CN111315652B - 飞机机翼和飞机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机机翼和飞机。针对前缘机翼缝翼的噪声抑制通过与所述缝翼的下后缘成为一体的噪声抑制气流屏蔽件来提供，其中，所述屏蔽件能够从当所述缝翼处于其缩回位置中时的大致平面的构造可逆地自主地弯曲成当所述缝翼处于其展开位置中时的凸形弯曲的构造。

Description

飞机机翼和飞机
技术领域
本文公开的实施例总体上涉及用于当缝翼被展开时为飞机机翼组件的可缩回的前缘机翼缝翼提供噪声抑制的系统。在具体实施例中，可缩回的缝翼包括设置在缝翼的下后缘的终端区域处的可自主弯曲的气流屏蔽件。
背景技术
在起飞和着陆期间从飞机发出的噪声是带来大城市中的城市噪声污染的一个重要问题。航空航天界自1960年代以来一直致力于降低商用飞机的噪声水平。飞机所允许的最大噪声由飞机用型式合格证(例如，由联邦航空局(FAA)的PART36颁布的条例)规定。近年来这些法规要求已对噪声强加了更严格的水平。
更大且更加能量高效的涡扇发动机的渐进引入已大大降低了飞机发动机噪声。然而，飞机(机身)的非推进部分已成为主要噪声源，主要是在飞行的进场和着陆阶段期间。当前飞机设计中最相关的机身噪声源之一是与飞机的机翼相关联的高升力设备，特别是前缘设备，诸如可缩回的前缘机翼缝翼。
在本领域中有针对降低通过前边缘缝翼所产生的噪声的一些在先的提议，诸如通过美国专利号6,454,219、8,424,810和9,242,720所提供的那些，将这些美国专利中的每个的全部内容通过引用明确地并入本文中。虽然现有技术中的提议对他们陈述的目的来说可能是令人满意的，但是仍在寻求向可缩回的前缘机翼缝翼提供增强的噪声抑制特性的不断改进。
本文公开的实施例致力于为可缩回的前缘机翼缝翼提供对噪声抑制特性的这种改进。
发明内容
总体上，根据本文公开的实施例，通过与缝翼的下后缘成为一体的噪声抑制气流屏蔽件，来提供针对前缘机翼缝翼的噪声抑制，其中，所述屏蔽件能够响应于所述缝翼从缩回位置移到其展开位置而自主地弯曲以呈现凸形弯曲的构造。所述屏蔽件可以沿着缝翼跨度包括导向元件，所述导向元件被固定到所述屏蔽件的终端，并从所述屏蔽件的终端向外延伸。
总体上，常规可缩回的缝翼的下后缘具有整体气流屏蔽件，整体气流屏蔽件主要负责密封机翼以进行巡航。这些当前的屏蔽件遵循巡航机翼轮廓，大致处于平面的状态，从而允许所述缝翼可缩回。然而，根据本文要求保护的发明的一些实施例，所述屏蔽件能够自主弯曲。这样的自主弯曲可以例如通过嵌入在弹性体材料层中的形状记忆材料的片材来提供，从而当所述缝翼被移到其展开状态中时响应于外部刺激(例如电流)而导致所述屏蔽件的凸曲率，并且其允许所述屏蔽件在所述缝翼被移到其缩回状态中时呈现其正常(例如，未受刺激)的平面的状态，从而允许所述屏蔽件被密封以进行巡航飞行操作。替代地或附加地，所述屏蔽件可以包括形状记忆材料带，所述形状记忆材料带被固定到所述屏蔽件的内表面，从而当所述缝翼被移到其展开位置中时响应于外部刺激(例如电流)而导致所述屏蔽件的凸曲率，并且其允许所述屏蔽件在所述缝翼被移到其缩回状态中时呈现其正常(例如，未受刺激)的平面的状态，从而允许所述屏蔽件被密封以进行巡航飞行操作。
替代地(或附加地)，所述屏蔽件可以包括具有弹簧类偏压性质的弹性材料(钢、玻璃纤维和/或弹性体材料)的某种组合，这从而将不一定需要外部刺激来引发弯曲。当所述缝翼被移到所述展开状态中时，材料的这种组合将因此被维持在大致凸形弯曲的构造中。在这样的实施例中，优选的是，在所述缝翼的远边缘处设置一个或多个固定的导向元件以从而促使所述屏蔽件在所述缝翼被缩回时返回到平面的状态，使得所述缝翼再次呈现大致平面的构造。因此，所述缝翼既是可缩回的又被密封以进行巡航飞行操作。
