CN110001925B - 用于空气动力表面的密封板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封板(201)，该密封板用于在比如翼型件(103)的航空结构的固定部分(302)与比如扰流片(304)的可移动表面之间保持连续的空气动力表面。密封板(201)包括比如玻璃纤维的弹性材料并且具有空气动力表面(203)。密封板(201)构造成沿着一个边缘(205)安装至翼型件的固定部分(302)并且在第二边缘(207)处与控制表面(304)能够滑动地密封。密封板(201)是阶梯式的并且具有刚性杠杆(217)以在后面接合控制表面(304)，从而精确地根据控制表面(304)的运动弯曲密封板并保持连续的空气动力表面。

Description

用于空气动力表面的密封板

技术领域

本发明涉及用于空气动力表面的密封板，以便提供在航空结构的固定部分与翼型件的比如控制表面的可移动表面之间的空气动力密封，其中该密封板限定在比如翼型件或飞行器机身的航空结构上。

背景技术

可以理解的是，术语“控制表面”是航空工业中的技术术语，并且用于描述附接至机翼/翼型件的固定部分的可移动结构，该可移动结构控制在机翼上的空气动力流动。因此，术语“控制表面”和“可移动表面”在本文中用于描述可移动结构，在该可移动结构上形成空气动力流动控制表面。这种控制表面包括翼前缘缝翼和下垂前缘、后缘襟翼、副翼和扰流片。

已知设置由弹性材料制成的柔性密封板以在比如翼型件的航空结构的固定部分与例如控制表面比如扰流片的可移动元件之间延伸。这种布置使得能够在控制表面的运动期间保持跨越固定部分、密封板和控制表面的连续的空气动力表面。

这种密封板通常安装至翼型件的固定部分并从此向前延伸或者向后延伸至密封板的自由边缘，该自由边缘能够滑动地接触控制表面的相应的后旋转边缘或前旋转边缘。该布置允许在控制表面相对于翼型件的固定部分旋转的同时保持空气动力密封。

控制表面不仅可以绕与密封板的自由边缘能够滑动地接触的边缘旋转，而且控制表面也可以向上平移或者向下平移。

例如，当翼型件处于高升力构造中时，扰流片可以“下垂”，其中前缘通常将旋转并且也水平平移和竖向平移以保持与后缘襟翼的接触。如果要在密封板与这种移动控制表面之间保持空气动力密封，密封板的自由边缘必须至少能够随着控制表面而上下移动。

密封板的柔性特性将允许这种有限的柔性运动，该密封板可以是金属的或者更常见的可以是玻璃纤维强化复合材料或碳纤维强化复合材料。通过与控制表面的接触最容易在密封板上提供弯矩以引起这种运动。

已知在密封板的自由边缘上设置柔性密封件，该自由边缘接触控制表面的旋转边缘并且也接触控制表面使得控制表面的向下运动经由柔性密封件起到向下弯曲密封板的自由边缘的作用。

为了在这种下垂运动期间在密封板的自由边缘与控制表面之间保持平滑的空气动力过渡部，必需相对于控制表面的边缘非常谨慎地设计和定位柔性密封件，使得密封板的空气动力表面和控制表面保持对准。

由于在翼型件的固定部分与控制表面的定位中的尺寸变化，因此还不能为密封板设计下述柔性密封件：该柔性密封件将在与控制表面保持正确的尺寸关系以维持连续的空气动力表面的同时提供必要的柔度以与控制表面连续地密封。

本发明的目的是提供一种密封板，该密封板将克服现有技术的一些困难。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在空气动力结构的固定部分与可移动表面之间保持连续的空气动力表面的密封板，该密封板包括第一弹性材料并且在其上限定所述空气动力表面，并且该密封板构造成沿着其第一边缘安装至固定部分并且在第二远端边缘处能够滑动地接合可移动表面，所述远端边缘限定密封表面和刚性杠杆，密封表面能够密封地接触可移动表面，刚性杠杆用以将弯矩从可移动表面传递至密封板，由此以精确地对应于可移动表面的移动来弯曲密封板并保持所述连续的空气动力表面，密封板限定了阶梯，由此刚性杠杆以阶梯的形式偏离空气动力表面而后能够滑动地接合可移动表面。

