CN110712743A - 襟翼系统、机翼以及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及襟翼系统、机翼以及飞行器，该襟翼系统(2)用于在缩回位置与伸展位置之间驱动前缘襟翼(28)，该襟翼系统(2)包括具有第一襟翼接头(34)和第二襟翼接头(36)的前缘襟翼(28)、第一剪刀式杆(8)、第二剪刀式杆(24)、第一连接杆(18)、以及致动器(48)。致动器(48)与第一剪刀式杆(8)联接或者与第一连接杆(18)联接，其中，第一剪刀式杆(8)包括用于将第一剪刀式杆(8)以可旋转的方式支承在第一结构固定点(10)上的第一支承接头(14)，并且其中，致动器(48)、第一剪刀式杆(8)、第二剪刀式杆(24)和第一连接杆(18)布置成主动地将前缘襟翼(28)从缩回位置置于伸展位置。

Description

襟翼系统、机翼以及飞行器

技术领域

本发明涉及用于在缩回位置与伸展位置之间驱动襟翼装置的系统、具有这种系统的机翼、以及飞行器。

背景技术

在商用飞行器中，在机翼上通常设置有所谓的高升力系统，使得能够增大机翼的升力产生面积以及增大机翼的弯度。主要地，这些高升力系统包括后缘襟翼装置和前缘襟翼装置。例如，前缘襟翼装置包括下述襟翼：该襟翼从机翼的下侧处的凹部延伸到机翼上游的位置。针对这种所谓的克鲁格襟翼，存在许多不同的致动机构。

克鲁格襟翼通常存放在机翼的下侧处，其中，后缘指向前方方向并且前缘指向后方。在襟翼的展开期间，该襟翼大致遵循旋转运动，以在与机翼的前缘产生间隙的情况下到达机翼的前缘前方的位置，其中，襟翼的前缘指向飞行方向，并且其中，后缘指向后方方向。

DE102011018906A1示例性地示出了具有克鲁格襟翼的前缘襟翼系统。在此，襟翼的后缘附接有附加保持元件，以影响襟翼与机翼的前缘之间的间隙。

EP2509859B1示出了一种高升力系统，该高升力系统也可以包括克鲁格襟翼，该克鲁格襟翼具有使襟翼与机翼的前缘之间所产生的间隙定形状成严格收敛的特定设计。

发明内容

用于使呈克鲁格襟翼形式的前缘襟翼伸展的常见运动学通常提供附接至杠杆的前缘襟翼的严格运动，该杠杆绕旋转轴线转动。因此，襟翼翼弦轴线与机翼翼弦轴线之间的角度与所述杠杆的位置大致成比例。然而，可能有利的是，提供不同的运动来优化前缘襟翼与机翼的前缘之间的间隙以及优化襟翼和机翼上方的气流。

因此，本发明的目的是提出一种用于提供前缘襟翼的运动的改进的襟翼系统，该改进的襟翼系统改善了襟翼区域中的气流，同时该系统应尽可能简单。

该目的通过根据本申请的襟翼系统来满足。有利的实施方式和进一步的改进可以从以下描述中获得。

提出了一种用于在缩回位置与伸展位置之间驱动前缘襟翼的襟翼系统，该系统包括具有第一襟翼接头和第二襟翼接头的前缘襟翼、第一剪刀式杆、第二剪刀式杆、第一连接杆、以及致动器，其中，致动器与第一剪刀式杆联接或者与第一连接杆联接，其中，第一剪刀式杆包括用于将第一剪刀式杆以可旋转的方式支承在第一结构固定点上的第一支承接头，其中，第一剪刀式杆的与第一支承接头相反的端部与第一襟翼接头联接，其中，第一连接杆包括用于将第一连接杆以可旋转的方式支承在第二结构固定点上的第二支承接头，并且其中，第一连接杆的与第二支承接头相反的端部以可旋转的方式与第二剪刀式杆的端部联接，并且其中，第二剪刀式杆的与同第一连接杆联接的所述端部相反的端部与第二襟翼接头联接，其中，另外地，第一剪刀式杆和第二剪刀式杆以可旋转的方式彼此联接以形成剪刀式装置，并且其中，致动器、第一剪刀式杆、第二剪刀式杆和第一连接杆布置成主动地将前缘襟翼从缩回位置置于伸展位置。

