分325a和与区域32接合的第二部分325b。柔性安装件的第一部分325a完全包围磁体324。因此，柔性安装件325的外表面形成磁性密封表面321，该磁性密封表面321构造成接触相对的磁性密封元件(未示出)的相应磁性密封表面。柔性安装件的第二部分325b包括突出部，该突出部构造成容纳于形成在区域32中的相应凹部内。柔性安装件的第一部分325a和第二部分325b由任何合适的柔性材料比如塑料材料一体地形成。

突出部和凹部构造成使得突出部牢固地保持在凹部内，同时允许第一部分325a与区域32之间在与磁性密封表面321正交的方向上发生一些相对运动。具体地，允许第一部分325a(以及因此磁体324)和区域32在图3a中示出的缩回构型与图3b中示出的伸出构型之间运动。这通过包括柔性保持结构的突出部来实现，该柔性保持结构偏置成弯曲构型，但是可以响应于将第一部分325a拉离区域32的力而被迫形成直的构型。因此，在没有这种力的情况下，第一部分325a保持抵接区域32，但是可以远离区域32向外运动小距离d。该距离的大小由柔性保持结构的构型决定，并且可以在1mm至5mm的范围内。允许与磁性密封表面正交的小程度的运动有利地有助于保持空气动力学结构的区域32与相应区域之间的相对分开运动——例如可能由飞行期间的机翼弯曲而引起的分开运动——的面中的密封。将磁性密封元件322偏置到缩回构型中有利地减小或避免了在包含有磁性密封元件322的空气动力学结构从第二(未密封)构型运动至第一(密封)构的运动期间磁性密封元件322与相对的磁性密封元件相碰撞的风险。

磁性密封元件322构造成使得磁体324在除了与磁性密封表面311正交的方向之外的方向上的运动受到限制。具体地，区域32包括呈通道形式的支承结构，并且磁性密封元件322被容纳在通道内。在缩回构型中，磁性密封元件322几乎完全容纳在通道内，而在伸出构型中，磁性密封元件322从通道突出。通道的侧壁限制磁性密封元件322的运动，并且特别地限制第一部分325a(并且因此磁性密封表面321)在除了与磁性密封表面321正交的方向之外的所有方向上的运动。在除了与磁性密封表面正交的方向之外的方向上的运动的受限程度是由通道的宽度与磁性密封元件322的高度(相对于图3a和图3b中示出的取向)之间的差异来确定的。有利地，设置限制磁性密封元件的运动的支承结构可以使得包括在该密封元件中的柔性安装件比没有支承结构时更挠性更大。挠性更大的安装件可以减小密封元件的重量，并且还可以减小由密封元件施加至空气动力学结构的载荷。

在飞行器环境中，通常存在例如由周围部件的磨损而产生的大量铁磁颗粒。可以预期的是，这些铁磁颗粒将被吸引至根据本发明的空气动力学结构的第一磁性密封表面和第二磁性密封表面，并且这些铁磁颗粒将积聚在这些表面上。这种颗粒的积聚可能会导致对磁性密封表面的损坏和/或降低密封效果。图4a和图4b示出了示例性磁性密封元件422，该磁性密封元件422构造成减少或防止铁磁颗粒在磁性密封元件的磁性密封表面421上的积聚。

示例性磁性密封元件422包括磁体424、将磁体424连接至空气动力学结构(例如示例性空气动力学结构1或示例性空气动力学结构2)的区域42的柔性安装件425以及磁性密封表面421。除非在以下描述中另有明确说明，否则磁性密封元件422的特征可以与图3a和图3b的示例性磁性密封元件322的特征相同。

磁性密封元件422包括与磁性密封表面421相邻的至少一个捕集特征426。图4b示出了由磁体424产生的磁场。捕集特征426构造成使得磁性密封元件422的包括在捕集特征426中的表面比磁性密封表面421上的任何位置都更靠近磁体424的磁极。因此，捕集特征的表面处的磁场强度比比磁性密封表面421上的任何位置处的磁场强度都更强(即，磁通量更密集)。被吸引至磁性密封元件422的铁磁颗粒将倾向于朝向磁通量最密集(即，磁场最强)的位置迁移，并因此将最终进入捕集特征426。捕集特征426的形状为使得铁磁颗粒一旦进入捕集特征426中就不太可能或不能进一步迁移。可以预期的是，一旦铁磁颗粒被捕获在捕集特征426中，随着时间推移，铁磁颗粒将被腐蚀、去磁并且冲走而无需执行任何特定的维护或清洁干预。

