CN111232183B - 用于飞行器的副翼舱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的副翼舱结构。该副翼舱结构至少由副翼舱上壁板(7)和副翼悬挂支臂(6)组成。副翼舱结构未配备有固接副翼舱上壁板(7)的副翼舱支撑隔板。副翼舱上壁板(7)沿飞行器的机翼的伸展方向分为多个段并且利用副翼悬挂支臂(6)构成具有双支点的外伸悬臂梁。上述用于飞行器的副翼舱结构装配简单、维护成本低，并且从源头上解决了副翼舱支撑隔板因结构疲劳而断裂的问题。

Description

用于飞行器的副翼舱结构

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器的副翼舱结构，更具体地说，涉及对飞行器的副翼舱的上壁板结构所作的改进。

背景技术

副翼是指安装在飞行器机翼翼梢后缘外侧的一小块可动的翼面。副翼是飞行器的主操作舵面，飞行员可以通过操纵左右副翼使其差动偏转产生滚转力矩，使得飞行器作横滚动作。

如图1所示，该图是副翼舱的结构示意图。可以看到，副翼舱通常由副翼舱上壁板7、副翼舱支撑隔板5和副翼悬挂支臂6组成。副翼舱的上壁板7和支撑隔板5与机翼后梁2、机翼壁板后缘连接形成整体固定结构，副翼舱后缘与副翼表面接触实现气动密封。副翼舱上壁板7沿机翼伸展方向分为若干段，并且各段中的每两段均在副翼舱支撑隔板4处对接。由于副翼舱支撑隔板5固定在机翼后梁2上且垂直向上的刚度很大，因此副翼舱上壁板7固定在机翼盒段上，且沿垂直方向变形能力很差。

在飞行器的飞行过程中，由于受到副翼4运动及变形影响，极易造成密封失效，产生额外振动，导致副翼舱支撑隔板5断裂。通过对支撑隔板的断裂位置进行晶像检测，发现裂纹扩展区可见明显的疲劳弧线和疲劳条带特征，因此认定为疲劳开裂。

此外，由于副翼经由多个副翼悬挂支臂6连接到副翼舱，因此其通常采用多点悬挂形式连接。请参见图1，可以看到每两组悬挂点的中间位置垂向变形为最大，而且有可能会挤压到副翼舱上壁板7，使得原先由副翼悬挂支臂6所传递的载荷中的至少一部分变成由副翼舱上壁板7传递，因而易于导致副翼舱上壁板7和副翼舱支撑隔板5由于额外受载加大而断裂损坏。

上述现象对于飞行器的航行安全带来了威胁，存在较大的安全性隐患，因此急需得到解决。

在现有技术领域存在多种力图避免副翼舱各部件疲劳开裂问题的解决方案。

例如，由航空伙伴股份有限公司于2017年3月31日提交的中国发明专利申请CN109070994A公开了一种用于自适应翼型件的致动器。该专利申请公开了一种供致动器系统修改飞机机翼的自适应襟翼的设备。该致动器系统包括：驱动杆，该驱动杆从襟翼的机头部分延伸到其内部；双臂曲柄，该双臂曲柄可附接到内部并且被配置为接收驱动杆的端部；枢轴，该枢轴被设置成与驱动杆相对，该枢轴可将双臂曲柄联接到安装架，该安装架固定到襟翼的后缘部分的下表面；蒙皮搭接区，该蒙皮搭接区配置为允许后缘部分的下表面在驱动杆的作用下与襟翼的其余部分的下表面相邻地滑动；缓冲器，该缓冲器设置在飞机机翼内并且配置为在襟翼移动到收缩状态时对驱动杆施加连续力。

由此可见，该专利申请的襟翼舱通过使盖板与支撑肋固连而使其随着襟翼运动并协调偏转运动。但是，这种解决方案并不能消除副翼舱支撑隔板由于额外振动载荷而断裂的风险。

又比如，在波音公司于2017年10月13日提交的美国专利申请US20190112027A1中公开了一种具有改进的偏转控制肋的飞机机翼。该飞机机翼包括后翼梁、外侧襟翼、后翼梁配件和偏转控制肋。外侧襟翼相对于后梁在收起位置和展开位置之间移动。外侧襟翼包括封闭肋和联接至封闭肋的辊。后翼梁配件连接到后翼梁。偏转控制肋包括主臂和锁扣。主臂在靠近飞机机翼的下表面处连接至后翼梁配件并从后翼梁配件向后延伸。锁扣联接到主臂并从主臂向后延伸。锁扣包括开口，以在外侧襟翼处于收起位置时容纳外侧襟翼的辊。