根据本发明的襟翼系统的主要优点在于，消除了前缘襟翼角度和襟翼展开状态的比例耦合或严格耦合。仅在所述剪刀式杆中的一个剪刀式杆的一个端部上与第一结构固定点联接的剪刀式装置将绕第一结构固定点旋转、并且将把襟翼与机翼翼弦之间的角度改变成直到剪刀式装置的旋转位置与该剪刀式装置的闭合状态之间的特定关系为止。这可以被认为是中间位置。就这点而言，如果剪刀式杆大致不封围一定角度并且彼此齐平定位，则剪刀式装置是“闭合的”。闭合状态被认为是剪刀式装置闭合的程度。在到达所述中间位置之后，襟翼角度可以保持大致恒定或者仅略微改变。这意味着在襟翼完全展开之前，几乎可以达到所需的襟翼展开角度。在此之后，襟翼可以提供大致平移的运动。与普通的克鲁格襟翼装置相比，这在展开的较早阶段改善了间隙的形状。

主襟翼可以是具有长形形状且具有前缘和后缘的流动体。该主襟翼可以以与普通克鲁格襟翼或飞行器的另一类型的气流影响控制表面类似的方式弯曲。主襟翼是旨在相对于机翼前缘进行移动的前缘襟翼。在缩回状态下，襟翼布置在位于机翼下侧处的凹部中。本申请中所提到的运动涉及从所述凹部到位于机翼的前缘前方的位置的展开运动。

根据本发明的襟翼系统基于由两个剪刀式杆构成的剪刀式装置，其中，这些剪刀式杆中的一个剪刀式杆以可旋转的方式被支承在结构固定点上，并且其中，另一剪刀式杆被支承在第一连接杆上。第一连接杆又以可旋转的方式连接至另一结构固定点。通过使第一连接杆移动，第二剪刀式杆的端部绕第一结构固定点旋转。根据第一连接杆的长度、第一结构固定点与第二结构固定点的距离、以及两个剪刀式杆的尺寸，导致了襟翼的运动。在以下内容中，对各部件进行更详细地描述。

致动器可以是旋转式致动器，该旋转式致动器示例性地与第一连接杆直接联接。致动器还可以在机翼上的安装状态下与结构固定点联接。通过使致动器旋转，第一连接杆绕第二结构固定点旋转并且因此使第二剪刀式杆移动。然而，致动器还可以与第一剪刀式杆和结构固定点联接，以便使第一剪刀式杆在圆形路径上转动。

第一剪刀式杆包括两个端部，其中，所述端部中的一个端部以可旋转的方式与第一结构固定点联接。因此，第一剪刀式杆能够绕第一结构固定点转动。第一剪刀式杆的与第一结构固定点相反的端部与第一襟翼接头联接。由此，第一剪刀式杆不一定与第一襟翼接头直接联接。相反，在第一襟翼接头与第一剪刀式杆之间还可以设置有中间零件或部件。

第二剪刀式杆也包括两个端部，其中，所述端部中的一个端部以可旋转的方式与第一连接杆联接，并且其中，另一端部以可旋转的方式与第二襟翼接头联接。因此，第二剪刀式杆能够绕第一连接杆的与同第一结构固定点联接的端部相反的端部转动。因此，当第一连接杆通过致动器的作用转动时，第二剪刀式杆也被推动成进行运动。

两个剪刀式杆都配备有另一接头，该另一接头将被称为剪刀式接头。该剪刀式接头布置在位于所述剪刀式杆中的每个剪刀式杆的两个端部之间的区域中并且该剪刀式接头导致剪刀式装置的创建。这意味着两个剪刀式杆彼此交叉并且可以相对于彼此采取不同的角度。

