CN1156108A - 以球形表面匹配的铰轴整流罩 - Google Patents

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Abstract

一种飞机铰轴整流罩，既能防止两个整流罩部件之间的机械干涉又能消除它们之间的缝隙，也不会增大气动阻力。它由两个球形表面接合，第一球形表面的曲率半径r1和第二球形表面的曲率半径r2不同，但相差不多，以允许半径较小的整流罩部件可伸入较大半径的整流罩部件，且彼此之间可自由运动。r1等于铰接点到第一整流罩表面的距离，r2最好是等于从铰接点到第二整流罩部件表面的距离再加上约0.15英寸，以使第一整流罩部件表面和第二整流罩部件表面之间存在一定的配合间隙。

Description

以球形表面匹配的铰轴整流罩
本发明涉及飞机的整流罩，特别涉及那些用于铰接控制面的某些区域的整流罩，在这些区域操纵机构的伸出会破坏理想的气动外形。
横跨铰接面安装的外部整流罩可能在与方向舵连接的整流罩和与方向舵调整片连接的接合整流罩之间存在不应有的缝隙。理想情况下，这两个相接合的整流罩应相互匹配到这种程度，即它们能重迭而形成连续外形，且在绕铰轴必须的相对运动全范围内不会彼此干涉。当铰轴不垂直于整流罩部件的纵轴时，这一问题变得尤为突出，该纵轴必须与气流方向一致，以使气动阻力维持在可接受的水平上。最近在飞机设计中，出于阻力方面的考虑，对方向舵和调整片上的推杆整流罩的外形作了别出心裁的设计，即尽量减小迎流面面积以降低阻力。对这种两部件式整流罩需要重新设计其边缘形状以便在绕铰轴运动时两者没有机械干涉，否则会出现导致过多空气流入和阻力增大的缝隙，而且会因为有阴暗缝隙区而给用户造成不美观的感觉。
授予Williams等人的申请号为GB 2238991A的英国专利描述了一种整流罩，它覆盖在机翼控制面的操纵机构上，该罩的一个部分与机翼机连，另一部分与控制面相连，由柔性材料制成的中间部分可在其它两部分中滑动，开可根据需要而变形，从而和它们的形状相吻合。
由Williams等人发明的美国专利5,071,092还涉及机翼到控制面的操纵机构的整流罩。若干薄条形成的重叠带与整流罩在机翼这一侧相连，且向后伸出至控制面一侧上。当控制面运动时，重叠带被整流罩的后部推至一侧，但是其弹力又使其紧压在整流罩上。
授予Hofrichter的美国专利4,854,528中讨论了一种用于襟翼控制系统的整流罩，它分成三部分，其运动由襟翼操纵机构控制，因此每部分可随襟翼一起运动且彼此之间可相对滑动，从而维持整流罩的连续性。
授予Rudolph的美国专利5,388,788中公开了一种用于铰接控制面的整流罩，在整流罩上可移动面的较低面为柱形曲面。这样，在控制面的各个角度看都是一个齐平的面，而且在两个整流罩曲面之间操纵机构的载荷分布为一曲线，这样操纵机构就不会破坏法向气动面的外部包络线。
上述问题是针对方向舵和方向舵调整片组件而讨论的，对诸如副翼、前后缘襟翼、升降舵等类型的控制面也有同样的问题。
本发明的目的是设计一种用于铰接面的整流罩，特别是与相对固定的翼相连的整流罩及与之相匹配的和可相对运动控制面相连的整流罩。本发明采用了两个同心球表面部分，球心位于铰轴上，从而使一个整流罩可在另一个整流罩内旋转。
下面结合附图对本发明的优选实施例进行描述。
图1为装有三个铰轴整流罩的现代商用喷气飞机的垂尾的侧视图。
图2为已有技术三个铰轴整流罩的放大的侧视剖面图。
图3为方向舵和调整片推杆装置的横截面示意图，虚线示出了其偏转范围。
图4、图5、图6显示了本发明的整流罩处于中立位置和极限位置时的几何形状。
图7为已有技术的铰轴整流罩的侧视图。
图7A为铰轴整流罩沿图7中A-A线的截面图。
图8为本发明的铰轴整流罩的侧视图。
图8B为本发明的铰轴装置沿图8中B-B线的截面图。
