CN109515686B - 一种自适应后缘机动襟翼机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应后缘机动襟翼机构，主要包括主支架；主支架上安装有襟翼偏转机构和弹性控制机构，所述襟翼偏转机构和弹性控制机构铰接；机翼上安装有主支架1和襟翼伸缩装置，所述主支架上固定安装有齿条，所述偏转齿轮和齿条相啮合设置，偏转齿轮通过控制滑轨和翼面旋转轴固定连接，翼面旋转轴和襟翼翼面的旋转中心固定连接，所述襟翼主滑块和主支架上的主机架滑轨滑动连接，所述襟翼主滑块和翼面旋转轴转动连接。本发明的优点：在气流驱动和组合弹性机构的共同控制下，根据飞行速度和高度变化，通过机动襟翼的翼面面积和偏转角度的实时改变，提高机翼在不同速度和高度下的气动性能。

Description

一种自适应后缘机动襟翼机构

技术领域

本发明涉及飞机结构设计、飞机气动设计技术领域，尤其涉及一种自适应后缘机动襟翼机构。

背景技术

通常，在飞机机翼上安装襟翼可以增加机翼面积和弯度，提高机翼的升力系数；襟翼的种类很多，常用的有简单襟翼、分裂襟翼、开缝襟翼和后退襟翼等等。一般的襟翼均位于机翼后缘，靠近机身，在副翼的内侧；当襟翼下放时，升力增大，同时阻力也增大，因此一般用于起飞和着陆阶段，以便获得较大的升力，减少起飞和着陆滑跑距离。本后缘机动襟翼机构在气流驱动和组合弹性机构的共同控制下，根据飞行速度和高度变化，通过机动襟翼的翼面面积和偏转角度的实时改变，提高机翼在不同速度和高度下的气动性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应后缘机动襟翼机构，在气流驱动和组合弹性机构的共同控制下，根据飞行速度和高度变化，通过机动襟翼的翼面面积和偏转角度的实时改变，提高机翼在不同速度和高度下的气动性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种自适应后缘机动襟翼机构，主要包括主支架、襟翼偏转机构、弹性控制机构和襟翼伸缩装置，所述襟翼偏转机构包括襟翼翼面、恒力弹簧、襟翼主滑块、偏转齿轮和控制滑轨，所述弹性控制机构包括控制滑块、弹性单元K1、弹性单元K2和阻尼单元C；机翼上安装有主支架1和襟翼伸缩装置，主支架上安装有襟翼偏转机构和弹性控制机构，所述襟翼偏转机构和弹性控制机构铰接；所述主支架上固定安装有齿条，所述偏转齿轮和齿条相啮合设置，偏转齿轮通过控制滑轨和翼面旋转轴固定连接，翼面旋转轴和襟翼翼面的旋转中心固定连接，所述襟翼主滑块和主支架上的主机架滑轨滑动连接，所述襟翼主滑块和翼面旋转轴转动连接，所述恒力弹簧一端固定于襟翼主滑块上，恒力弹簧另一端固定于襟翼翼面上，襟翼翼面和飞机机翼表面由襟翼伸缩装置相连，所述襟翼主滑块通过弹性单元K2和控制滑块相连接，控制滑块和控制滑轨滑动连接，所述控制滑块分别和铰接弹性单元K1以及阻尼单元C一端铰接，弹性单元K1以及阻尼单元C的另一端和主支架铰接。

进一步的，所述阻尼单元C或是采用液体阻尼器，或是采用摩擦阻尼。阻尼单元C和弹性单元K1并联在一起，共同作用，对控制滑块产生阻滞作用，过滤气流对整个后缘机动机翼机构的振动作用；阻尼单元C根据飞机结构及气动要求采用液体阻尼器或摩擦阻尼。

