帶有后推進(jìn)系統(tǒng)的飛的制造方法
【專利摘要】飛機(jī)（1），包括沿飛機(jī)縱向方向X伸展的機(jī)身（2），包括在機(jī)身中間部分固定在機(jī)身上的機(jī)翼（3），包括位于機(jī)翼（3）之后的后機(jī)身（21），發(fā)動機(jī)（6）固定在后機(jī)身上。飛機(jī)另外包括空氣動力面：水平前翼（4）、機(jī)翼端垂直面（5）和機(jī)翼副翼（31），它們保證飛機(jī)的穩(wěn)定性和空氣動力控制，并且按照任何所述空氣動力面都不在飛機(jī)發(fā)動機(jī)之一的旋轉(zhuǎn)部分爆裂情況下發(fā)動機(jī)（6）碎片的可能拋射空間（62）中的設(shè)置與機(jī)身（2）或機(jī)翼（3）連在一起。
【專利說明】帶有后推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通過固定在機(jī)身后部分中的渦輪機(jī)推進(jìn)的飛機(jī)的領(lǐng)域，飛機(jī)例如民用運(yùn)輸機(jī)或軍用運(yùn)輸機(jī)。
[0002]更特別的是，本發(fā)明涉及具有伸長形機(jī)身的飛機(jī)，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)型或渦輪發(fā)動機(jī)型的推進(jìn)發(fā)動機(jī)固定在該伸長形機(jī)身的后部。
【背景技術(shù)】
[0003]在飛機(jī)的領(lǐng)域中，當(dāng)今廣泛使用這樣的結(jié)構(gòu):其可被視作是常規(guī)結(jié)構(gòu)，包括在其中輸送旅客或貨物的伸長形機(jī)身，該結(jié)構(gòu)還包括在機(jī)身前端和后端之間的機(jī)身中間部分中被固定于機(jī)身的機(jī)翼。
[0004]由于在飛機(jī)的空氣動力方面和操作方面具備的優(yōu)點，該常規(guī)結(jié)構(gòu)得到廣泛使用。
[0005]在空氣動力方面，伸長形機(jī)身提供會較大的有效容積，同時具有較小的主橫截面(m ait re couple)，并且翼展延伸可較大，這兩點可以限制氣動阻力。
[0006]在操作方面，機(jī)身的伸長形狀可以沒有特殊困難地設(shè)置用以允許進(jìn)行旅客的迅速登機(jī)和下機(jī)操作的足夠數(shù)量的出口，和具備一定數(shù)量的規(guī)章制度要求的應(yīng)急出口，由于機(jī)翼在機(jī)身長度上占據(jù)的長度不大，因而機(jī)翼沒有妨礙。
[0007]即便該常規(guī)結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸機(jī)領(lǐng)域中的確占很大主導(dǎo)，但是該常規(guī)結(jié)構(gòu)對于推進(jìn)發(fā)動機(jī)的位置，包括很不相同的兩類。
[0008]第一類包括固定在機(jī)翼下的推進(jìn)發(fā)動機(jī)，最常見的是相對機(jī)身對稱設(shè)置的兩個或四個發(fā)動機(jī)，例如空客A320飛機(jī)(兩個發(fā)動機(jī))或空客A380飛機(jī)(四個發(fā)動機(jī))上，第二類包括在機(jī)身的每一側(cè)固定在機(jī)身后部的推進(jìn)發(fā)動機(jī)，例如Caravelle SE210飛機(jī)上，必要時可固定在機(jī)身中或機(jī)身上方。
[0009]為給運(yùn)輸機(jī)輸送所需推力，一旦飛機(jī)重量超過幾十噸，使用的發(fā)動機(jī)就為噴氣渦輪發(fā)動機(jī)或渦輪發(fā)動機(jī)，噴氣渦輪發(fā)動機(jī)或渦輪發(fā)動機(jī)包括渦輪機(jī)作為推力發(fā)生器，它們常常帶動大直徑鼓風(fēng)器或復(fù)雜性或更大或較小的螺旋槳。
[0010]這些發(fā)動機(jī)可能發(fā)生故障，從而會在離心力的作用下導(dǎo)致發(fā)動機(jī)碎片以可能很高的能量噴射。
[0011 ] 為遏制碎片，有時使用圍繞作為鼓風(fēng)器的流線型旋轉(zhuǎn)部分的裝甲體(b I indage ),實際上不可能、即以影響可接受重量的方式來在涉及能量大時通過該方式阻止碎片噴射。
[0012]為避免損壞飛機(jī)敏感部分、例如包括飛行控制裝置或至關(guān)重要結(jié)構(gòu)的部分，發(fā)動機(jī)安置在發(fā)動機(jī)碎片的可能路徑避開這些敏感部分或不會導(dǎo)致飛機(jī)妨礙性損壞的位置。