这种布置使将密封板密封至可移动表面的功能与从可移动表面施加弯矩至密封板的功能分离。密封板的远端边缘和与密封板的远端边缘接触的可移动表面的相对定位可以更精确地多，这是因为在运动期间现在使用刚性杠杆而非密封表面以相对于可移动表面定位密封板，该密封表面可以具有一定程度的柔度或者延展性从而可能导致在维持连续空气动力表面方面缺乏控制。此外，密封板的阶梯式形式——由此使刚性杠杆远离空气动力表面并之后接合可移动表面——以简洁并且具有空气动力效率的方式致使密封板在与可移动表面密封接合的同时随着可移动表面准确地移动。

在优选的实施方式中，空气动力结构的固定部分包括翼型件的固定部分，并且可移动表面包括翼型件的控制表面，例如可以是可下垂的扰流片。

密封表面可以形成在柔性密封件上，由此以助于确保在密封板与可移动表面之间的相对运动期间在密封板与可移动表面之间保持有效密封。在密封板与可移动表面的相对运动期间，这种柔性密封件将减少精确地形成密封表面以跟随可移动表面的抵靠柔性密封件运动的需要。

密封表面可以在空气动力表面与阶梯式刚性杠杆之间形成过渡部，并且在组装时可以大致沿可移动表面与密封板之间的相对运动的方向延伸，由此在相对运动期间保持密封接触。该设计有助于确保在密封板与可移动表面之间存在相对恒定的密封压。

密封件的材料的选择将取决于密封板将操作的环境和特定应用。因此，第一弹性材料可以适当地包括纤维强化复合材料比如玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料，或者可以包括聚醚醚酮(PEEK)聚合物或者可以是金属的。

密封件可以包括第二弹性材料的芯部，优选的是具有橡胶类的相容性，比如硅。无论密封表面是否形成在柔性密封件上，密封表面均可以由织物覆盖。织物优选地包括低摩擦材料，比如聚酯。

为了提供便于制造并且可能在使用中可靠的内聚结构，纤维强化复合材料、芯部的第二弹性材料(如果使用的话)以及织物覆盖物优选地共固化在一起以形成共固化的整体结构。

根据本发明的第二方面，提供了一种航空结构组件，包括：航空结构的固定部分、附接至该固定部分的根据第一方面的密封板以及与密封板能够密封接合的可移动表面。

在优选的实施方式中，航空结构包括翼型件，并且可移动表面包括翼型件的控制表面。

所述翼型件的这种控制表面可以包括具有第一位置、第二位置和第三位置的可下垂扰流片，该第一位置代表翼型件的巡航构造，该下垂的第二位置代表翼型件的高升力构造，并且能够操作该升起的第三位置以破坏翼型件的升力。

可移动表面可以在其一个边缘处限定第二密封表面以接合密封板的密封表面。代替密封板上的柔性密封件或除该柔性密封件外，可以在柔性密封件上形成第二密封表面。

可移动表面可以在与其空气动力表面相对的一侧限定偏移表面以接合密封板的杠杆，由此将弯矩施加至密封板。并且可移动表面的偏移表面可以从其第二密封表面与第二密封表面成一定角度地悬伸。

密封板的密封表面可以相对于空气动力表面成一角度地延伸并且从空气动力表面悬伸，并且杠杆可以限定从密封表面沿大致平行于空气动力表面的方向悬伸的表面。

在航空结构是翼型件的情况下，控制表面可以包括邻近翼型件的固定部分操作的任何翼型件飞行控制表面，例如下垂前缘、前缘缝翼、副翼、襟翼或扰流片。对于其他航空结构，可移动表面可以包括门、舱口、翻板或窗户。