通过使第一连接杆移动，因此整个剪刀式装置被推动成绕第一剪刀式杆的以可旋转的方式与第一结构固定点联接的端部旋转。所述杆与所述杆的联接件之间的尺寸关系决定了剪刀式杆的最终运动——即两个剪刀式杆之间的角度——并且决定了第一剪刀式杆绕第一剪刀式杆的与第一结构固定点联接的内端部的旋转。因此，根据本发明的襟翼系统可以被调节成使得：即使在襟翼的后缘位于机翼的能够附接有襟翼系统的翼弦轴线的下方的情况下，襟翼的前缘都处于相对远的前方位置。因此，在襟翼处于中间位置时仍然恰好位于机翼翼弦轴线的下方的情况下，襟翼与机翼的前缘之间的间隙可以被达到。

在襟翼的位置改变至所需的伸展位置时，襟翼向完全伸展位置的随后运动保持特定间隙尺寸。这可以包括略微向后运动以及略微进一步旋转。

在优选实施方式中，第一剪刀式杆通过第二连接杆与襟翼联接，该第二连接杆以可旋转的方式被支承至第一剪刀式杆和第一襟翼接头。这使得襟翼角度能够在特定展开状态范围内保持大致恒定。优选地，第二连接杆的长度比第一连接杆短。特别地，第二连接杆明显短于第一连接杆，并且第二连接杆的长度等于第一连接杆的长度的三分之一或更短。这通常可以增加襟翼系统的紧凑性，因为在剪刀式杆之间的角度相当大的情况下，前缘襟翼在所有杆折叠到彼此上或中的情况下紧密地配装在机翼下侧处。更进一步，襟翼系统允许第二连接杆的过度锁定，这确保了襟翼从中间位置至最终完全展开设置实现更平移的运动、而不是更旋转的运动。

优选地，第一剪刀式杆和第二剪刀式杆中的一者包括沿着主延伸方向的凹部，其中，第一剪刀式杆和第二剪刀式杆中的另一者穿过该凹部，并且其中，第一剪刀式杆和第二剪刀式杆以可旋转的方式联接在该凹部的区域中。凹部可以示例性地包括狭槽或狭缝的形状并且凹部可以延伸穿过相应剪刀式杆的主要部分。因此，相应剪刀式杆的主要部分可以被设计成呈叉形头的形式，其中，叉形头的两个肢部封围间隙，所述剪刀式杆中的另一者延伸穿过该间隙。在介于所述肢部之间的空间中可以布置有用于联接剪刀式杆的接头。

第一剪刀式杆和第二剪刀式杆各自可以包括用于联接第一剪刀式杆和第二剪刀式杆的剪刀式接头，其中，剪刀式接头布置在每个剪刀式杆的中央区域中。术语“中央区域”应被理解为相应杆的下述区域：该区域位于两个端部之间并且沿着单个剪刀式杆的总长度的约50％延伸、即沿着从杆的中央到两个方向的各自长度的约25％延伸。剪刀式接头可以布置在该中央区域的任意点处。尺寸关系与剪刀式接头的中心轴线有关。

在优选实施方式中，第二剪刀式杆与第二襟翼接头直接联接。通过将第二剪刀式杆与襟翼直接联接、即以可旋转的方式与襟翼直接联接，第二襟翼接头仅通过第二剪刀式杆的运动而移动。因此，不需要诸如直线导轨之类的另外导引件。这简化了根据本发明的系统的机械设计。

此外，可以仅使用单个致动器。因此，襟翼系统的优点可以通过仅移动所述杆中的一个杆实现，而不必利用用于例如改变襟翼相对于安装有襟翼系统的机翼的角度或平移位置的第二致动器。根据本发明的襟翼系统简单但有效地提供了襟翼的所需运动。