[0013]在發(fā)動機(jī)固定在飛機(jī)后部的情況下，由于飛行控制裝置集中在比較小的機(jī)身后部分中，因而問題更難考慮，常規(guī)結(jié)構(gòu)中的飛機(jī)尾翼即水平尾翼和垂直尾翼也位于該機(jī)身后部分中。
[0014]現(xiàn)在，設(shè)計者已經(jīng)通過噴氣發(fā)動機(jī)的定位、特別是縱向定位以及增加飛行控制系統(tǒng)控制后置噴氣發(fā)動機(jī)的安裝問題，由于這些噴氣發(fā)動機(jī)的尺寸比較有限和/或潛在碎片的能量有限，噴氣發(fā)動機(jī)的縱向定位是約束性的但是可能的。
[0015]由于各種原因出現(xiàn)具有更大直徑的旋轉(zhuǎn)部分的發(fā)動機(jī)，特別是非流線型對轉(zhuǎn)螺旋槳發(fā)動機(jī)，它們在機(jī)身后部的安裝在某些方面似乎比在機(jī)翼下安裝更加簡單，但提出控制碎片噴射的問題。
[0016]已知地，這些發(fā)動機(jī)的安裝方案在于，通過調(diào)整支柱，用這些發(fā)動機(jī)替代常規(guī)噴氣發(fā)動機(jī)，所述支柱根據(jù)旋轉(zhuǎn)部分的直徑應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)軸，如專利US5443229中所述，但是這些解決方案不能簡單地抑制發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)部分爆裂的后果，爆裂可能表現(xiàn)為后尾翼處的飛機(jī)控制系統(tǒng)或者后機(jī)身或尾翼結(jié)構(gòu)的一部分的損壞，因此在設(shè)計中應(yīng)考慮到這些損壞。
[0017]因此這類解決方案的實施非常昂貴和復(fù)雜，是特別影響重量和氣動力之源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]本發(fā)明提出一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶來對于固定在飛機(jī)機(jī)身后部的渦輪發(fā)動機(jī)的安裝的優(yōu)化方案，可以使飛機(jī)設(shè)計者確定固定在機(jī)身后部的發(fā)動機(jī)的安裝，而不承受常規(guī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)上為解決系統(tǒng)和飛行控制的安全性方面的已知約束。
[0019]為此，本發(fā)明的飛機(jī)包括沿飛機(jī)的縱向方向X伸展的機(jī)身，還包括機(jī)翼，所述機(jī)翼沿所述縱向方向在所述機(jī)身的中間部分中固定于所述機(jī)身，使得所述機(jī)身部分地朝機(jī)身前端的方向在所述機(jī)翼之前延伸，并且所述機(jī)身部分地朝機(jī)身后端的方向在所述機(jī)翼之后延伸，其包括又稱為后機(jī)身的在機(jī)翼之后且在后端側(cè)上的機(jī)身后部分，一個或多個位于所述機(jī)翼之后的發(fā)動機(jī)固定在所述機(jī)身后部分上。另外，所述后機(jī)身完全沒有用于保證飛機(jī)穩(wěn)定性和/或飛機(jī)空氣動力控制的空氣動力面，或至少沒有對于保證飛機(jī)穩(wěn)定性或飛機(jī)空氣動力控制所必需的這類空氣動力面，該條件至少涉及所述后機(jī)身的這樣的區(qū)域:其位于一所述飛機(jī)發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分爆裂的情況下的發(fā)動機(jī)碎片可能拋射的空間內(nèi)，有利的是，所有這些空氣動力面都位于發(fā)動機(jī)和其碎片的可能拋射空間之前的部分中。
[0020]因此，在飛機(jī)飛行過程中導(dǎo)致碎片拋射的發(fā)動機(jī)爆裂的情況下，被拋射的發(fā)動機(jī)碎片不會到達(dá)空氣動力面，因此避免了這些空氣動力面或它們的設(shè)備受到損壞的任何危險，該損壞會影響飛機(jī)的穩(wěn)定性及控制。
[0021]另外，與失衡發(fā)動機(jī)有關(guān)的振動不會直接施加于空氣動力面，這避免了將這些空氣動力面為考慮該飛行情況而使其結(jié)構(gòu)尺寸過大，這樣可避免這些空氣動力面因受高振動水平而在其運(yùn)行方面遭到損壞，這限制了振動對飛機(jī)飛行質(zhì)量的影響，其中飛機(jī)在空氣中的移動導(dǎo)致的風(fēng)車模式轉(zhuǎn)動引起發(fā)動機(jī)失衡。
