JP5366826B2 - エアロフォイル用の前縁構造体 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、エアロフォイル用の前縁構造体に関する。特に、排他的ではないが、本発明は、航空機の翼用のドループスヌートに関する。

発明の背景

航空機で使用されるようなエアロフォイルは、一般に、前縁構造体または後縁構造体を備える。これらの構造体は、エアロフォイルの揚力を変えることができるようにエアロフォイルの形状を変更する。揚力は、主として、航空機の離陸中または着陸中にエアロフォイルの失速速度を低下させるように変更される。

前縁構造体は、一般に、主翼ボックスに固定される固定部分と、固定部分にヒンジ結合される可動部分とを備える。アクチュエータは、エアロフォイルの揚力が巡航速度での航空機の飛行に適する格納位置とエアロフォイルの揚力が更に低い離陸速度または着陸速度のために増大される展開位置との間で可動部分を移動させる。

ドループスヌートなどの一部の前縁構造体では、格納された可動部分がエアロフォイルの前縁面を形成する。格納された可動部分は固定部分の前方に位置し、固定部分は、それ自体、格納された可動部分によって少なくとも部分的に覆われる前縁面を有する。可動部分は、その展開位置においてヒンジにより下方に動き、固定部分の前縁面の覆われた領域を露出させる。

可動前縁構造体は、それ自体、固定部分の前縁面に隣接する後縁部を有する。前縁構造体のこの領域に関連する問題は多く存在する。例えば、可動部分が展開されると、その後縁が、エアロフォイルにおける空気力学的な圧力差に起因して持ち上がる可能性がある。そのような持ち上がりにより、空気が前縁構造体の可動部分と固定部分との間に押し込まれる場合があり、このため、抗力の増大によりエアロフォイルの効率が低下する。この問題を軽減するため、後縁部が固定部分の露出可能前縁部に対して付勢される。しかしながら、この付勢は、可動部分の後縁部と固定部分の露出可能前縁面との間に著しい摩擦をもたらす可能性がある。この構造体に伴う他の問題は、可動部分が格納位置と展開位置との間で移動するときに可動部分の後縁部の位置に適応させるように、固定部分の露出可能前縁面の形状を輪郭付けなければならないという点である。したがって、露出可能前縁面の輪郭が最適でない場合がある。また、展開された可動部分の後縁部と固定部分の露出された前縁面との間の移行部分が空気力学的に最適でない場合がある。

本発明の一実施形態は、エアロフォイル用の前縁構造体において、
主翼ボックスに取り付けるための固定前縁構造体であって、エアロフォイル面を有する固定前縁構造体と、
後縁部を備え、第１および第２の組のヒンジアームによって固定前縁構造体に対して取り付けられる可動前縁構造体であって、ヒンジアームのそれぞれが、固定前縁構造体および可動前縁構造体と回動可能に係合されるとともに、固定前縁構造体に対する可動前縁構造体の動きを規定する、可動前縁構造体と、
可動前縁構造体に作用して、可動前縁構造体を固定前縁構造体に対して展開位置と格納位置との間で移動させるアクチュエータと、
を備え、
第１のヒンジアームおよび第２のヒンジアームは、可動前縁構造体の後縁部を展開位置および格納位置で固定前縁構造体のエアロフォイル面に隣接して保持するとともに、展開位置と格納位置との間での可動前縁構造体の移動のかなりの部分にわたって後縁部をエアロフォイル面から離間させた状態に維持する、前縁構造体を提供する。

エアロフォイル面は、露出可能前縁部を備えていてもよい。この露出可能前縁部は、格納位置にある可動前縁構造体によって覆われ、可動前縁構造体が展開位置にあるときには可動前縁構造体によって露出される。また、後縁部が移動中に円弧に沿って移動してもよい。円弧は、ほぼ、展開位置および格納位置における後縁部の位置でエアロフォイル面と交わり、円弧は、露出可能前縁部よりも大きく湾曲している。円弧は、ヒンジアームが固定前縁構造体に対するそれらの取り付け点を中心に回動するときのヒンジアームの端部の軌跡を組み合わせて構成されていてもよい。