总之，在本发明的第一方面，本发明提供了一种前缘机翼缝翼，所述前缘机翼缝翼具有：分别带有上后缘和下后缘的上表面和下表面；以及与所述缝翼的下后缘成为一体的噪声抑制气流屏蔽件，其中，所述屏蔽件能够从当所述缝翼处于其缩回位置中时的大致平面的构造可逆地自主地弯曲成当所述缝翼处于其展开位置中时的凸形弯曲的构造。
在本发明的第二方面，在根据第一方面所述的前缘机翼缝翼中，优选地，所述屏蔽件包含形状记忆材料，所述形状记忆材料展现弹簧偏压性质，以允许所述屏蔽件当所述缝翼处于所述展开位置中时呈现所述凸形弯曲的构造，而当所述缝翼被移到其缩回位置中时返回到所述大致平面的构造。
在本发明的第三方面，在根据第二方面所述的前缘机翼缝翼中，优选地，所述屏蔽件进一步包含至少一个导向元件，所述至少一个导向元件被固定到所述屏蔽件的终端并且从所述屏蔽件的终端向外延伸。
在本发明的第四方面，在根据第一方面所述的前缘机翼缝翼中，优选地，所述屏蔽件包含形状记忆材料的片材，从而当所述缝翼被移到其展开状态中时响应于外部刺激的施加而导致所述屏蔽件的凸曲率。
在本发明的第五方面，在根据第四方面所述的前缘机翼缝翼中，优选地，所述形状记忆材料的片材被嵌入弹性体材料层中。
在本发明的第六方面，在根据第一方面所述的前缘机翼缝翼中，优选地，所述屏蔽件包含形状记忆材料带，所述形状记忆材料带被固定到所述屏蔽件的内表面，从而当所述缝翼被移到其展开状态中时响应于外部刺激的施加而导致所述屏蔽件的凸曲率。
在本发明的第七方面，本发明还提供了一种飞机，所述飞机包含根据第一方面所述的前缘机翼缝翼。
在仔细考虑了本发明的优选的示例性实施例的以下详细描述之后，本发明的这些及其它方面和优点将变得更清楚。
附图说明
通过结合附图参考示例性非限定说明性实施例的以下详细描述，将更好地且更完全地理解所公开的本发明的实施例，在附图中：
图1是飞机机翼和前缘机翼缝翼的示意性侧端侧视图，所述前缘机翼缝翼体现了与其下后缘相关联的噪声抑制屏蔽件；
图2是图1中描绘的噪声抑制屏蔽件的下后缘的放大示意性截面视图；以及
图3是与机翼缝翼的下后缘相关联的噪声抑制屏蔽件的替代实施例。
具体实施方式
图1是飞机机翼10和前边缘缝翼12的放大示意性侧端侧视图。边缘缝翼12包括分别具有后缘14a、16a的上缝翼表面14和下缝翼表面16。下后缘16a的终端区域将整体地包括依照本发明的实施例的噪声抑制屏蔽件20。
如所描绘的，当边缘缝翼12被从其缩回状态(通过图1中的虚线所示)移到展开状态(通过图1中的实线所示)时，使屏蔽件20呈现总体上凸形弯曲的形状。相反地，当边缘缝翼12被从其展开状态(通过图1中的实线所示)移到其缩回位置(通过图1中的虚线所示)中时，屏蔽件20的凸形弯曲的形状将再次呈现大致平面的状态。在边缘缝翼12的展开移动期间，屏蔽件20将从大致平面的状态自主地弯曲并变成凸形弯曲的状态，以便使边缘缝翼12在展开时的凹形区域12a内的垂直再循环气流最小化，从而提供噪声抑制。然而，如上面所指出的，在缝翼12的缩回移动期间，屏蔽件20将从凸形弯曲的状态自主地弯曲成大致平面的状态，以便允许缝翼12的完美缩回和机翼10的密封以进行巡航飞行操作。
凹形弯曲的导向元件22可以可选地被固定到屏蔽件20的终端，并从屏蔽件20的终端向外延伸。若存在的话，则凹形弯曲的导向元件22将在边缘缝翼12被移到其缩回位置中时帮助将屏蔽件20弄直成大致平面的状态。导向元件22的存在例如可以存在于那些实施例中，由此屏蔽件20由被动形状记忆材料形成，当缝翼12被移到其展开状态中时，所述被动形状记忆材料将使屏蔽件自主地弯曲。因此，随着边缘缝翼12缩回，导向元件22将与固定机翼10的下表面形成接触，从而帮助将屏蔽件20弄直成大致平面的状态，以便在巡航飞行构造期间提供间隙密封。