优选地，对于磁体424的每个磁极均设置捕集特征426。在具体示出的示例中，磁性密封元件422对于每个磁极而言均包括两个捕集特征426。具体地，由磁性密封元件422形成的磁性密封表面421包括相反的长边，并且磁性密封元件422包括与每个长边相邻的捕集特征426。磁性密封元件还包括与磁性密封表面421的长边相反(相对于磁性密封表面法线方向)的一对相反的长边。这些长边中的每个长边也包括捕集特征426。

图5a是飞行器的示例性空气动力学结构的立体俯视图(相对于飞行器的操作取向)。空气动力学结构包括第一区域和能够相对于第一区域旋转的第二区域。在所示的示例中，空气动力学结构是可折叠的飞行器机翼5，第一区域包括机翼的根部部段52，并且第二区域包括机翼的梢端部段51。梢端部段51能够相对于根部部段52绕轴线X旋转。可折叠飞行器机翼5可以包括根据以上关于图1至图4b所描述的任何示例的空气动力学结构。

梢端部段51能够在完全伸展位置(在图8中以实线示出)与至少一个折叠位置(在图5中以虚线示出)之间运动。轴线X相对于“机翼”竖向线成12°至15°的角度。“机翼”竖向线是指垂直于翼盒的局部重心轴线的轴线。机翼竖向轴线从整体飞行器竖向轴线偏离局部反角，这是由在一组给定载荷的条件下(例如1g巡航形状、地面形状等)所设计的机翼形状(即夹具形状)和机翼弯曲曲率来确定的。将可折叠飞行器机翼5构造成使得梢端部段51和根部部段52能够绕与机翼竖向轴线成一定角度的轴线相对旋转，使得梢端部段51和根部部段52能够在可折叠飞行器机翼5的折叠构型与伸展构型之间运动时相对于彼此运动而不发生碰撞。

图5b更详细地示出了示例性可折叠飞行器机翼5的接合部部分。在图5b中仅可看到接合部58的上部部分。接合部58的上部部分具有三个不同的部段a、b和c，所述三个不同的部段a、b和c在飞行器可折叠机翼5的折叠/伸展运动期间经历不同类型的相对运动。接合部58的前缘接合部部段a包括两个相对的密封表面(一个密封表面在梢端部段51上并且一个密封表面在根部部段52上)，所述两个相对的密封表面是穿过可折叠机翼5的空气动力学轮廓的横截面。在折叠/伸展运动期间，前缘接合部部段a的密封表面沿着与一个密封表面的表面法线大致平行的方向经历相对运动。密封元件的碰撞对于该接合部部段而言不是重要的问题，并且因此常规的压缩密封布置可以被用于密封前缘接合部部段a。在图5b中不可见的接合部58的下部部分具有与上部部分相同的总体构型。也就是说，接合部58的下部部分也包括三个不同的部段a、b和c，所述三个不同的部段a、b和c具有与接合部58上部部分的部段a、b和c等同的特征。

接合部58的中央接合部部段b呈螺旋形形状并且包括在根部部段52上的凹形密封表面和在梢端部段51上的相对的凸形密封表面。中央接合部部段密封表面中的每一者均在紧邻中央接合部部段b的区域中大致垂直于可折叠机翼5的空气动力学表面。在可折叠机翼5的折叠/伸展运动期间，中央密封表面将同时经历相对的旋转运动、相对的翼展方向的分开运动(由于中央接合部部段b的螺旋形状)和相对的竖向分开运动(由于旋转轴线X与机翼竖向轴线成角度)。中央密封表面上的任何给定位置对的在可折叠机翼5在折叠构型与伸展构型之间的运动期间的总体相对运动(该总体相对运动是上面列出的成分的总和)沿着相对于空气动力学表面的平面成1°至60°范围内的角度的方向发生。中央密封表面可以包括具有上述示例性磁性密封表面中的任一者的特征的第一磁性密封表面和第二磁性密封表面。因此，可折叠机翼5的包括中央接合部部段b的部分可以被认为是根据本发明的空气动力学结构。