优选地，致动器、第一剪刀式杆、第二剪刀式杆和第一连接杆布置成主动地将前缘襟翼从缩回位置置于中间位置，在该中间位置中，襟翼的翼弦轴线被调节至所需角度，并且第一剪刀式杆、第二剪刀式杆和第一连接杆布置成提供随后沿着襟翼的翼弦轴线的大致平移的运动，而该翼弦轴线的取向大致保持恒定或略微增加、例如增加约10°至15°。因此，在襟翼系统中所使用的杆中的全部杆都应以可以实现这种特性的方式设计。因此，在上面描述中所呈现的襟翼将被移动至前方位置，在该前方位置中，局部襟翼翼弦恰好在机翼的局部翼弦轴线被达到之前已经采取了所需角度。随后，襟翼可以在机翼的前缘与前缘襟翼之间存在特定间隙的情况下以沿着翼弦轴线大致平移的方式移动成处于完全伸展位置。

如下面进一步阐述的，中间位置中的所述特定角度可以为约117°。在伸展位置中，该角度可以为约130°。然而，这些角度可以略微改变、例如改变约±2°。

本发明还涉及一种具有前缘区域和后缘区域且具有至少一个根据上述描述的襟翼系统的机翼。

有利地，所述系统布置在前缘区域中。

优选地，襟翼系统被设计成使襟翼移动至位于机翼前缘点下方的中间位置、直到局部襟翼翼弦与局部机翼翼弦之间的角度为117°为止。这防止了机翼上侧的气流分离。襟翼的恰好位于机翼前缘点下方的位置被认为是上面所提到和下面进一步提到的中间位置。

在从中间位置至伸展位置的随后伸展中，局部襟翼翼弦与局部机翼翼弦达到示例性的130°的角度。然后，在保持间隙的情况下，襟翼已经以沿着机翼的前缘大致平移运动的方式移动。

襟翼系统还被设计成将襟翼的后缘与机翼的前缘点之间的间隙限定为局部机翼翼弦的2％。这使从襟翼至机翼上侧的气流协调。襟翼的后缘与机翼前缘之间的间隙应不大于局部机翼翼弦的2％。这防止了在襟翼的展开期间机翼上的气流分离。这可以包括中间位置。此外，这可以包括伸展位置。

最后，本发明涉及一种具有至少一个这种机翼的飞行器。

附图说明

本发明的其他特征、优点和潜在应用由对附图中所图示的示例性实施方式的以下描述而产生。在这一方面，所有描述的和/或以图形方式图示的特征也单独地和以任意组合的方式形成本发明的目的，而不管所述特征在单个权利要求中的构成或所述特征对其他权利要求的引用。此外，在附图中，相同或类似的物体由相同的附图标记来标识。

图1以示意性侧视图示出了根据本发明的襟翼系统在机翼的前缘处处于缩回状态。

图2以示意性侧视图示出了在机翼的前缘处处于中间状态的根据本发明的襟翼系统。

图3以示意性侧视图示出了在机翼的前缘处处于伸展状态的根据本发明的襟翼系统。

图4以三维图示出了在机翼的前缘处处于伸展状态的根据本发明的襟翼系统。

图5示出了具有包括有至少一个根据本发明的襟翼系统的机翼的飞行器。

具体实施方式

图1示出了安装在机翼6的前缘区域4中的襟翼系统2。襟翼系统2包括第一剪刀式杆8，该第一剪刀式杆8以可转动的方式或以可旋转的方式安装在第一结构固定点10上。例如，第一剪刀式杆8的内端部12包括旋转式接头14，该旋转式接头14连接至机翼6的第一结构固定点10。第一剪刀式杆8还包括外端部16，该外端部16与第一端部12相反。

襟翼系统2还包括第一连接杆18，该第一连接杆18以可转动的方式或以可旋转的方式安装在第二结构固定点20上。为此，第一连接杆18包括旋转式接头22。

第一连接杆18和第一剪刀式杆8通过第二剪刀式杆24联接。第一连接杆18的外端部26以可旋转的方式与第二剪刀式杆24联接，该外端部26布置在第二剪刀式杆24的端部处。第二剪刀式杆24的与该外端部26相反的另一端部以可旋转的方式与襟翼28联接。第一剪刀式杆8的外端部16又通过旋转式接头32与第二连接杆30联接。第二连接杆30的与该外端部16相反的端部通过另一旋转式接头34与襟翼28联接。在以下内容中，第二连接杆30与襟翼28的连接点被称为第一襟翼接头34。与此类似，位于第二剪刀式杆24与襟翼28之间的旋转式接头36被称为第二襟翼接头36。