该专利申请改进了支撑肋的结构形式，避免了为机构设计额外整流罩。但是，这样的解决方案同样不能消除副翼舱支撑隔板由于额外振动载荷而断裂的风险，无法从根本上解决上述断裂问题。

因此，目前业内急需设计一种便于装配且维护成本低的飞行器副翼舱结构，该结构能够有效地解决副翼舱支撑隔板因结构疲劳而断裂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于飞行器的副翼舱结构，该结构装配方便、维护成本低，并且能够有效地解决副翼舱支撑隔板因结构疲劳而断裂的问题。

根据本发明的第一方面涉及一种用于飞行器的副翼舱结构，副翼舱结构至少由副翼舱上壁板和副翼悬挂支臂组成，其中，副翼舱结构未配备有固接副翼舱上壁板的副翼舱支撑隔板，副翼舱上壁板沿飞行器的机翼的伸展方向分为多个段并且利用副翼悬挂支臂构成双支点的外伸悬臂梁。

关于“双支点的外伸悬臂梁”，正如本领域的普通技术人员能够理解的那样，“外伸悬梁臂”是指一端是与固定本体固接或构成一体的固定端、另一端是从该固定本体伸出的自由端的梁结构。至于“双支点”的悬梁臂，则是指利用支座或类似结构在悬梁臂的两个部位处(例如，在固定端和悬梁臂的中点处)对该悬梁臂进行支撑。但需要注意的是，这两个部位通常选择为其中一个是外伸悬梁臂的固定端，而另一个不是外伸悬梁臂的自由端。

根据本发明的一个较佳实施例，副翼悬挂支臂的固定端(或第一端)可以借助固定支座固定到机翼的至少一部分。

更佳地是，副翼悬挂支臂的固定端可以利用销轴件连接到固定支座并对副翼舱上壁板进行支承。

此外，副翼悬挂支臂还可以配备有其第一端连接到机翼的至少一部分以共同形成双支点的支撑拉杆。

更佳地是，支撑拉杆的第一端可以利用球铰件连接到固定支座，和/或支撑拉杆的第二端可以利用球铰件连接到副翼悬挂支臂的除固定端和自由端(或第二端)以外的至少一部分。

最佳地是，支撑拉杆在其第一端处可以布置有缓冲衬垫。

根据本发明的另一个较佳实施例，副翼舱上壁板的每个段在其垂向最大变形处可以形成有分离面。

更佳地是，位于分离面的固定支座还可以配备有能绕固定支座转动并使副翼舱上壁板向上运动的变形补偿连杆。

根据本发明的又一个较佳实施例，支撑拉杆的第一端可以设置成与飞行器的副翼联动，以使副翼舱上壁板与副翼一起偏转。

在上述各实施例中，机翼的至少一部分优选地是机翼的后梁。

根据本发明的第二方面涉及一种飞行器，该飞行器配备有如本发明的第一方面所述的副翼舱结构。

根据本发明的用于飞行器的副翼舱结构具有以下优点：

(1)本发明对于用于飞行器的副翼舱结构进行了改进，取消了固接副翼舱上壁板的副翼舱支撑隔板，从源头上解决了支撑隔板在飞行过程中由于额外气流引起振动而导致结构疲劳断裂的问题。

(2)在机翼变形的情况下，提高了副翼舱结构适应副翼协调变形的能力，降低了附加载荷对副翼舱结构损伤的危险系数。

(3)本发明采用独立的模块化结构，提高了装配工艺性，大大减轻了飞机后期外场改装、维护的成本，因而改善了飞机的维修性。

附图说明

为了进一步说明根据本发明的用于飞行器的副翼舱结构，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1是现有技术中的副翼舱结构的示意图；

图2是根据本发明的副翼舱结构的示意图，其中为了清楚起见，副翼以虚线示出；

图3以放大的方式示出了单块副翼舱上壁板的结构；以及

图4对图3作进一步放大，详细地示出了位于分离面处的固定支座所配备的变形补偿连杆。

附图标记

1 机翼前梁

2 机翼后梁

3 机翼肋

4 副翼

5 副翼舱支撑隔板

6 副翼悬挂支臂

7 副翼舱上壁板

S 副翼舱上壁板的分段位置

8 固定支座

8a 销轴件

9 支撑拉杆

9a 球铰件

10 缓冲衬垫

11 变形补偿连杆

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的用于飞行器的副翼舱结构，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。