接合部58的后缘接合部部段c包括两个相对的密封表面(一个密封表面在梢端部段51上并且一个密封表面在根部部段52上)。在可折叠机翼5的折叠/伸展运动期间，梢端部段51的后缘区域越过根部部段52的后缘区域，并且后缘密封表面上的相应位置对将经历与朝向中央接合部部段b的后缘端部定位的位置对所经历的相对运动相类似的相对运动。后缘密封表面上的任何给定位置对在可折叠机翼5在折叠构型与伸展构型之间的运动期间的总体相对运动沿着相对于空气动力学表面的平面成1°至60°范围内的角度的方向发生。后缘密封表面可以包括具有上述示例性磁性密封表面中的任一者的特征的第一磁性密封表面和第二磁性密封表面。因此，可折叠机翼5的包括后缘接合部部段c的部分可以被认为是根据本发明的空气动力学结构。可以设想后缘接合部部段c由不同(例如非磁性)类型的密封件密封或未被密封的其他示例。后缘密封表面的各种布置是可能的。图5c和图5d示出了用于密封后缘接合部部段c的两个可选的密封表面布置。

图5c是穿过可折叠机翼5的上部蒙皮的一部分的截面，该截面包括接合部58的上部部分的后缘部段c。可折叠机翼5还包括下部蒙皮，该下部蒙皮具有与后缘接合部部段c相同类型的相应的后缘接合部部段。下面描述的上部后缘接合部部段c的特征同样适用于下部后缘接合部部段。

在图5c中，可折叠机翼5的梢端部段51的上部蒙皮包括第一密封表面511c，该第一密封表面511c与由梢端部段51的上部蒙皮和根部部段52的上部蒙皮形成的空气动力学表面成锐角α。第一密封表面511c与空气动力学表面之间的锐角α在5°至10°的范围内。根部部段52的上部蒙皮包括第二密封表面521c，该第二密封表面521c与空气动力学表面成钝角β。第一密封表面511c与空气动力学表面之间的钝角β在170°至175°的范围内。角度α和角度β使得α+β＝180°。第一密封表面511c和第二密封表面521c在可折叠机翼5处于伸展位置时平行且彼此接触。图5c示出了处于非常接近完全伸展位置的中间位置的可折叠机翼，使得第一密封表面511c与第二密封表面521c之间存在小的间隙。

第一密封表面511c和第二密封表面521c中的每一者均是磁性密封表面，并且构造成使得在可折叠机翼5处于伸展构型时，第一密封表面511c与第二密封表面521c存在磁引力。在一些示例中，第一密封表面511c和第二密封表面521c完全是磁性的，使得在第一密封表面511c与第二密封表面521c的每个部分之间均存在磁引力。在其他示例中，第一密封表面511c和第二密封表面521c中的一者或两者是部分磁性的，使得在第一密封表面511c和第二密封表面521c上的一些位置之间存在磁引力(或相对高的磁力)，但是在第一密封表面511c和第二密封表面521c上的一些其他位置之间不存在磁引力(或相对小的磁力)。磁力大致垂直于第一密封表面511c和第二密封表面521c(至少在可折叠机翼5处于伸展构型时)。第一密封表面511c和第二密封表面521c中的每一者均可以具有上述示例性磁性密封表面111、121、211、221、311、321、421中的任一者的任何特征。

在图5d中，可折叠机翼5的梢端部段51包括第一配合表面517，该第一配合表面517与由梢端部段51和根部部段52形成的空气动力学表面成锐角α。第一配合表面517与空气动力学表面之间的锐角α在5°至10°的范围内。根部部段52包括第二配合表面527，该第二配合表面527与空气动力学表面成钝角β。第二配合表面527与空气动力学表面之间的钝角β在165°至175°的范围内。在所示的示例中，角度α和角度β使得α+β>180°。这意味着当可折叠机翼5处于伸展位置时，第一配合表面517与第二配合表面527之间存在空间。然而，角度α和角度β使得α+β＝180°的其他示例也是可能的。在这些示例中，梢端部段51和根部部段52构造成使得在可折叠机翼5处于伸展位置时，在梢端部段51和根部部段52的在空气动力学表面之下(即，在可折叠机翼5的空气动力学轮廓内)的表面之间存在空间。图5d示出了处于伸展位置的可折叠机翼5。在可折叠机翼5处于伸展位置时，第一配合表面517和第二配合表面527至少在这些表面的紧邻空气动力学表面的边缘处彼此接触。该接触基本上阻挡了可折叠机翼5的内部与外部环境之间的气流，但是通常不能完全防止这种气流。因此，图5d的示例性布置包括在空气动力学表面之下的空间中的另一磁性密封布置。