[0022]為保證飛機(jī)的俯仰控制和穩(wěn)定性，保證飛機(jī)圍繞俯仰軸的空氣動力控制和穩(wěn)定性的空氣動力面有利地在位于機(jī)翼之前的機(jī)身上的縱向位置與機(jī)身連在一起。
[0023]由于發(fā)動機(jī)在機(jī)身后部的位置，因而這些空氣動力面，例如稱為所謂鴨式的前翼，始終遠(yuǎn)離碎片拋射區(qū)，因此在發(fā)動機(jī)爆裂的情況下完全受到保護(hù)。
[0024]為保證飛機(jī)的偏航控制和穩(wěn)定性，保證飛機(jī)圍繞偏航軸的空氣動力控制和穩(wěn)定性的空氣動力面有利地設(shè)置于機(jī)翼的自由端，其保持在發(fā)動機(jī)碎片的可能拋射空間之外。
[0025]因此安置于機(jī)翼端部的空氣動力面，例如呈尺寸和形狀適當(dāng)?shù)男∫淼男问?，用以保證追求的穩(wěn)定性并設(shè)有圍繞偏航軸線控制飛機(jī)的舵，這些空氣動力面不會被發(fā)動機(jī)爆裂情況下的碎片拋射所損壞。[0026]為保證飛機(jī)的橫搖控制和穩(wěn)定性，保證飛機(jī)圍繞橫搖軸的空氣動力控制的空氣動力面是在機(jī)翼后緣側(cè)設(shè)置于機(jī)翼上的副翼，副翼在位于發(fā)動機(jī)碎片的可能拋射空間之外的區(qū)域與機(jī)翼連成一體。
[0027]在一特殊實施方式中，副翼包括受控氣動阻力產(chǎn)生模式，用以保證圍繞飛機(jī)偏航軸的飛機(jī)空氣動力控制。
[0028]因此，例如鱷魚型的副翼參與圍繞偏航軸的飛機(jī)控制，用于補(bǔ)充或代替專用于飛機(jī)偏航控制和穩(wěn)定性的機(jī)翼端空氣動力面。
[0029]有利的是，本發(fā)明的飛機(jī)的發(fā)動機(jī)是噴氣發(fā)動機(jī)或具有前螺旋槳或后螺旋槳的渦輪發(fā)動機(jī)。
[0030]用這樣的發(fā)動機(jī)，提出的設(shè)置避免了空氣動力面會處在碎片路徑上，碎片勢能會使得很難尋求停止或控制這些碎片。
[0031]在飛機(jī)的一實施方式中，所述飛機(jī)包括兩個發(fā)動機(jī)，在機(jī)身的每一側(cè)各有一個所述發(fā)動機(jī)，按照相對飛機(jī)坐標(biāo)系中的垂直平面基本對稱的布置設(shè)置在所述后機(jī)身上，必要時另外還包括第三發(fā)動機(jī)，所述第三發(fā)動機(jī)在所述后機(jī)身上設(shè)置在所述機(jī)身的上方并基本在飛機(jī)坐標(biāo)系的垂直對稱平面中，以滿足需要時的規(guī)則要求和飛機(jī)推力需求。
[0032]所述機(jī)翼沿所述縱向方向在所述機(jī)身上的位置和所述機(jī)翼的幾何掠形(fUchegeometrique)確定成,與所述機(jī)翼連成一體的所述空氣動力面都不在所述發(fā)動機(jī)的碎片拋射空間中。
[0033]合理選擇機(jī)翼的這些幾何參數(shù)，可以滿足對飛機(jī)追求的定中心和巡航速度的要求，同時遵守空氣動力面沒有在發(fā)動機(jī)爆裂情況下被拋射的碎片損壞的風(fēng)險的條件。
[0034]本發(fā)明還涉及制造滿足以上描述的飛機(jī)的方法，在該方法中，由沒有后機(jī)身的飛機(jī)結(jié)構(gòu)所形成的飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分獨立于后機(jī)身形成，將可以從一個飛機(jī)到另一飛機(jī)不同并與給定發(fā)動機(jī)類型對應(yīng)的后機(jī)身，根據(jù)用于待制造飛機(jī)的希望的動力裝置被組裝到所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分上。
[0035]因此，該方法可以形成生產(chǎn)飛機(jī)的工業(yè)裝置，在該工業(yè)裝置中，用大部分共同的結(jié)構(gòu)部分和部件來生產(chǎn)由裝在飛機(jī)上的發(fā)動機(jī)類型區(qū)分的不同飛機(jī)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]附圖作為對本發(fā)明的非限定實施例的說明示意表示:
[0037]圖1:根據(jù)本發(fā)明的飛機(jī)例子的透視圖；