根据本发明的第三方面，提供了一种航空结构，该航空结构包括根据第二方面的航空结构组件。

附图说明

现在将仅以示例的方式参照以下附图描述本发明，其中：

图1是示出了在飞行器的机翼上的扰流片和高升力装置的布置的商用飞行器的俯视平面图；

图2是根据本发明的密封板的俯视等距视图；

图3是根据本发明的翼型件组件的侧视等距细节图，其中翼型件处于巡航构造中；

图4是图3的组件的侧视图，以及

图5示出了处于下垂构造中的图4的组件，其中对应于空气动力巡航构造的表面以虚轮廓线示出。

具体实施方式

参照图1，飞行器101包括以流线型方式装配至机身105中的呈机翼103形式的一对固定翼型件。机翼103各自载有发动机107。飞行器还包括各自附接至机身105的后部处的水平稳定器109和竖向尾翼111。机翼103中的每一个机翼103设置有一组控制表面113、115、117、119、121，其形式为下垂前缘113、前缘缝翼115、副翼117、内部襟翼119和外部襟翼119以及扰流片121。根据本发明，每个机翼103的后缘在邻近扰流片121的翼展方向区域中包括一组密封板123，该组密封板123布置成能够相对于机翼103的主平面有弹性地上下移动，如下面进一步详细描述的。

参照图2，示出了根据本发明的密封板201。密封板在其上限定了空气动力表面203并且具有第一前缘205和第二远端边缘207。密封板201由玻璃纤维强化复合材料制造，该复合材料足够有弹性以在需要时允许密封板的少量弯曲运动。这方面将在下面进一步详细讨论。

密封板201的前缘205由紧固件319附接至翼型件的固定部分321(见图3)。远端边缘207包括具有密封表面211的弹性密封件209。密封件209包含硅以提供所需的可变形性，并且为了其耐磨性能和摩擦性能硅由一层聚酯织物213覆盖。密封件209和织物213在密封板201的玻璃纤维复合材料接合处上的适当位置处共固化。此方法比单独固化密封板201的接合处然后通过粘合剂将密封件209和织物层213施加至固化的接合处更快。该方法还导致较强的结构，在该结构中密封件209不太可能从密封板201脱离。

密封件209形成在密封板201的倾斜的过渡部215上，该过渡部215从限定空气动力表面203的密封板部分以锐角悬伸。密封板201的呈凸缘217形式的刚性杠杆从过渡部215悬伸、以阶梯方式离开空气动力表面203并大致与空气动力表面203平行地延伸。因此，密封板201限定了阶梯，由此密封表面211在空气动力表面203与阶梯式刚性杠杆或凸缘217之间形成过渡部。

所示的密封板具有安装在翼型件中所需要的各种切口。

为了易于理解，相似的部件始终被给出相同的附图标记。

参照图3和图4，示出了根据本发明的密封板组件/翼型件组件。在此，密封板201由紧固件301附接至翼型件的呈固定结构302形式的固定部分，该固定结构302附接至机翼的后翼梁(未示出)。呈机翼扰流片304形式的控制表面的第二密封表面303与密封板密封件209的密封表面211密封接触。扰流片304在其蒙皮311上限定上空气动力表面305，并且与密封板201和固定结构302结合形成穿越固定结构、密封板和扰流片的连续的空气动力表面。

第二密封表面303从扰流片304的前缘306形成在板313上，板313与空气动力表面305成一角度地向下悬伸。板313从位于该板上的第二密封表面303的下边缘307进一步延伸并在其上限定偏移表面309。偏移表面309大致平行于空气动力表面305地延伸、与凸缘217滑动接触。可以看出的是，密封板201的阶梯式构造允许空气动力表面203、305平滑连续地跨越密封板201与扰流片304之间的连接部315，同时使杠杆或凸缘217在后面能够滑动地接合扰流片，避开空气动力表面上的气流。因此，可以在不影响组件上的气流的情况下在扰流片304与密封板201之间传递弯矩。

参照图5，为了与位于扰流片后面的后缘襟翼或副翼(未示出)形成平滑连续的空气动力表面，扰流片304布置成在机翼的高升力构造中向下垂悬。随着扰流片304绕枢轴401的旋转动作发生下垂运动。示出在下垂构造中的扰流片304和密封板201，其中巡航空气动力表面用虚线501指示。不仅扰流片304绕枢轴401旋转并向下移动，而且密封板201的远端边缘207也由于偏移表面309作用在凸缘217上并向下压凸缘而向下移动。可以观察到的是，密封件209和扰流片的密封表面303轻微地移开。然而，由于密封件209的弹性，因此密封件209朝向密封表面303延伸并且仍然与密封表面303密封接触。