後縁部は、可動前縁構造体がその展開位置および格納位置にあるときに可動前縁構造体と露出可能前縁部との間に位置するシール部材を備えていてもよい。後縁部は、可動前縁構造体がその展開位置および格納位置にあるときに露出可能前縁部と当接してもよい。展開位置において、露出可能前縁部および後縁部のエアロフォイル面は、露出可能前縁部および後縁部が可動前縁構造体と固定前縁構造体との間の移行部にわたってほぼ連続して湾曲しているほぼ連続的な面を一緒に形成するように配置されてもよい。前縁構造体は、航空機の翼用のドループスヌートとして配置されてもよい。

ここで、添付図面を参照して、本発明の実施形態を単なる一例として説明する。

航空機の平面図である。 前縁構造体の図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２の前縁構造体の格納位置と展開位置との間での移動を示す簡略化された断面図である。 図２の前縁構造体の格納位置と展開位置との間での移動を示す簡略化された断面図である。 図２の前縁構造体の格納位置と展開位置との間での移動を示す簡略化された断面図である。

発明の好ましい実施形態の詳細な説明

図１を参照すると、航空機１０１は、据え付けの水平尾翼１０３と一対の翼１０４とを有する機体１０２を備える。翼１０４は、一組のフェアリング１０５を介して機体１０２に真っ直ぐに整列される。各翼１０４は、翼の主構造要素を形成する主翼ボックス１０６を備える。主翼ボックス１０６は、エンジン用の取り付け点に加えて翼用の上側エアロフォイル面および下側エアロフォイル面とトリムフラップおよびエアブレーキなどの制御面とから成る中央部分も備える。また、主翼ボックス１０６は、フラップ、スポイラ、および、補助翼の形態を成す一組の後縁構造体１０７、および、ドループスヌートやスラットの形態を成す前縁構造体１０８のための支持構造も備える。

図２は、図１の前縁構造体のうちの１つのＡ−Ａ線に沿う断面を示している。前縁構造体１０８は、固定前縁構造体２０１とドループスヌートを形成する可動前縁構造体２０２との形態を成す２つの主要素を備える。固定前縁構造体２０１は、主翼ボックス１０６に固定されるべき一側面２０３に沿って配置される。ドループスヌート２０２は、第１および第２の組のヒンジバー２０４，２０５によって、固定前縁構造体に対して取り付けられ、第１および第２の組のヒンジバー２０４，２０５は、第１および第２の組のそれぞれの回動点２０６，２０７で回動可能に固定前縁構造体２０１に対して固定される。また、第１および第２の組のヒンジバー２０４，２０５は、第３および第４の組のそれぞれの回動点２０８，２０９で回動可能にドループスヌート２０２に対しても固定される。固定前縁構造体２０１にはアクチュエータ２１０が取り付けられており、このアクチュエータ２１０は、回動可能なジョイント２１２を介してリンクアーム２１３の一端に接続されるアクチュエータアーム２１１を備える。リンクアーム２１３の他端は、更なる回動可能なジョイント２１４を介して、第２の組のヒンジアーム２０５のうちの１つに対して取り付けられる。

前縁構造体１０８は、翼１０４の先端または前縁に沿って翼幅方向に延びており、したがって、ヒンジアーム２０４，２０５の組の各部材およびそれぞれの回動点２０６，２０７，２０８，２０９は前縁構造体内で翼幅方向に分布される。多くのアクチュエータ２１０が設けられるが、第２の組のヒンジアーム２０５の全てがアクチュエータに対して直接に接続されるとは限らない。回動点２０６，２０７，２０８，２０９の各組は、それぞれの略翼幅方向軸に沿って配置される。ドループスヌート２０２は翼の前縁エアロフォイル面２１５を形成しており、前縁エアロフォイル面２１５は、ドループスヌート２０２の露出された前方対向面の全体にわたって延びている。図２において、ドループスヌート２０２は、その格納位置、すなわち、航空機１０１の巡航速度での通常の飛行のための位置で示されている。格納位置において、ドループスヌート２０２の上側後縁部２１６は、固定前縁構造体２０１によって形成される前縁エアロフォイル面２１８上の第１の位置２１７に隣接している。