[0038]圖2:圖1飛機(jī)的俯視圖，表示發(fā)動機(jī)爆裂情況下碎片拋射的可能區(qū)域；
[0039]圖3a:根據(jù)本發(fā)明的一飛機(jī)例子的透視圖，該飛機(jī)與圖1飛機(jī)的不同之處在于高機(jī)翼和低前翼的形態(tài)；
[0040]圖3b:根據(jù)本發(fā)明的一飛機(jī)例子的透視圖，該飛機(jī)與圖1飛機(jī)的不同之處在于噴氣發(fā)動機(jī)型的發(fā)動機(jī)的形態(tài)；
[0041]圖4和細(xì)部(a)-(g):以透視圖表示與圖1飛機(jī)對應(yīng)的無后機(jī)身的飛機(jī)部分、和不同的后機(jī)身，這些不同的后機(jī)身可以與使用不同類型或不同數(shù)量的發(fā)動機(jī)的飛機(jī)前部分相匹配?！揪唧w實施方式】
[0042]圖1表示飛機(jī)1，飛機(jī)I按照已知的常規(guī)布置主要包括機(jī)身2和機(jī)翼3。
[0043]為進(jìn)行描述的需要，飛機(jī)I與由三個正交方向定義的常規(guī)坐標(biāo)系相結(jié)合:
[0044]-X方向，其與平行于機(jī)身軸線的飛機(jī)縱軸線平行，按照飛行移動方向朝飛機(jī)前方為正方向；
[0045]-Z方向，其與X方向垂直，當(dāng)飛機(jī)水平飛行時朝飛機(jī)下方為正方向；
[0046]-Y方向，其與X方向和Z方向所確定的平面XZ垂直，朝飛機(jī)右側(cè)為正方向。
[0047]在本描述中，位置或方向的相對表述具有與它們在飛機(jī)坐標(biāo)系中共同的含義，尤其是:
[0048]-前方或向前表示朝正X方向，后方或向后表示朝負(fù)X方向；
[0049]-下方或向下表示朝正Z方向，上方或向上表示朝負(fù)Z方向；
[0050]-右側(cè)或向右表示朝正Y方向，左側(cè)或向左表示朝負(fù)Y方向，在一側(cè)上根據(jù)情況無區(qū)別地表示正Y側(cè)或負(fù)Y側(cè)。
[0051]根據(jù)飛機(jī)設(shè)計領(lǐng)域中的慣例，對于轉(zhuǎn)動或扭矩，參照圍繞與X方向平行的飛機(jī)橫搖轉(zhuǎn)軸的橫搖角、圍繞與Y方向平行的俯仰軸的俯仰角、和圍繞與Z方向平行的偏航軸的偏航角。
[0052]飛機(jī)機(jī)身2以運(yùn)輸機(jī)領(lǐng)域中的傳統(tǒng)方式，是沿所述機(jī)身的與X方向平行的縱向方向伸長。
[0053]機(jī)翼3沿機(jī)身長度固定在機(jī)身中部分22中，即機(jī)身部分地在機(jī)翼之前朝機(jī)身前端24的方向延伸，部分地在機(jī)翼之后朝機(jī)身后端23的方向延伸，而機(jī)翼不一定距前端和距后端是等距離的。
[0054]在圖1的考慮的例子中，機(jī)翼3還固定在機(jī)身下部分，該機(jī)身下部分是在基本為柱形的中間部分22中。
[0055]如圖1上所示，本發(fā)明的飛機(jī)I還包括水平前翼4，水平前翼4按照所謂鴨式形態(tài)在機(jī)翼之前固定在機(jī)身上。水平前翼4包括具有相對機(jī)身可變化安裝角或固定的基本水平的第一部分41，第一部分41從機(jī)身的每一側(cè)基本對稱地延伸，升降舵42在后緣側(cè)鉸接在第一部分上。
[0056]機(jī)翼3在其自由端設(shè)有偏航穩(wěn)定器5。
[0057]每個偏航穩(wěn)定器5主要由相對飛機(jī)坐標(biāo)系的水平面XY至少足夠傾斜或基本垂直的空氣動力面構(gòu)成，以便當(dāng)飛機(jī)具有非零的空氣動力側(cè)滑時提供通過偏航穩(wěn)定器沿Y方向產(chǎn)生的大氣動作用力的分量。
[0058]每個偏航穩(wěn)定器5包括固定的前部分51和在穩(wěn)定器后緣側(cè)鉸接的方向舵52。
[0059]機(jī)翼3還在所述機(jī)翼的后緣側(cè)包括一些用于圍繞橫搖軸控制飛機(jī)的副翼31。
[0060]必要時，與例如通過鱷魚型舵橫搖控制用的所追求的副翼局部升力無關(guān)地，每個副翼31包括受控氣動阻力產(chǎn)生模式，使得通過在機(jī)翼右側(cè)和機(jī)翼左側(cè)之間引起不同的氣動阻力，產(chǎn)生圍繞偏航軸的控制扭矩。
[0061]該功能的應(yīng)用在必要時允許使用包括小尺寸方向舵52、甚至必要時不包括方向舵的偏航穩(wěn)定器5。
[0062]兩個發(fā)動機(jī)6在機(jī)翼3之后并在后端23側(cè)上，被固定在機(jī)身2的稱為后機(jī)身的后部分21中。