进一步的，所述弹性单元K1和弹性单元K2分别为由多个不同刚度系数的螺纹弹簧并联组成的弹性单元，弹性单元K1和弹性单元K2的刚度系数均通过增加或减少并联弹簧的数量进行调整。弹性单元K1和弹性单元K2分别根据飞机飞行时实际空域气流情况通过增加或减少并联弹簧的数量调整弹性单元K1和弹性单元K2的刚度系数。

进一步的，所述弹性单元K2作用力方向沿着控制滑轨的方向。

进一步的，所述偏转齿轮的分度圆直径决定襟翼翼面偏转的角度和襟翼翼面沿襟翼主滑块运动方向运动距离的比值。

进一步的，所述恒力弹簧的弹力大小由襟翼翼面的重量决定。

进一步的，所述襟翼翼面为整个后缘机动襟翼机构的驱动部件。

进一步的，所述襟翼伸缩装置包括襟翼伸缩面上翼面、上翼面滑动铰链、上翼面滑块、襟翼伸缩面下翼面和下翼面滑动铰链，所述上翼面滑块安装在机翼上翼面处，上翼面滑块和襟翼伸缩面上翼面一端固定连接，襟翼伸缩面上翼面的另一端和上翼面滑动铰链滑动连接，上翼面滑动铰链和襟翼翼面铰接，所述襟翼伸缩面下翼面一端和机翼下翼面铰接，襟翼伸缩面下翼面的另一端和下翼面滑动铰链滑动连接，下翼面滑动铰链和襟翼翼面铰接。襟翼伸缩面上翼面与机翼上表面翼型相同，保证机翼上表面的气动性能；襟翼翼面与机翼翼面表面有襟翼伸缩装置相连，襟翼伸缩装置在襟翼翼面旋转收起时可以沿机翼表面滑动，保证飞机机翼和襟翼翼面连接处的气动性能。襟翼伸缩装置的作用是改变机翼的升力面积，襟翼翼面向下偏转时（即初始状态），襟翼伸缩装置伸出，增加升力面积。当襟翼翼面向上偏转时（即最终状态），襟翼伸缩装置缩回至机翼中，减小升力面积以降低阻力。

进一步的，所述弹性单元K1作用力方向随着控制滑块位置的改变而改变。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：其一：在气流驱动和弹性机构的共同控制下，根据飞行速度和高度变化，通过机动襟翼的翼面面积和偏转角度的实时改变，提高机翼在不同速度和高度下的气动性能。其二：通过飞机飞行时襟翼翼面受到气流的作用，使得襟翼翼面有向前缩进和下放角度减小两种动作， 通过主支架上安装有襟翼偏转机构和弹性控制机构，所述襟翼偏转机构和弹性控制机构铰接，使得飞机机翼在改变机翼下偏角的同时改变机翼的升力面积，进而达到改变飞机机翼的气动性能的目的。其三：襟翼翼面和飞机机翼表面由襟翼伸缩装置相连，在襟翼翼面进行收放动作时，襟翼翼面和飞机机翼表面连为一体，保证了飞机机翼的气动性能。其四：通过调节弹性单元K1的预压缩长度，能够实现对襟翼翼面预紧力的调节，通过调节弹性单元K1和弹性单元K2的刚度系数，可以控制襟翼翼面偏转过程中K1作用力与襟翼主滑块滑动方向夹角的变化。