アクチュエータ２１０は、以下で更に説明するように、ドループスヌート２０２を展開位置へと移動させる。アクチュエータ２１０は、作動すると、アクチュエータアーム２１１およびリンクアーム２１３を介して、第１および第２のヒンジアーム２０４，２０５をそれらのそれぞれの第１および第２の回動点２０６，２０７を中心に回転させるように動作する。したがって、アクチュエータ２１０は、ドループスヌート２０２をその展開位置へとほぼ下方前方に移動させる。展開位置において、ドループスヌート２０２の後縁部２１６は、固定前縁構造体２０１の前縁エアロフォイル面２１８上の第２の位置２１９に隣接して位置する。格納位置から展開位置へのドループスヌート２０２の移動は、本明細書において露出可能前縁部２２０と称される前縁エアロフォイル面２１８の部分２２０を露出させる。

図２において、第１および第２の位置２１７，２１９間に破線で示される円弧２２１は、ドループスヌート２０２のその格納位置と展開位置との間での移動中にわたる後縁部２１６の軌跡を示している。円弧２２１は、第１および第２のヒンジアーム２０４，２０５と第１および第２の組の回動点２０６，２０７の相対位置とによって規定される第３および第４の組の回動点２０８，２０９の軌跡の組み合わせである。円弧２２１は、後縁部２１６が格納位置および展開位置２１７，２１９の両方のそれぞれにおいて露出可能前縁部２２０に隣接して位置することを示している。しかしながら、後縁部２１６は、格納位置と展開位置との間でのその移動中においては、露出可能前縁部２２０から離間した状態に維持される。

ここで、ドループスヌート２０２のその格納位置と展開位置との間での移動について図３，４，５を参照して更に説明する。これらの図では、ヒンジアーム２０４，２０５がそれぞれ、それらのそれぞれの長手方向軸を表わす線によって示されている。第１および第２の組の回動点２０６，２０７はそれらの回転軸を表わす点によって示されており、また、第３および第４の組の回動点２０８，２０９は明確にするために省かれている。図３は、ドループスヌート２０２をその格納位置で示しており、この格納位置では、後縁部２１６が第１の位置２１７で露出可能前縁部２２０に隣接する。第１の組のヒンジアーム２０４の軸は、第２の組の回動点２０７よりも上方に位置する。アクチュエータ２１０は、時計回り方向に動作し、ヒンジアーム２０４，２０５を介してドループスヌートをこの格納位置で保持する。

図４を参照すると、ドループスヌート２０２が展開されるときには、アクチュエータ２１０が反時計回り方向に移動してヒンジアーム２０４，２０５を下方へ回転させる。ヒンジアームおよびそれらのそれぞれの回動点の幾何学的形態は、ドループスヌートを前方および下方の両方に移動させる役目を果たす。また、ダブルヒンジ機構により、ドループスヌートは、展開動作中にその翼幅方向軸を中心に反時計回り方向に回転し或いは回動して、後縁部２１６を露出可能前縁部２２０から離間した状態に維持する。後縁部２１６は円弧２２１に沿って移動する。

図５を参照すると、アクチュエータ２１０がドループスヌートをその完全展開位置へと移動させたときには、後縁部２１６は、円弧２２１に沿って元の露出可能前縁部２２０の方へと移動して、露出可能前縁部２２０上の第２の位置２１９に隣接して位置する。図５に示されるように、展開位置では、後縁部２１６によって形成される前縁エアロフォイル面２１５の領域は、ドループスヌート２０２と固定前縁構造体２０１との間の移行部にわたって連続して湾曲しているほぼ連続的なエアロフォイル面を形成するように配置される。

他の実施形態において、後縁部は、その展開位置または格納位置で或いはその近傍で露出可能前縁部に当接してもよい。更なる実施形態において、後縁部または露出可能前縁部には、展開位置または格納位置で後縁部と露出可能前縁部との間に位置する可撓性のシールを設けてもよい。更なる実施形態では、アクチュエータが他のヒンジアームに接続される。他の実施形態では、アクチュエータがドループスヌートの他の部分に連結される。

当業者であれば分かるように、ヒンジアームは、ドループスヌートを適切に装備できるように調整可能であってもよい。装備は、一般に、例えば長さ調整可能な支柱または偏心回動点によって容易化される。