[0063]通過支柱61將每個發(fā)動機(jī)6比較靠近機(jī)身后端23固定在機(jī)身一側(cè)。
[0064]后機(jī)身21基本對應(yīng)于相對縱向方向X的直截面從基本柱形的中間面22直到機(jī)身后端23減小的機(jī)身部分。
[0065]根據(jù)本發(fā)明，后機(jī)身21不包括飛機(jī)穩(wěn)定性或飛機(jī)空氣動力控制所需的任何空氣動力控制面和任何空氣動力面，在圖中所示的情況下，后機(jī)身21實際上不包括用于飛機(jī)穩(wěn)定性或空氣動力控制的任何空氣動力面，即使機(jī)身、發(fā)動機(jī)支柱或甚至發(fā)動機(jī)吊艙的特殊形狀都一定附帶地對穩(wěn)定性有影響，雖然飛機(jī)設(shè)計者考慮了所述影響，但它們在飛機(jī)穩(wěn)定性中都不是主要的。
[0066]因此，本發(fā)明的飛機(jī)不包括常規(guī)結(jié)構(gòu)中與后機(jī)身結(jié)合的任何尾翼。
[0067]在本發(fā)明的飛機(jī)I中，前翼4在升降舵42的尺寸和總面積方面尺寸確定成保證飛機(jī)的俯仰穩(wěn)定性和俯仰控制，偏航穩(wěn)定器5以及它們的方向舵52和/或必要時鱷魚式副翼的尺寸確定成保證飛機(jī)的偏航控制和穩(wěn)定性。
[0068]要指出的是，實際上，至少對于其中包括螺旋槳發(fā)動機(jī)的某些類型發(fā)動機(jī)來說使每個后發(fā)動機(jī)6保持在距后機(jī)身21 —定距離處的必要性，意味著使用支柱61，為減小氣動阻力的支柱61形狀附帶地作用于縱向穩(wěn)定性，但消除該作用基本不會影響縱向穩(wěn)定性。
[0069]為優(yōu)化考慮，有利的是，考慮飛機(jī)在正常形態(tài)時支柱61的縱向穩(wěn)定器作用，同時考慮到支柱損壞會導(dǎo)致的減小但對于飛行質(zhì)量和舒適度來說仍可接受的穩(wěn)定性，來確定前翼4的尺寸。
[0070]在后機(jī)身21的區(qū)域中沒有尾翼結(jié)構(gòu)和沒有安裝許多屬于與尾翼有關(guān)的飛行控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)比常規(guī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)中同時更輕和強(qiáng)度更大的后機(jī)身結(jié)構(gòu)。
[0071]這樣提供的用于設(shè)計后段結(jié)構(gòu)的自由度還可實現(xiàn)支柱61與后機(jī)身21之間的接合部，所述接合部可以緩減發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分嚴(yán)重不平衡情況下和發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行過程中的振動，以減少向機(jī)身傳遞振動和噪音。
[0072]應(yīng)注意考慮在包括大直徑葉片的發(fā)動機(jī)、例如渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)或帶有快速螺旋槳的渦輪推進(jìn)器中的這種不平衡現(xiàn)象。
[0073]實際上，在失去螺旋槳或風(fēng)扇的一個葉片或一葉片部分的情況下，發(fā)動機(jī)常常、甚至在熄滅后在飛行中繼續(xù)按照所謂“風(fēng)車(moulinet)”模式被空氣流動帶動轉(zhuǎn)動。則發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的失衡是大振動的來源，這些大振動可能干擾結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的良好運(yùn)行。
[0074]在本發(fā)明的飛機(jī)中，這類振動僅對飛機(jī)的穩(wěn)定性和控制具有非常小的影響，這是因為后機(jī)身21上沒有對應(yīng)這些功能的尾翼，另外，簡化系統(tǒng)在所述后機(jī)身中的設(shè)置還方便通過性能良好的振動衰減部件固定發(fā)動機(jī)支柱。
[0075]在發(fā)動機(jī)在本發(fā)明飛機(jī)上的布置中，沒有任何空氣動力面一無論其固定在機(jī)身上還是機(jī)翼上(前翼4和偏航穩(wěn)定器5)、也沒有任何空氣動力控制舵(升降舵42、方向舵52和機(jī)翼的副翼31)位于這樣的區(qū)域中:該區(qū)域包括在發(fā)動機(jī)爆裂情況下可能拋射出的發(fā)動機(jī)碎片的拋射空間62內(nèi)。