图9为三个铰轴整流罩的放大侧视剖面图，它们是基于本发明的思想制造的。
图1为垂尾10的侧视图，它包括方向舵12、方向舵调整片14、方向舵12与其调整片14之间的铰轴16、垂尾10与方向舵12之间的铰轴18及方向舵与调整片之间的三个铰轴整流罩20。
在飞机的这一区域内有两个控制面，即方向舵12和方向舵调整片14。对所述飞机来说，方向舵12好像一个约厚8英寸的巨大的气动翼合，方向舵调整片14为楔形，前缘大约有8英寸厚，其向后缘逐渐减少到极薄。方向舵调整片14的前缘与方向舵12的后缘相连。调整片安装在一组铰链上可向正负方向摆动。铰链及铰轴18均处于飞机的气动外形之内。然而，用于移动调整片14的推杆操纵机构(图1未示)由于尺寸太大而无法被方向舵12和方向舵调整片14的气动外形完全盖住。因此需要安装一个气动整流罩以对吹过推杆形成的凸起部上的气流进行平滑。
图2显示了已有技术的整流罩20，它安装在推杆(未示出)形成的凸起部之上。整流罩20有两个部件，即与方向舵12相连的第一整流罩部件22和与调整片14相连的第二整流罩部件24。在操作过程中，当调整片14沿铰轴26转动时，必须使整流罩20的这两个部件相互之间没有机械干涉。尤其是整流罩部件22和24不能相互分开而出现开口30，因为空气的流入会产生气动阻力。而且这些开口会给乘客造成不好的印象。
然而，遗憾的是，由于重要的是要考虑到使整流罩20的取向和气流方向一致，从而降小气动阻力，而不是和铰轴26垂直，因而如何确定整流罩的形状，从而使整流罩的两个部件不会相互分开而在两部件之间留下既不美观又会增加气动阻力的开口，这是十分困难的。
图3显示了方向舵12、调整片14、推杆32及推杆摇臂34的截面图。实线表示的是方向舵12和调整片14处于标称中央位置。虚线表示的是方向舵12和调整片14分别向左和向右摆动的极限位置。图3还概略示出了根据本发明制造的由两个整流罩部件组成的整流罩40。
图4显示了与方向舵12相连的第一整流罩部件22及与调整片14相连的第二整流罩部件24。整流罩上带有标记“C”的区域为以铰轴16上的D点为圆心，半径分别为r1和r2的球形表面，r1比r2小，二者之差为整流罩蒙皮的厚度加上一个很小的配合间隙，约为0.15，从而使第一整流罩部件24可以适当地装入第二整流罩部件22。
图5显示了处于标称位置的推杆和推杆摇臂34。和图4一样，整流罩部件24及22采用的是用标记“C”标识的球形表面接合面。
图6同样示出了从铰轴上的中心点测得的整流罩半径r1和r2。
图7及图7A示出现有技术的整流罩及其截面图。为消除两个整流罩部件之间的机械干涉，要对整流罩进行修整。如前面所述，这种修整造成的开口既不美观，又会增加阻力。
图8及图8B显示了本发明的整流罩，其中使用球形表面接合避免了为消除机械干涉而进行的修整，从而不会在整流罩部件之间留下开口。

Claims (3)

1、一种飞机装置及其两部件式铰轴整流罩，它既能防止两个整流罩部件之间的机械干涉，同时又能消除两个整流罩部件之间的缝隙，其包括：
第一整流罩部件，它连接于所述的铰轴的一侧，且具有球面外形，所述球面外形的半径近似等于其到铰轴中心线的距离；
第二整流罩部件，它连接于所述铰轴的另一侧，且具有球面外形，所述球面外形的半径近似等于铰轴中心线到第二整流罩部件球面外形的最短距离。
2、如权利要求1所述的飞机装置，其特征在于，所述第二整流罩部件的球面外形半径较第一整流罩部件大，二者之差为整流罩蒙皮的厚度和一适当大小的配合间隙之和，以防止第一整流罩部件和第二整流罩部件的摩擦。
3、如权利要求2所述的飞机装置，其特征在于，所述第一整流罩部件和第二整流罩部件彼此交迭，从而人看不到整流罩的内部。
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