图2是根据本发明的副翼舱结构的示意图。除了副翼舱之外，图2还示出了机翼的内部结构。与图1类似，机翼主要由机翼前梁1、机翼后梁2和多个机翼肋3构成。机翼前梁1和机翼后梁2以大致平行的方式布置，而多个机翼肋3以间隔规定距离的方式布置在机翼前梁1和机翼后梁2之间。需要说明的是，由于机翼并非是本发明的改进对象，因此图1和2仅以示意性的方式示出了其内部结构，并不意味着机翼仅包括上述部件。

图2示出了根据本发明的用于飞行器的副翼舱结构。与现有技术的副翼舱结构相比，本发明的副翼舱结构取消了固接副翼舱上壁板7的副翼舱支撑隔板，从源头上解决了支撑隔板在飞行过程中由于额外气流引起振动而导致结构疲劳断裂的问题。换句话说，该副翼舱结构尽管至少由副翼舱上壁板7和副翼悬挂支臂6组成，但并不包括固接副翼舱上壁板7的副翼舱支撑隔板。

副翼舱上壁板7沿飞行器的机翼的伸展方向分为多个段，各个段之间相互独立，以利于与副翼4协调变形并降低相互干涉的影响。这些段利用副翼悬挂支臂6构成双支点的外伸悬臂梁。

请参见图3，该图以放大的方式示出了单块副翼舱上壁板7的结构。

如先前所述，副翼舱上壁板7的各个段利用副翼悬挂支臂6构成双支点的外伸悬臂梁。正如本领域的普通技术人员能够理解的那样，“外伸悬梁臂”是指一端是与固定本体固接或构成一体的固定端、另一端是从该固定本体伸出的自由端的梁结构。也就是说，图3所示的副翼悬挂支臂6的一端为与机翼的至少一部分固接的固定端，另一端是从机翼的至少一部分伸出的自由端。

在本较佳实施例中，“机翼的至少一部分”指的是机翼后梁2。当然，对于本领域的普通技术人员易于理解的是，也可以在允许的范围内将副翼悬挂支臂6的固定端固接到机翼的其它适当部分。

在本较佳实施例中，副翼悬挂支臂6的固定端借助固定支座8固定到机翼后梁2。当然，对于本领域的普通技术人员易于理解的是，也可以在允许的范围用其它中间连接件替代上述固定支座8。这些变型都应当落在本发明的保护范围之内。

在本较佳实施例中，副翼悬挂支臂6的固定端利用销轴件8a连接到固定支座8并对副翼舱上壁板7进行支承。这样，副翼悬挂支臂6能够连同支承于其上的副翼舱上壁板7一起围绕固定支座8的支点转动。因而，副翼悬挂支臂6即相当于上述“外伸悬梁臂”。

如先前所述，具有“双支点”的“外伸悬梁臂”是指利用支座或类似结构在副翼悬挂支臂6的两个部位处对该悬挂支臂进行类似悬梁臂方式的支撑。在本较佳实施例中，副翼悬挂支臂6的两个被支承部位是其固定端以及副翼悬挂支臂6的大致中点处。

当然，对于本领域的普通技术人员易于理解的是，副翼悬挂支臂6的支承部位之一并非必须是中点。事实上，除了副翼悬挂支臂6的固定端和自由端之外，副翼悬挂支臂6上的任何部位均可以成为上述被支承部位。换句话说，只要将被支承部位选择为其中一个是副翼悬挂支臂6的固定端，而另一个不是副翼悬挂支臂6的自由端即相当于上述“双支点外伸悬梁臂”。

为此，副翼悬挂支臂6还配备有支撑拉杆9，该支撑拉杆9的第一端即连接到机翼后梁2，以与固定支座8的支点共同形成双支点。支撑拉杆9的第二端则连接到副翼悬挂支臂6的中点。

在本较佳实施例中，支撑拉杆9的第二端可以连接到副翼悬挂支臂6的除固定端和自由端以外的至少一部分，以确保副翼悬挂支臂6处于悬臂梁状态。这对于本领域的普通技术人员来说应当是易于理解的。