如图2中所描绘的，可以通过设置由形状记忆材料(诸如形状记忆金属合金或复合材料)形成的片材26来引发屏蔽件20的自主弯曲，所述形状记忆材料被嵌入在形成至少与边缘缝翼12相关联的下表面16的下后缘16a的弹性体材料中。形状记忆材料优选地响应于在图2和图3中通过框示意性示出的电或热刺激21，所述电或热刺激21改变形状记忆材料的温度，从而使材料弯曲。电或热刺激21可以例如以操作的方式与机载襟翼展开/缩回系统相关联。因此，在襟翼展开系统的致动时，电或热刺激21能够响应地被施加到形状记忆材料，从而使屏蔽件20在缝翼12被移到展开状态中时凸形弯曲。相反地，能够在缝翼缩回系统的致动时禁用电或热刺激21，从而使屏蔽件的形状记忆材料返回到大致平面的状态。
实际上可以在本发明的实践中采用任何形状记忆材料，诸如美国专利号9,316,212(其全部内容明确地通过引用并入到本文中)中公开的那些形状记忆材料。优选的形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA)，所述形状记忆合金具有在经受适合的热刺激时恢复到先前限定的(正常)形状的能力。这样的形状记忆材料能够经历相转变，其中形状根据温度而改变。也可以采用其它形状记忆材料，诸如形状记忆聚合物和陶瓷。
作为替代实施例，可以通过弹性材料(诸如钢和玻璃纤维)的组合以产生弹簧偏压性质并且向片材26提供固有(常态)凸形弯曲的状态来实现屏蔽件20的自主弯曲。因此，可以将片材26嵌入在形成至少与边缘缝翼12相关联的下表面16的下后缘16a的弹性体材料中。设置有下后缘16a的屏蔽件20的常态的凸形弯曲的状态当与机翼10的前边缘接触时将由此克服材料的弹簧偏压力而返回到大致平面的状态。根据此实施例，通常优选包括多个导向元件22(参见图1)，以在缝翼12被缩回时帮助将屏蔽罩20弄直为大致平面的状态。
替代地或附加地，如图3中所描绘的，可以通过被固定到屏蔽件20的内表面区域的形状记忆材料的带状带部28来引发屏蔽件20的自主弯曲。具有形状记忆特性的带部28将因此使屏蔽件20在缝翼12以与先前关于图2所描述的方式类似的方式被移到其展开状态中时响应于电或热刺激21而凸形弯曲。因此，当缝翼12被返回到缩回状态时，可以从带部28移除电或热刺激21，从而允许屏蔽件20返回到其大致平面的状态。
可以设想本领域的技术人员的能力内的各种改型。因此，虽然已经连同目前被认为是最实际且优选的实施例的东西一起描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在涵盖包括在其精神和范围内的各种改型和等效布置。

Claims (5)

1.一种飞机机翼，包括：
机翼前边缘；以及
前缘机翼缝翼系统，所述前缘机翼缝翼系统包括：
(i)前缘机翼缝翼，所述前缘机翼缝翼以可操作的方式位于所述机翼前边缘的前方，从而能够相对于所述机翼前边缘在缩回位置和展开位置之间移动，所述前缘机翼缝翼具有带有上后缘的上表面和带有下后缘的下表面；
(ii)噪声抑制气流屏蔽件，该噪声抑制气流屏蔽件包括形状记忆合金材料，该形状记忆合金材料与所述前缘机翼缝翼的下后缘成为一体且从所述前缘机翼缝翼的该下后缘向后延伸，其中，所述噪声抑制气流屏蔽件的形状记忆合金材料能对电或热刺激做出响应，从而能够在当所述前缘机翼缝翼处于其缩回位置中时的被弄直的构造和当所述前缘机翼缝翼处于其展开位置中时的凸形弯曲的构造之间可逆地弯曲；以及
(iii)提供所述电或热刺激的源，该源被以可操作的方式连接到所述噪声抑制气流屏蔽件的形状记忆合金材料，从而使得所述噪声抑制气流屏蔽件分别响应于所述前缘机翼缝翼在其缩回位置和展开位置之间的移动而凸形弯曲。
2.根据权利要求1所述的飞机机翼，其中，所述噪声抑制气流屏蔽件包含形状记忆合金材料的片材。
3.根据权利要求2所述的飞机机翼，其中，所述形状记忆合金材料的片材被嵌入弹性体材料层中。
4.根据权利要求1所述的飞机机翼，其中，所述噪声抑制气流屏蔽件包含形状记忆合金材料带，所述形状记忆合金材料带被固定到所述噪声抑制气流屏蔽件的内表面。
5.一种飞机，所述飞机包含根据权利要求1所述的飞机机翼。
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