第一磁性密封元件512d设置在第一配合表面517上，并且第二磁性密封元件522d设置在第二配合表面527上。第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d中的每一者至少在可折叠机翼5的密封构型中大致垂直于第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d相关联的配合表面。在一些示例中，第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d中的一者或两者是可缩回的(例如，以与图3a和图3b的磁性密封元件322类似的方式缩回)。在一些示例中，第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d中的一者或两者构造成使得磁性密封元件的磁性密封表面511d、521d在折叠机翼处于折叠构型时大致与相应的配合表面齐平，并且在可折叠机翼5处于未折叠构型时向外突出(如图5d所示)。第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d中的每一者均可以具有上述示例性磁性密封元件212、222、322、422的任何特征或所有特征。第一磁性密封表面511d和第二磁性密封表面521d构造成使得当可折叠机翼5处于伸展构型时，第一磁性密封表面511d与第二磁性密封表面521d之间存在磁引力。第一密封表面511d和第二密封表面521d中的每一者均可具有上述示例性磁性密封表面111、121、211、221、311、321、421中的任一者的任何特征。第一磁性密封元件512d和第二磁性密封元件522d中的每一者均附接至其对应的配合表面，使得气流不能在该密封元件与配合表面之间通过。可以使用本领域中已知的任何合适的附接装置。因此，减少或防止了在可折叠机翼5处于伸展位置时可折叠机翼5的内部与外部环境之间的气流。

应当理解的是，图5b示出了用于可折叠机翼的特定的示例性接合部布置。所示的三部段接合部具有用于在飞行期间由可折叠机翼经历的机翼弯曲载荷面中实现和保持良好的空气动力学密封的优点，但是可以替代性地使用其他(更简单或更复杂的)接合部布置。假设接合部位于如下的两个可折叠的机翼区域之间：所述两个可折叠区域构造成在折叠/伸展运动期间沿着相对于接合部的密封表面的法线成1°至90°的角度的方向相对于彼此运动，则接合部可以有利地通过使用磁性密封表面来密封，如上所述。

图6是用于飞行器的示例性空气动力学结构6的立体俯视图(相对于飞行器的操作取向)。空气动力学结构包括第一区域和能够相对于第一区域运动的第二区域。在所示的示例中，空气动力学结构6是用于飞行器机翼的一对相邻的扰流板。第一区域包括该对扰流板中的第一扰流板61，并且第二区域包括该对扰流板中的第二扰流板62。空气动力学结构6可具有上述示例性空气动力学结构1和2的任何特征。

第一扰流板61和第二扰流板62中的每一者均构造成在扰流板的前缘处绕翼展方向的轴线在收回位置与至少一个展开位置之间旋转，其中，在收回位置中，扰流板的后缘与其上安装有扰流板对的机翼的外部蒙皮接触，在至少一个展开位置中，在扰流板的后缘与机翼蒙皮或襟翼的前缘之间存在竖向间隙。在图6中，第一扰流板61和第二扰流板62两者均处于收回位置。第一扰流板61和第二扰流板62中的每一者均能够独立操作，使得第一扰流板61可以处于收回位置，而第二扰流板62处于展开位置，或者使得第一扰流板61处于展开位置，而第二扰流板62处于收回位置。

第一扰流板61和第二扰流板62的相邻的弦向边缘分别包括第一磁性密封表面611和第二磁性密封表面622。第一磁性密封表面和第二磁性密封表面分别由可以具有上述示例性磁性密封元件的任一者的任何特征的第一磁性密封元件612和第二磁性密封元件622形成。第一扰流板61和第二扰流板62中的每一者还具有相反的弦向边缘(未示出)，该弦向边缘也可以包括磁性密封表面，以密封扰流板与另一相邻扰流板之间的间隙或扰流板与机翼蒙皮之间的间隙。在第一扰流板61和第二扰流板62中的一者或两者在收回位置与展开位置之间的运动期间(假设第一扰流板和第二扰流板没有同时以相同的方式运动)，第一扰流板61和第二扰流板61沿着相对于第一密封表面111的法线N成角度θ的方向B发生的相对运动。在枢转扰流板的情况下，θ为90°。