[0076]爆裂情況下發(fā)動機(jī)碎片拋射空間62實際上是已知的，通過如圖2象征表示的對應(yīng)與發(fā)動機(jī)不同旋轉(zhuǎn)部分相關(guān)聯(lián)的拋射錐形體的體積來表示。
[0077]這類拋射空間常常用錐形區(qū)域表示，這些錐形區(qū)域表現(xiàn)發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的碎片相對每個所述旋轉(zhuǎn)部分的徑向平面的可能的發(fā)散角。
[0078]飛機(jī)動力設(shè)備設(shè)計的本領(lǐng)域技術(shù)人員相當(dāng)了解這些空間相對發(fā)動機(jī)的位置，這些位置屬于發(fā)動機(jī)特征的構(gòu)成部分，發(fā)動機(jī)設(shè)計者例如基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及現(xiàn)在通過數(shù)字模擬工具建立所述發(fā)動機(jī)特征。
[0079]由于在本發(fā)明的飛機(jī)中，與飛機(jī)的穩(wěn)定性和控制有關(guān)的所有敏感零件處在發(fā)動機(jī)爆裂情況下碎片拋射可能損壞到的區(qū)域之外，因此方便了負(fù)責(zé)保證飛機(jī)穩(wěn)定性和控制的飛機(jī)控制裝置的設(shè)計。
[0080]一方面，由于功率線(液壓線和電力線)和控制線(電力總線、光學(xué)總線等)的走向無需避免在面對發(fā)動機(jī)爆裂危險的區(qū)域中通過，因而功率線和控制線的分離承受的限制遠(yuǎn)沒有那么嚴(yán)苛。從所使用的結(jié)構(gòu)中明顯地體現(xiàn)出這一點，在該結(jié)構(gòu)中，由于沒有任何敏感零件設(shè)置在該區(qū)域中或該區(qū)域后，因而只有機(jī)身的最后部分可能會承受到拋射。
[0081]另一方面，由于傳統(tǒng)安全原因應(yīng)對故障有容忍度的控制零件本身的設(shè)計、特別是用于飛行控制裝置和其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活動面，其設(shè)計和實現(xiàn)要簡單得多，并且在這些零件的成本和重量方面具有有利的影響。
[0082]例如，在常規(guī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)由兩個零件實現(xiàn)的舵如方向舵，可在本發(fā)明的飛機(jī)中由單一零件實施。
[0083]圖1上所示的本發(fā)明飛機(jī)可以在遵守本發(fā)明的原理中采用各種不同的結(jié)構(gòu)形狀。
[0084]機(jī)翼的形態(tài)可以與圖1飛機(jī)的機(jī)翼形態(tài)不同。
[0085]例如，機(jī)翼3可以處在相對機(jī)身2的高位，如圖3a的飛機(jī)例子上。
[0086]機(jī)翼也可采用不同的空氣動力形態(tài)，如掠角基本為零的后掠翼，或前掠翼，即機(jī)翼端部在飛機(jī)坐標(biāo)系中在機(jī)翼在機(jī)身上的接合線之前向前錯開，該形態(tài)未被示出。在這些實施變型中，機(jī)翼2的任何部分都沒有處于發(fā)動機(jī)爆裂情況下碎片拋射空間62中。
[0087]實際中，通過碎片拋射空間限制機(jī)翼幾何掠形向根據(jù)機(jī)翼相對機(jī)身的位置的后側(cè)。
[0088]水平前翼4的形態(tài)也可根據(jù)應(yīng)實施的飛機(jī)的固有要求而不同，所述要求特別是空氣動力要求、結(jié)構(gòu)要求和對地面飛機(jī)周圍的人員尤其是車輛的運(yùn)動的約束。
[0089]水平前翼4例如被固定在機(jī)身2上的低位，如在圖3a所示的形態(tài)上，其幾何掠形可以如圖1和圖3a中的情況那樣為正掠角，還可以根據(jù)未示出的形態(tài)為零掠角或為負(fù)掠角，水平前翼41和它的升降舵42在任何情況下都處在位于機(jī)身后部的發(fā)動機(jī)碎片拋射空間62之外。
[0090]水平前翼也可具有不同的幾何形狀，特別是對于其掠形、其展弦比或其拉長度。
[0091]本發(fā)明的飛機(jī)還可以根據(jù)不同形態(tài)使用不同類型的發(fā)動機(jī)。