附图说明

图1为本发明的结构总图；

图2为本发明的襟翼翼面收放动作示意图；

其中（a）为襟翼翼面初始位置（b）为襟翼翼面中间（c）为襟翼翼面收起位置；

图3为本发明的主支架结构示意图；

图4为本发明的襟翼偏转机构与主支架的组装示意图；

图5为本发明的飞机机翼、弹性控制机构、襟翼偏转机构和主支架的组装示意图；

图6为本发明的飞机机翼、襟翼伸缩装置和襟翼翼面组装示意图；

图中：1、主支架；1-1、齿条；1-2、主支架滑轨；2-1、襟翼翼面；2-2、恒力弹簧；2-3、襟翼主滑块；2-4、偏转齿轮；2-5、控制滑轨；3-1、控制滑块；3-2、弹性单元K1；3-3、弹性单元K2；3-4、阻尼单元C；4、翼面旋转轴；5-1、襟翼伸缩面上翼面；5-2、上翼面滑动铰链；5-3、上翼面滑块；5-4、襟翼伸缩面下翼面；5-5、下翼面滑动铰链。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-6所示，一种自适应后缘机动襟翼机构，主要包括主支架1、襟翼偏转机构、弹性控制机构和襟翼伸缩装置，所述襟翼偏转机构包括襟翼翼面2-1、恒力弹簧2-2、襟翼主滑块2-3、偏转齿轮2-4和控制滑轨2-5，所述弹性控制机构包括控制滑块3-1、弹性单元K1（3-2）、弹性单元K2（3-3）和阻尼单元C（3-4）；机翼上安装有主支架1和襟翼伸缩装置，主支架1上安装有襟翼偏转机构和弹性控制机构，所述襟翼偏转机构和弹性控制机构铰接；所述主支架1上固定安装有齿条1-1，所述偏转齿轮2-4和齿条1-1相啮合设置，偏转齿轮2-4通过控制滑轨2-5和翼面旋转轴4固定连接，翼面旋转轴4和襟翼翼面2-1的旋转中心固定连接，所述襟翼主滑块2-3和主支架1上的主机架滑轨1-2滑动连接，所述襟翼主滑块2-3和翼面旋转轴4转动连接，所述恒力弹簧2-2一端固定于襟翼主滑块2-3上，恒力弹簧2-2另一端固定于襟翼翼面2-1上，襟翼翼面2-1和飞机机翼表面由襟翼伸缩装置相连，所述襟翼主滑块2-3通过弹性单元K2（3-3）和控制滑块3-1相连接，控制滑块3-1和控制滑轨2-5滑动连接，所述控制滑块3-1分别和铰接弹性单元K1（3-2）以及阻尼单元C（3-4）一端铰接，弹性单元K1（3-2）以及阻尼单元C（3-4）的另一端和主支架1铰接。

其中，所述阻尼单元C（3-4）或是采用液体阻尼器，或是采用摩擦阻尼。阻尼单元C（3-4）和弹性单元K1（3-2）并联在一起，共同作用，对控制滑块3-1产生阻滞作用，过滤气流对整个后缘机动机翼机构的振动作用；阻尼单元C（3-4）根据飞机结构及气动要求采用液体阻尼器或摩擦阻尼。

其中，所述弹性单元K1（3-2）和弹性单元K2（3-3）分别为由多个不同刚度系数的螺纹弹簧并联组成的弹性单元，弹性单元K1（3-2）和弹性单元K2（3-3）的刚度系数均通过增加或减少并联弹簧的数量进行调整。弹性单元K1（3-2）和弹性单元K2（3-3）分别根据飞机飞行时实际空域气流情况通过增加或减少并联弹簧的数量调整弹性单元K1（3-2）和弹性单元K2（3-3）的刚度系数。