前述したようにドループスヌートを関節結合することにより、ドループスヌート後縁部と露出可能前縁部との間の任意の隙間を展開位置および格納位置の両方で減らすことができる。隙間の減少は、前縁構造体の固定部品と可動部品との間を通じた吹き出しを最小限に抑えるのに役立ち、したがって、抗力が減少される。また、展開位置と格納位置との間の移行中にドループスヌートの後縁部を露出可能前縁部から離間した状態で移動させることは、露出可能前縁面上の磨耗を減少させる。また、露出可能前縁面は、ドループスヌートが展開されるときにエアロフォイルの前縁部が空気力学的な効率性を維持するように輪郭形成されてもよい。すなわち、後縁エアロフォイル面と露出可能前縁面との間の曲率の違いが最小限に抑えられる。また、ドループスヌートのためのダブルヒンジ機構を設けると、展開中に、単一のヒンジ機構と比べて更に大きく前方へ移動させることもできる。言い換えると、ヒンジアームのうちの一方がドループスヌートのためのヒンジ機構を形成し、一方、他方のヒンジアームがドループスヌートのピッチを制御する。

本発明の実施形態の説明によって本発明を例示し、また、実施形態をかなり詳しく説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細な内容に制限すること或いは多少なりとも限定することは出願人の意図するところではない。更なる利点および変更は当業者に容易に分かると思われる。したがって、本発明は、その更に広範な態様で、特定の詳細で典型的な装置および方法、並びに、図示して説明した例示的な実施例に限定されない。したがって、出願人の一般的な発明概念の思想または範囲から逸脱することなく、そのような詳細な内容からの逸脱があり得る。

Claims (5)

1. エアロフォイル用の前縁構造体において、
   主翼ボックスに取り付けるための固定前縁構造体であって、上側エアロフォイル面と下側エアロフォイル面を有する固定前縁構造体と、
   後縁部を備え、第１および第２のヒンジアームによって前記固定前縁構造体に対して取り付けられるドループ前縁構造体であって、前記ヒンジアームのそれぞれが、前記固定前縁構造体および前記ドループ前縁構造体と回動可能に係合されるとともに、前記ヒンジアームが前記固定前縁構造体に対する前記ドループ前縁構造体の動きを規定する、ドループ前縁構造体と、
   前記ドループ前縁構造体に作用して、前記ドループ前縁構造体を前記固定前縁構造体に対して展開位置と格納位置との間で移動させるアクチュエータと、
   を備え、
   前記格納位置にある前記ドループ前縁構造体が前記エアロフォイルの前縁面を形成し、
   前記第１および第２のヒンジアームが、前記ドループ前縁構造体の前記後縁部を前記展開位置および前記格納位置の両方で前記固定前縁構造体の前記上側エアロフォイル面に当接して保持するとともに、前記展開位置と前記格納位置との間での前記ドループ前縁構造体の移動中に前記後縁部を前記上側エアロフォイル面から離れて移動させる、前縁構造体。
2. 前記上側エアロフォイル面が露出可能前縁部を備え、前記露出可能前縁部は、前記格納位置にある前記ドループ前縁構造体によって覆われ、前記ドループ前縁構造体が前記展開位置にあるときには前記ドループ前縁構造体によって露出され、
   前記後縁部が前記移動中に円弧に沿って移動し、
   前記円弧が、ほぼ、前記展開位置および前記格納位置における前記後縁部の位置で前記上側エアロフォイル面と交わり、
   前記円弧が、前記露出可能前縁部よりも大きく湾曲している、請求項１に記載の前縁構造体。
3. 前記円弧は、前記ヒンジアームが前記固定前縁構造体に対するそれらの取り付け点を中心に回動するときの前記ヒンジアームの端部の軌跡を組み合わせて成る請求項２に記載の前縁構造体。
4. 前記後縁部は、前記ドループ前縁構造体が前記展開位置および格納位置の各々にあるときに前記ドループ前縁構造体と前記上側エアロフォイル面との間に位置するシール部材を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の前縁構造体。
5. 前記展開位置において、前記上側エアロフォイル面および前記後縁部の上側エアロフォイル面が、前記ドループ前縁構造体と前記固定前縁構造体との間の移行部にわたってほぼ連続して湾曲しているほぼ連続的な面を形成するように構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の前縁構造体。
   

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