[0092]圖4作為本發(fā)明的實施例以非限定方式表示不同類型和不同設(shè)置的發(fā)動機(jī)。
[0093]因此，在同一飛機(jī)I或圖4上所示的除后機(jī)身21外的類似飛機(jī)上，后機(jī)身可設(shè)置成帶有:
[0094]-圖4a:如圖1飛機(jī)上那樣，具有位于發(fā)動機(jī)后部的快速螺旋槳的渦輪發(fā)動機(jī)；
[0095]-圖4b:具有位于發(fā)動機(jī)前部的快速螺旋槳的渦輪發(fā)動機(jī)；
[0096]-直徑更大或更小的噴氣發(fā)動機(jī)，有利地，所述噴氣發(fā)動機(jī)根據(jù)所考慮的噴氣發(fā)動機(jī)的主橫截面的寬度以大致整體的形態(tài)安裝在機(jī)身中；[0097]-圖4c:相對機(jī)身直徑較小的噴氣發(fā)動機(jī)，它們通過機(jī)身外可以看到的支柱被固定在機(jī)身上；
[0098]-圖4d:中等直徑并與機(jī)身基本相切的噴氣發(fā)動機(jī)；
[0099]-圖4e:相對機(jī)身的大直徑的噴氣發(fā)動機(jī)，其以半埋入機(jī)身的形態(tài)設(shè)置。
[0100]在一未示出的形態(tài)中，單一發(fā)動機(jī)固定在后機(jī)身上。
[0101]出于如總推力增加或規(guī)范要求的各種原因，第三發(fā)動機(jī)能以與其它發(fā)動機(jī)相類似的方式固定于機(jī)身后部、在機(jī)身上方并基本在飛機(jī)的垂直對稱平面中，如圖3f的例子中，圖3f的例子對應(yīng)于三發(fā)動機(jī)版的圖3c設(shè)置，圖3g的例子對應(yīng)于三發(fā)動機(jī)版的圖3d設(shè)置。
[0102]事實上，發(fā)動機(jī)數(shù)量、發(fā)動機(jī)類型、發(fā)動機(jī)尺寸和它們在機(jī)身上的設(shè)置可以在實際可能的限度內(nèi)滿足所有可能的組合。
[0103]例如，中等尺寸的發(fā)動機(jī)如噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪發(fā)動機(jī)，可以在支柱上的形態(tài)中設(shè)置成固定于機(jī)身側(cè)面上，以保證優(yōu)化的巡航推進(jìn)；其還可以在埋入形態(tài)中與設(shè)置在機(jī)身上部上的更大直徑的噴氣發(fā)動機(jī)相結(jié)合，以盡量減小它的巡航阻力及提供額外起飛推力。
[0104]無論使用的發(fā)動機(jī)的類型和發(fā)動機(jī)的數(shù)量如何，本發(fā)明的飛機(jī)結(jié)構(gòu)都提供了發(fā)動機(jī)碎片拋射對用于穩(wěn)定和控制的空氣動力面及與其相關(guān)的系統(tǒng)造成的問題的解決方案。
[0105]因此，該結(jié)構(gòu)還給飛機(jī)設(shè)計者帶來了在發(fā)動機(jī)類型選擇中的大自由度、和用于每個發(fā)動機(jī)準(zhǔn)確定位的增強(qiáng)的靈活性。
[0106]另外，通過將發(fā)動機(jī)碎片拋射的關(guān)鍵方面與飛機(jī)系統(tǒng)、特別是空氣動力控制和穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵方面分開，使設(shè)計其動力裝置可根本改變但不影響其它系統(tǒng)形態(tài)的飛機(jī)成為可能。
[0107]因此，可以在飛機(jī)設(shè)計的過程中晚些進(jìn)行飛機(jī)發(fā)動機(jī)類型的選擇。
[0108]同一飛機(jī)生產(chǎn)線可以實現(xiàn)使用不同發(fā)動機(jī)類型的式樣，對結(jié)構(gòu)組裝的結(jié)果于是被限制為選擇后段式樣的結(jié)果。例如，噴氣發(fā)動機(jī)版和螺旋槳渦輪發(fā)動機(jī)版可以由同一組裝線形成。
[0109]本發(fā)明并不限于前面描述和表示的詳細(xì)例子。
[0110]特別是，機(jī)翼和水平前翼的不同可能的設(shè)置可以根據(jù)飛機(jī)的固有的空氣動力要求進(jìn)行組合。
[0111]對偏航穩(wěn)定器也可有其它設(shè)置，例如基本垂直的空氣動力面在機(jī)身與機(jī)翼端部之間的中間位置設(shè)置在機(jī)翼上，限于機(jī)身每一側(cè)一個空氣動力面的對稱布置優(yōu)先，但不是強(qiáng)制性的。