从图3所示的实施例中可以看到，多个固定支座8在机翼后梁2的顶端侧布置成一排，而多个支撑拉杆9沿固定支座8的垂直方向但位于机翼后梁2的底端侧同样布置成一排。每个副翼悬挂支臂6的固定端均利用相同的销轴件8a连接到每个固定支座8。每个支撑拉杆9的第一端连接到机翼后梁2，而第二端则连接到副翼悬挂支臂6的非端部部位处。这样，副翼舱上壁板7沿机翼航行方向被简化为双支点的外伸悬臂梁，因而能够缓冲并降低副翼因垂向大变形而附加的载荷。

在本较佳实施例中，支撑拉杆9在其第一端处布置有缓冲衬垫10，以减缓副翼震动对翼盒的影响。当然，本领域的普通技术人员也可以采用其它缓冲或减震材料来代替缓冲衬垫10，这样的变型也应当落在本发明的保护范围之内。

支撑拉杆9的第一端和/或第二端均利用球铰件9a连接到固定支座8和/或副翼悬挂支臂6。通过分解位于支撑拉杆9的第一端处的连接部件，可以使副翼舱上壁板7方便地向上开启，增加了该部位的维护通路，使得维修人员检修相应设备更加方便。

返回参见图2，可以看到副翼舱上壁板7沿机翼延展方向分为多段，但每个段在其垂向最大变形处形成有分离面S。

对应于副翼垂向最大变形处的分离面S，在其与机翼后梁2连接的固定支座8处还配备有变形补偿连杆10。换句话说，位于分离面S处的固定支座8另外配备有变形补偿连杆10。如图4所示，该变形补偿连杆10针对副翼垂向最大变形能够绕其固定支座8的转动轴线旋转，使副翼舱上壁板7沿展向端面向上运动，进一步释放副翼4变形对副翼舱上壁板7的影响。

在本较佳实施例中，由于位于分离面S，配备有变形补偿连杆10的固定支座8沿机翼后梁2的垂直下方无需再设置支撑拉杆9。

在本较佳实施例中，支撑拉杆9的第一端设置成与飞行器的副翼4联动，以使副翼舱上壁板7与副翼4一起偏转。这样的设计能够使副翼舱上壁板7随同副翼4偏转，进而提高副翼4的操纵效率。

虽然以上结合了若干较佳实施例对本发明的用于飞行器的副翼舱结构进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于飞行器的副翼舱结构，所述副翼舱结构至少由副翼舱上壁板（7）和副翼悬挂支臂（6）组成，其特征在于，所述副翼舱结构未配备有固接所述副翼舱上壁板（7）的副翼舱支撑隔板，所述副翼舱上壁板（7）沿所述飞行器的机翼的伸展方向分为多个段，所述多个段之间彼此相互独立并且利用所述副翼悬挂支臂（6）构成具有双支点的外伸悬臂梁，以利于与所述飞行器的副翼（4）协调变形。

2.如权利要求1所述的副翼舱结构，其特征在于，所述副翼悬挂支臂（6）的固定端借助固定支座（8）固定到所述机翼的至少一部分。

3.如权利要求2所述的副翼舱结构，其特征在于，所述副翼悬挂支臂（6）的固定端利用销轴件（8a）连接到所述固定支座（8）并对所述副翼舱上壁板（7）进行支承。

4.如权利要求2所述的副翼舱结构，其特征在于，所述副翼悬挂支臂（6）还配备有其第一端连接到所述机翼的至少一部分以共同形成双支点的支撑拉杆（9）。

5.如权利要求4所述的副翼舱结构，其特征在于，所述支撑拉杆（9）的第一端利用球铰件（9a）连接到所述固定支座（8），和/或所述支撑拉杆（9）的第二端利用球铰件（9a）连接到所述副翼悬挂支臂（6）的除所述固定端和自由端以外的至少一部分。

6.如权利要求4所述的副翼舱结构，其特征在于，所述支撑拉杆（9）在其第一端处布置有缓冲衬垫（10）。

7.如权利要求2所述的副翼舱结构，其特征在于，所述副翼舱上壁板（7）的每个段在其垂向最大变形处形成有分离面（S）。

8.如权利要求7所述的副翼舱结构，其特征在于，位于所述分离面的所述固定支座（8）还配备有能绕所述固定支座（8）转动并使所述副翼舱上壁板（7）向上运动的变形补偿连杆。

9.如权利要求4所述的副翼舱结构，其特征在于，所述支撑拉杆（9）的第一端设置成与所述飞行器的副翼（4）联动，以使所述副翼舱上壁板（7）与所述副翼（4）一起偏转。

10.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器配备有如权利要求1至9中任一项所述的副翼舱结构。

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