更进一步，第一剪刀式杆8和第二剪刀式杆24包括剪刀式接头38，剪刀式杆8和剪刀式杆24二者通过该剪刀式接头38以可旋转的方式相对于彼此支承。

图1示出了处于完全缩回位置的襟翼28。在此，襟翼28的前缘40处于向后位置，而襟翼28的后缘42处于向前位置。襟翼28为机翼6的周围部分提供了连续表面。为此，机翼6在其下侧部46处包括凹部44。

当根据图2使襟翼系统2移动时，在第二结构固定点22处示例性地标识出的致动器48使第一连接杆18沿顺时针方向移动。因此，第一连接杆18的外端部26沿向前方向推动第二剪刀式杆24。在这种情况下，第二襟翼接头36也沿向前方向移动。由于在第一结构固定点10上的支承，因此第一剪刀式杆8跟随第二剪刀式杆24的运动，这是因为两个剪刀式杆通过剪刀式接头38彼此连接。第一剪刀式杆8的延伸方向50与第二剪刀式杆24的延伸方向52之间的被表示为γ的角度γ随着第一连接杆18的运动增大而减小。在图2中所示出的位置中，第二连接杆30的延伸方向大致平行于第一剪刀式杆8的延伸方向50。当使第一连接杆18沿顺时针方向进一步移动时，角度γ将减小并且第二连接杆30将被过度锁定。图2中的所有杆的尺寸关系定尺寸成使得：襟翼28的后缘42大致处于与局部机翼翼弦54的高度相同的高度，而局部襟翼翼弦56与机翼6之间的角度α为约117°。这被认为是中间位置。在此，襟翼28的后缘42与机翼6的前缘60之间的间隙58最大等于局部机翼翼弦的2％。

图3表明了：随着第一连接杆18的进一步运动，角度γ减小并且因此使第二连接杆30绕第一剪刀式杆8的外端部转动，这导致在保持机翼6的前缘60与襟翼28的下侧部62之间的间隙58的情况下前缘襟翼28进一步向上的大致平移的运动。在该位置中，局部襟翼翼弦56与机翼6之间的角度α为约130°，该位置被认为是伸展位置。因此，一种简单的机构通过在局部襟翼翼弦56与局部机翼翼弦54之间提供相当大的角度而能够提供襟翼28的非常有利的运动，并且该简单的机构能够提供已经处于伸展运动的中间状态的襟翼28并在中间位置与伸展位置之间保持间隙58，这改善了气流并且防止了机翼6上侧上的气流分离。

图4以三维视图展示了襟翼系统2的设计。在此，明显的是，第一连接杆18可以包括两个单独的子杆64和66，子杆64和66一起形成第一连接杆。第一剪刀式杆8在其外端部16处被设计为叉形头68，从而形成凹部70，第二剪刀式杆24延伸穿过该凹部70。此外，第二连接杆30配装在第一剪刀式杆8的两个肢部72与74之间。因此，提供了杆的对称布置，这消除了倾斜或约束应力等。

最后，图5示出了具有两个下述机翼78和80的飞行器76：这种襟翼系统2可以在前缘区域4处安装至所述机翼78和80。

此外，应当指出的是，“包括”并不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”并不排除复数。此外，应当指出的是，已经参照上述示例性实施方式中的一个示例性实施方式描述的特征或步骤还可以与上面所描述的其他示例性实施方式的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应被解释为进行限制。

Claims (14)