在扰流片304处于其下垂的高升力构造中并且扰流片已经向下移动密封板的情况下，可以观察到的是，仍然存在跨越表面203和表面305的连续的空气动力表面501并且连接部315没有显著地变宽。因此，本发明的密封板和组件允许密封件具有必要的柔度和弹性以在巡航构造和高升力构造中均产生有效的密封，与此同时杠杆与偏移件的精确的关系允许密封板和控制表面在两个构造中均保持连续的空气动力表面。

本文中描述的实施方式是可以如何实现本发明和本发明的各方面的各自非限制性示例。所描述的与任何一个实施方式相关的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征组合使用，并且也可以与任何其他实施方式的一个或多个特征或任何其他实施方式的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以使用上文未描述的等同物和改型。

除非另外明确说明，否则本文中使用的词语“或”应理解为“和/或”。

Claims (18)

1.一种用于在空气动力结构的固定部分与可移动表面之间保持连续空气动力表面的密封板，所述密封板包括第一弹性材料并且在其上限定空气动力表面，并且所述密封板构造成沿着其第一边缘安装至所述固定部分并且在第二远端边缘处能够滑动地接合所述可移动表面，所述第二远端边缘限定密封表面和刚性杠杆，所述密封表面能够密封地接触所述可移动表面，所述刚性杠杆用以将弯矩从所述可移动表面传递至所述密封板，由此与所述可移动表面的移动完全一致地使所述密封板弯曲并保持所述连续空气动力表面，所述密封板限定了阶梯，由此所述刚性杠杆以阶梯方式离开所述空气动力表面并且在背面能够滑动地接合所述可移动表面。

2.根据权利要求1所述的密封板，其中，所述密封表面形成所述空气动力表面与阶梯式的所述刚性杠杆之间的过渡部。

3.根据权利要求1或2所述的密封板，其中，所述密封表面形成在柔性密封件上。

4.根据权利要求1或2所述的密封板，其中，在组装时所述密封表面大致沿所述可移动表面与所述密封板之间的相对运动的方向延伸，由此在所述相对运动期间保持密封接触。

5.根据权利要求3所述的密封板，其中，所述第一弹性材料包括纤维强化复合材料。

6.根据权利要求5所述的密封板，其中，所述柔性密封件包括第二弹性材料的芯部。

7.根据权利要求6所述的密封板，其中，所述第二弹性材料具有橡胶类的相容性。

8.根据权利要求6所述的密封板，其中，所述密封表面由织物覆盖。

9.根据权利要求8所述的密封板，其中，所述织物包括低摩擦材料。

10.根据权利要求8所述的密封板，其中，所述纤维强化复合材料、所述芯部的所述第二弹性材料和织物覆盖物形成共固化的整体结构。

11.一种翼型件组件，包括：翼型件的固定部分、附接至所述翼型件的所述固定部分的根据权利要求1至10中的任一项的密封板以及所述翼型件的与所述密封板能够密封接合的可移动的控制表面。

12.根据权利要求11所述的翼型件组件，其中，所述控制表面在其一个边缘处限定第二密封表面以接合所述密封板的所述密封表面。

13.根据权利要求12所述的翼型件组件，其中，所述控制表面限定大致与所述控制表面的空气动力表面相对的偏移表面，所述偏移表面能够滑动地接合所述密封板的所述刚性杠杆。

14.根据权利要求13所述的翼型件组件，其中，所述偏移表面从所述第二密封表面以相对于所述第二密封表面成一定角度地悬伸。

15.根据权利要求11至14中的任一项所述的翼型件组件，其中，所述控制表面包括扰流片。

16.一种翼型件，包括根据权利要求11至15中的任一项所述的翼型件组件。

17.根据权利要求16所述的翼型件，其中，所述控制表面包括具有第一位置和第二位置的可下垂的扰流片，所述扰流片的所述第一位置代表所述翼型件的巡航构造并且所述第二位置代表所述翼型件的高升力构造。

18.一种飞行器，所述飞行器包括以下各项中的任一者：根据权利要求1至10中的任一项所述的密封板、根据权利要求11至15中的任一项所述的翼型件组件和根据权利要求16或17所述的翼型件。