已知的扰流板弦向密封元件布置成当两个相邻的扰流板都收回时彼此轻微接触，但是没有压缩或几何干扰(这是因为这会在扰流板以不同的方式操作时引起碰撞)。这意味着密封是相对无效的，并且在面临飞行期间经历的法向载荷所引起的相对扰流板运动的情况下不能保持密封。因此，示例性空气动力学结构6可以有利地在巡航期间提供相邻扰流板之间的显著改善的密封，并且因此改善其上安装有这些扰流板的飞行器的空气动力学性能。

图7是用于飞行器的另一示例性空气动力学结构7的立体俯视图(相对于飞行器的操作取向)。空气动力学结构包括第一区域和能够相对于第一区域运动的第二区域。在所示的示例中，空气动力学结构7是包括可延伸缝翼的飞行器机翼的前缘部分。第一区域包括缝翼71，并且第二区域包括固定的前缘结构72。空气动力学结构7可以具有上述示例性空气动力结构1和2的任何特征。

缝翼71构造成相对于固定的前缘结构72在收回位置与至少一个展开位置之间向前并向下(相对于飞行器的操作取向)延伸，其中，在收回位置中，缝翼71的后缘与固定的前缘结构72的上表面接触，在至少一个展开位置中，在缝翼71的后缘与固定的前缘结构72的表面之间存在间隙。在图7中，缝翼71处于展开位置。从图7中可以看出，固定的前缘结构72包括凹部，该凹部的展向长度基本上等于缝翼71的展向长度，并且弦向深度基本上等于缝翼71的弦向深度。当缝翼71处于收回位置时，缝翼71容纳在该凹部中，使得由缝翼71的前缘部分和固定的前缘结构72的前缘部分(即，非凹部部分)形成连续的空气动力学表面。为了改善该空气动力学表面的空气动力学性能，需要密封缝翼的每个弦向边缘(图7中仅可以看见一个这样的边缘)与固定的前缘结构72的相邻边缘之间的弦向间隙。根据本发明，这可以以如下的方式实现。

缝翼71的每个弦向边缘包括第一磁性密封表面711。在固定的前缘结构72的相对边缘中包括相应的第二磁性密封表面721。第一磁性密封表面711和第二磁性密封表面721可以具有上述示例性磁性密封表面中的任一者的任何特征。在缝翼71在收回位置与展开位置之间的运动期间，缝翼71和固定的前缘结构72的相对运动沿着相对于第一密封表面111的法线N成角度θ的方向C发生。在可延伸缝翼的情况下，θ为90°。

已知的缝翼端部密封元件布置成在两个相邻的扰流板都收回时轻微地彼此接触，但是没有压缩或几何干涉(这是因为这会在缝翼收回时引起碰撞)。这意味着密封是相对无效的，并且在面临飞行期间经历的正常载荷所引起的缝翼运动的情况下不能保持密封。因此，示例性空气动力学结构7可以有利地在巡航期间提供缝翼的端部与相邻的固定的前缘结构之间的显著改善的密封，并且因此改善其上安装有缝翼的飞行器的空气动力学性能。此外，由于目前在机翼沿其跨度具有多个相邻缝翼的情况下，难以或者不可能通过已知的密封布置而在缝翼的弦向边缘处实现良好的空气动力学密封，因此这些缝翼连接在一起并且不能独立地操作。如本发明的示例所提供的，有效地密封相邻缝翼之间的弦向间隙的能力使得能够独立地操作相邻缝翼，这可以进一步改善飞行器的性能。

图8是包括根据本发明的空气动力学结构的飞行器80的立体图。具体地，飞行器80包括呈可折叠飞行器机翼8形式的空气动力学结构，该可折叠飞行器机翼8具有根部部段82和梢端部段81，根部部段82和梢端部段81能够绕轴线X相对地旋转。可折叠机翼8可以具有图5a和图5b的示例性可折叠机翼5的任何特征或全部特征。可折叠机翼8可以是根据上述示例性空气动力学结构1、2中的任一者的空气动力学结构。根部部段82与梢端部段81之间的接合部88的下部部分在图8中可见。示例性可折叠机翼8包括小翼。在其他示例中，呈飞行器机翼形式的空气动力学结构可以包括任何其他类型的翼梢装置，或者可以不包括翼梢装置。飞行器80可以包括根据本发明的一个或更多个另外的空气动力学结构。例如，飞行器80可以包括具有图6的示例性扰流板61、62的特征的一对扰流板。替代性地或另外地，飞行器80可以包括具有图7的示例性缝翼71和固定的前缘结构72的特征的缝翼和固定的前缘结构。飞行器80可以替代性地或另外地包括任何其他类型的根据本发明的空气动力学结构。