1.一种襟翼系统(2)，所述襟翼系统(2)用于在缩回位置与伸展位置之间驱动前缘襟翼(28)，所述襟翼系统(2)包括：

-具有第一襟翼接头(34)和第二襟翼接头(36)的前缘襟翼(28)；

-第一剪刀式杆(8)；

-第二剪刀式杆(24)；

-第一连接杆(18)；以及

-致动器(48)，

其中，所述致动器(48)与所述第一剪刀式杆(8)联接或者与所述第一连接杆(18)联接，

其中，所述第一剪刀式杆(8)包括用于将所述第一剪刀式杆(8)以可旋转的方式支承在第一结构固定点(10)上的第一支承接头(14)，其中，所述第一剪刀式杆(8)的与所述第一支承接头(14)相反的端部与所述第一襟翼接头(34)联接，

其中，所述第一连接杆(18)包括用于将所述第一连接杆(18)以可旋转的方式支承在第二结构固定点(20)上的第二支承接头(22)，并且其中，所述第一连接杆(18)的与所述第二支承接头(22)相反的端部(26)以可旋转的方式与所述第二剪刀式杆(24)的端部联接，

其中，所述第二剪刀式杆(24)的与同所述第一连接杆(18)联接的所述端部相反的端部与所述第二襟翼接头(36)联接，

其中，另外地，所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)以可旋转的方式彼此联接以形成剪刀式装置，并且

其中，所述致动器(48)、所述第一剪刀式杆(8)、所述第二剪刀式杆(24)和所述第一连接杆(18)布置成主动地将所述前缘襟翼(28)从缩回位置置于伸展位置。

2.根据权利要求1所述的襟翼系统(2)，

其中，所述第一剪刀式杆(8)通过第二连接杆(30)联接至所述襟翼(28)，所述第二连接杆(30)被以可旋转的方式支承至所述第一剪刀式杆(8)并且被以可旋转的方式支承至所述第一襟翼接头(34)。

3.根据权利要求2所述的襟翼系统(2)，

其中，所述第二连接杆(30)的长度比所述第一连接杆(18)的长度短。

4.根据权利要求3所述的襟翼系统(2)，其中，所述第二连接杆(30)的长度小于所述第一连接杆(18)的长度的三分之一。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼系统(2)，

其中，所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)中的一者包括沿着主延伸方向的凹部(70)，所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)中的另一者穿过所述凹部(70)，并且

其中，所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)以可旋转的方式联接在所述凹部(70)的区域中。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼系统(2)，

其中，所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)包括用于联接所述第一剪刀式杆(8)和所述第二剪刀式杆(24)的旋转式的剪刀式接头(38)，其中，所述剪刀式接头(38)布置在每个剪刀式杆(8，24)的中央区域中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼系统(2)，

其中，所述第二剪刀式杆(24)与所述襟翼(28)直接联接。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼系统(2)，

其中，仅使用单个致动器(48)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼系统(2)，

其中，所述致动器(48)、所述第一剪刀式杆(8)、所述第二剪刀式杆(24)和所述第一连接杆(18)布置成主动地将所述前缘襟翼(28)从缩回位置置于中间位置，在所述中间位置中，所述襟翼(28)的翼弦轴线(56)被调节至所需角度，并且所述致动器(48)、所述第一剪刀式杆(8)、所述第二剪刀式杆(24)和所述第一连接杆(18)布置成提供随后沿着所述襟翼(28)的所述翼弦轴线(56)的平移运动。

10.一种机翼(6)，所述机翼(6)具有前缘区域(4)和后缘区域且具有至少一个根据权利要求1至9中的任一项所述的襟翼系统(2)，所述襟翼系统(2)安装在所述机翼(6)内。

11.根据权利要求10所述的机翼(6)，其中，所述襟翼系统(2)布置在所述前缘区域(4)中。

12.根据权利要求10或11所述的机翼(6)，其中，所述襟翼系统(2)被设计成使所述襟翼(28)在机翼的前缘点(60)的下方移动直到局部襟翼翼弦(56)与局部机翼翼弦(54)之间的角度为117°为止。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的机翼(6)，其中，所述襟翼系统被进一步设计成将介于所述襟翼(28)的后缘(42)与所述机翼(6)的前缘点(60)之间的间隙(58)限制为所述局部机翼翼弦(54)的2％。

14.一种具有至少一个根据权利要求10至13中的任一项所述的机翼(6)的飞行器(76)。

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