其中，所述弹性单元K2（3-3）作用力方向沿着控制滑轨2-5的方向。

其中，所述偏转齿轮2-4的分度圆直径决定襟翼翼面2-1偏转的角度和襟翼翼面2-1沿襟翼主滑块2-3运动方向运动距离的比值。

其中，所述恒力弹簧2-2的弹力大小由襟翼翼面2-1的重量决定。

其中，所述襟翼翼面2-1为整个后缘机动襟翼机构的驱动部件。

其中，所述襟翼伸缩装置包括襟翼伸缩面上翼面5-1、上翼面滑动铰链5-2、上翼面滑块5-3、襟翼伸缩面下翼面5-4和下翼面滑动铰链5-5，所述上翼面滑块5-3安装在机翼上翼面处，上翼面滑块5-3和襟翼伸缩面上翼面5-1一端固定连接，襟翼伸缩面上翼面5-1的另一端和上翼面滑动铰链5-2滑动连接，上翼面滑动铰链5-2和襟翼翼面2-1铰接，所述襟翼伸缩面下翼面5-4一端和襟翼翼面2-1铰接，所述襟翼伸缩面下翼面5-4一端和机翼下翼面铰接，襟翼伸缩面下翼面5-4的另一端和下翼面滑动铰链5-5滑动连接，下翼面滑动铰链5-5和襟翼翼面2-1铰接。襟翼伸缩面上翼面5-1与机翼上表面翼型相同，保证机翼上表面的气动性能；襟翼翼面2-1与机翼翼面表面有襟翼伸缩装置相连，襟翼伸缩装置在襟翼翼面旋转收起时可以沿机翼表面滑动，保证飞机机翼和襟翼翼面连接处的气动性能。襟翼伸缩装置的作用是改变机翼的升力面积，襟翼翼面向下偏转时（即初始状态），襟翼伸缩装置伸出，增加升力面积。当襟翼翼面向上偏转时（即最终状态），襟翼伸缩装置缩回至机翼中，减小升力面积以降低阻力。

其中，所述弹性单元K1（3-2）作用力方向随着控制滑块3-1位置的改变而改变。

需要说明的是，本发明为一种自适应后缘机动襟翼机构，如图1-2所示，本后缘机动襟翼机构的收放动作是由襟翼翼面有向前缩进和下放角度减小两种动作合成；本后缘机动襟翼机构的初始位置是襟翼翼面向下偏转一定角度，并且本后缘机动襟翼机构的恒力弹簧抵消掉襟翼翼面的重量，弹性控制机构在该状态下设置一定的预紧力，阻止襟翼翼面向上偏转；预紧力的值由飞机对襟翼收放的气动要求决定，通过调节弹性单元K1的预压缩长度来调节大小。飞机飞行时，襟翼翼面受到气流的作用力，产生向上偏转的运动趋势，当飞行速度达到气动设计中收起襟翼的要求时，襟翼翼面克服弹性控制单元的预紧力，绕襟翼偏转轴向上收起；同时，与翼面旋转轴和襟翼翼面固连的偏转齿轮也发生旋转，在与之啮合的齿条上滚动；之后带动襟翼主滑块沿主支架指定方向滑动，指定方向为气动设计要求的襟翼收起方向，同时带动安装在襟翼主滑块上的襟翼翼面和襟翼偏转轴滑动。如图4所示，当襟翼翼面向上偏转时，控制滑轨也会发生偏转，控制滑块将沿控制滑轨沿远离襟翼主滑块的方向滑动，弹性单元K1在襟翼翼面偏转后将有带动控制滑轨上的控制滑块沿控制滑轨向上滑动的运动趋势；同时，连接控制滑块和襟翼主滑块的弹性单元K2阻碍控制滑块向上滑动；通过调节弹性单元K1和弹性单元K2的刚度系数，可以控制襟翼翼面偏转过程中弹性单元K1作用力与襟翼主滑块滑动方向夹角的变化曲线。随着飞行速度的增加，襟翼翼面继续向上偏转，襟翼主滑块继续沿主支架上滑轨滑动，最终襟翼完成收起动作。由于气流的作用襟翼翼面向上偏转，带动偏转齿轮在齿条上滚动，推动襟翼主滑块沿收起方向滑动，弹性单元K1阻碍滑动，产生的阻碍力与滑动距离成正比，同时，弹性单元K1带动控制滑块向远离襟翼主滑块方向滑动，使弹性单元K1作用力方向与襟翼主滑块滑动方向产生夹角，夹角的增大会使弹性单元K1作用在襟翼主滑块上的力沿滑轨方向的分量减小，即夹角的增大使弹性单元K1阻碍主滑块的作用降低。因此，随着飞行速度的增加，襟翼翼面可以按照气动要求收起，控制襟翼收起的弹性控制力为非线性增大。襟翼收起角度与控制力的曲线可由调节弹性单元K1和弹性单元K2的刚度来调节。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种自适应后缘机动襟翼机构，主要包括主支架(1)、襟翼偏转机构、弹性控制机构和襟翼伸缩装置，所述襟翼偏转机构包括襟翼翼面(2-1)、恒力弹簧(2-2)、襟翼主滑块(2-3)、偏转齿轮(2-4)和控制滑轨(2-5)，所述弹性控制机构包括控制滑块(3-1)、弹性单元K1(3-2)、弹性单元K2(3-3)和阻尼单元C(3-4)；机翼上安装有主支架1和襟翼伸缩装置，主支架(1)上安装有襟翼偏转机构和弹性控制机构，所述襟翼偏转机构和弹性控制机构铰接；其特征在于：所述主支架(1)上固定安装有齿条(1-1)，所述偏转齿轮(2-4)和齿条(1-1)相啮合设置，偏转齿轮(2-4)通过控制滑轨(2-5)和翼面旋转轴(4)固定连接，翼面旋转轴(4)和襟翼翼面(2-1)的旋转中心固定连接，所述襟翼主滑块(2-3)和主支架(1)上的主机架滑轨(1-2)滑动连接，所述襟翼主滑块(2-3)和翼面旋转轴(4)转动连接，所述恒力弹簧(2-2)一端固定于襟翼主滑块(2-3)上，恒力弹簧(2-2)另一端固定于襟翼翼面(2-1)上，襟翼翼面(2-1)和飞机机翼表面由襟翼伸缩装置相连，所述襟翼主滑块(2-3)通过弹性单元K2(3-3)和控制滑块(3-1)相连接，控制滑块(3-1)和控制滑轨(2-5)滑动连接，所述控制滑块(3-1)分别和铰接弹性单元K1(3-2)以及阻尼单元C(3-4)一端铰接，弹性单元K1(3-2)以及阻尼单元C(3-4)的另一端和主支架(1)铰接；