尽管上面已经参考一个或更多个优选的示例或实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解的是，可以在不脱离所附权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下做出各种改变或改型。

在前面的描述中已经使用了术语“或”的情况下，除非另有明确说明否则该术语应当被理解为意味着“和/或”。

Claims (15)

1.一种用于飞行器的空气动力学结构，所述空气动力学结构包括具有第一磁性密封表面的第一区域，所述第一区域以可运动的方式连接至具有第二磁性密封表面的第二区域，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面构造成使得当所述空气动力学结构处于第一构型时所述第一磁性密封表面与所述第二磁性密封表面之间存在磁引力，在所述第一构型中，所述第一磁性密封表面接触所述第二磁性密封表面以使得所述第一区域和所述第二区域形成连续的空气动力学表面；

其中，所述空气动力学结构能够在所述第一构型与第二构型之间运动，在所述第二构型中，所述第一磁性密封表面与所述第二磁性密封表面之间存在间隙；以及

其中，所述空气动力学结构构造成使得在所述第一构型与所述第二构型之间的运动期间，所述第一区域和所述第二区域的相对运动沿着相对于所述第一磁性密封表面的法线和/或所述第二磁性密封表面的法线成1°至90°范围内的角度的方向发生。

2.根据权利要求1所述的空气动力学结构，其中，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面中的至少一者由磁性密封元件形成，所述磁性密封元件包括磁体和柔性安装件，所述柔性安装件将所述磁体连接至所述第一区域和所述第二区域中的相应的一者，使得所述磁体能够相对于所述区域至少在与所述磁性密封表面正交的方向上运动。

3.根据权利要求2所述的空气动力学结构，其中，所述磁性密封元件包括与所述磁性密封表面相邻的至少一个捕集特征，其中，所述磁性密封元件的包括在所述捕集特征中的表面比所述磁性密封表面上的任何位置都更靠近所述磁体的磁极。

4.根据权利要求3所述的空气动力学结构，其中，由所述磁性密封元件形成的所述磁性密封表面包括相反的长边，并且其中，所述磁性密封元件包括与每个长边相邻的捕集特征。

5.根据权利要求2所述的空气动力学结构，其中，所述第一区域和所述第二区域中的所述相应的一者包括支承结构，所述支承结构构造成限制所述磁体平行于所述磁性密封表面的运动。

6.根据权利要求5所述的空气动力学结构，其中，所述支承结构包括通道，并且其中，所述磁性密封元件至少部分地容纳在所述通道内。

7.根据权利要求2至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，所述磁体包括柔性带状磁体，所述柔性带状磁体在带的一个长边缘处具有北极并且在所述带的相反的长边缘处具有南极。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，在所述第一构型中，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面大致垂直于所述连续的空气动力学表面。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面中的至少一者包括抗摩擦材料。

10.根据权利要求1至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面构造成使得当所述第一磁性密封表面与所述第二磁性密封表面之间的距离大于预先选定的值时，所述第一磁性密封表面与所述第二磁性密封表面之间的磁力是可忽略的。

11.根据权利要求1至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，所述第一区域包括飞行器机翼的根部部段，并且所述第二区域包括飞行器机翼的梢端部段，所述梢端部段能够相对于所述根部部段旋转。

12.根据权利要求11所述的空气动力学结构，其中，在所述第一构型与所述第二构型之间的运动期间，所述第一区域和所述第二区域的相对运动沿着相对于所述第一磁性密封表面的法线和/或所述第二磁性密封表面的法线成1°至60°范围内的角度的方向发生。

13.根据权利要求1至6中的任一项所述的空气动力学结构，其中，所述第一区域包括飞行器机翼，并且所述第二区域包括缝翼、副翼、扰流板和襟翼中的一者。

14.根据权利要求13所述的空气动力学结构，其中，在所述第一构型与所述第二构型之间的运动期间，所述第一磁性密封表面和所述第二磁性密封表面的相对运动沿着大致垂直于所述第一磁性密封表面的法线和/或所述第二磁性密封表面的法线的方向发生。

15.一种包括根据权利要求1至14中的任一项所述的空气动力学结构的飞行器。

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