通过调节弹性单元K1(3-2)和弹性单元K2(3-3)的刚度，调节襟翼收起角度，进而达到通过机动襟翼面面积和偏转角度的实时改变；所述弹性单元K1(3-2)和弹性单元K2(3-3)分别为由多个不同刚度系数的螺纹弹簧并联组成的弹性单元，弹性单元K1(3-2)和弹性单元K2(3-3)的刚度系数均通过增加或减少并联弹簧的数量进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述阻尼单元C(3-4)或是采用液体阻尼器，或是采用摩擦阻尼。

3.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述弹性单元K2(3-3)作用力方向沿着控制滑轨(2-5)的方向。

4.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述偏转齿轮(2-4)的分度圆直径决定襟翼翼面(2-1)偏转的角度和襟翼翼面(2-1)沿襟翼主滑块(2-3)运动方向运动距离的比值。

5.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述恒力弹簧(2-2)的弹力大小由襟翼翼面(2-1)的重量决定。

6.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述襟翼翼面(2-1)为整个后缘机动襟翼机构的驱动部件。

7.根据权利要求1所述的一种自适应后缘机动襟翼机构，其特征在于：所述襟翼伸缩装置包括襟翼伸缩面上翼面(5-1)、上翼面滑动铰链(5-2)、上翼面滑块(5-3)、襟翼伸缩面下翼面(5-4)和下翼面滑动铰链(5-5)，所述上翼面滑块(5-3)安装在机翼上翼面处，上翼面滑块(5-3)和襟翼伸缩面上翼面(5-1)一端固定连接，襟翼伸缩面上翼面(5-1)的另一端和上翼面滑动铰链(5-2)滑动连接，上翼面滑动铰链(5-2)和襟翼翼面(2-1)铰接，所述襟翼伸缩面下翼面(5-4)一端和机翼下翼面铰接，襟翼伸缩面下翼面(5-4)的另一端和下翼面滑动铰链(5-5)滑动连接，下翼面滑动铰链(5-5)和襟翼翼面(2-1)铰接。

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