[0112]提出的機(jī)身形狀也可有許多變型，而這不會超出本發(fā)明，例如在機(jī)身前部與后部之間的機(jī)身截面的變化方面。
[0113]因此，本發(fā)明的飛機(jī)對于多種類型的動力裝置具備用于保證飛機(jī)控制和其穩(wěn)定性所需要的全部部件，而無需使用對飛機(jī)及其系統(tǒng)進(jìn)行特別保護(hù)以避免在發(fā)動機(jī)爆裂情況下碎片拋射或風(fēng)車模式下的高振動水平的風(fēng)險的特別保護(hù)部件。
【權(quán)利要求】
1.飛機(jī)(1)，所述飛機(jī)包括沿飛機(jī)的縱向方向X伸展的機(jī)身(2)，還包括機(jī)翼(3)，所述機(jī)翼沿所述縱向方向在所述機(jī)身的中間部分中固定于所述機(jī)身，使得所述機(jī)身部分地朝機(jī)身前端(24)的方向在所述機(jī)翼(3)之前延伸，并且所述機(jī)身部分地朝機(jī)身后端(23)的方向在所述機(jī)翼(3)之后延伸，其還包括稱為后機(jī)身的機(jī)身后部分(21)，所述飛機(jī)還包括至少一個固定于所述機(jī)身并位于所述機(jī)翼(3 )之后的發(fā)動機(jī)(6 )， 其特征在于: -固定于機(jī)身的所述發(fā)動機(jī)(6)被固定在后部位置，使得只有位于一所述發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分爆裂情況下的固定于機(jī)身的發(fā)動機(jī)(6)的碎片拋射空間(62)內(nèi)的飛機(jī)部分是所述后機(jī)身(21)的部分； -所述后機(jī)身(21)沒有用于保證飛機(jī)穩(wěn)定性和/或飛機(jī)空氣動力控制的空氣動力面。
2.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)，其中，圍繞飛機(jī)俯仰軸的飛機(jī)穩(wěn)定和/或飛機(jī)空氣動力控制用的空氣動力面(4)是在所述機(jī)翼(3)之前與所述機(jī)身(2)連成一體的。
3.如權(quán)利要求2所述的飛機(jī)，其中，圍繞飛機(jī)偏航軸的飛機(jī)穩(wěn)定和/或飛機(jī)空氣動力控制用的空氣動力面(5)設(shè)置在所述機(jī)翼(3)的自由端，其保持在所述發(fā)動機(jī)的碎片拋射空間(62)之外。
4.如權(quán)利要求3所述的飛機(jī)，其中，圍繞飛機(jī)橫搖軸的飛機(jī)空氣動力控制用的空氣動力面(31)是副翼，所述副翼在機(jī)翼后緣側(cè)設(shè)置于所述機(jī)翼(3)上、在所述發(fā)動機(jī)的碎片拋射空間(62)之外。
5.如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)，其中，所述副翼(31)包括受控氣動阻力產(chǎn)生模式，用以保證圍繞飛機(jī)偏航軸的飛機(jī)空氣動力控制。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的飛機(jī)，其中，所述發(fā)動機(jī)(6)是噴氣發(fā)動機(jī)或螺旋槳在前側(cè)或螺旋槳在后側(cè)的螺旋槳渦輪發(fā)動機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的飛機(jī)，其中，所述飛機(jī)包括兩個發(fā)動機(jī)(6)，在機(jī)身(2)的每一側(cè)各有一個所述發(fā)動機(jī)，按照相對飛機(jī)坐標(biāo)系中的垂直平面基本對稱的布置設(shè)置在所述后機(jī)身(21)上。
8.如權(quán)利要求7所述的飛機(jī)，其中，所述飛機(jī)另外還包括第三發(fā)動機(jī)(6)，所述第三發(fā)動機(jī)在所述后機(jī)身(21)上設(shè)置在所述機(jī)身(2)的上方并基本在飛機(jī)坐標(biāo)系的垂直對稱平面中。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的飛機(jī)，其中，所述機(jī)翼(3)沿所述縱向方向在所述機(jī)身(2)上的位置和所述機(jī)翼(3)的幾何掠形確定成，與所述機(jī)翼連成一體的空氣動力面(5、31)都不在所述發(fā)動機(jī)(6)的碎片拋射空間(62)中。
10.制造如上述權(quán)利要求中任一項所述的飛機(jī)(I)的制造方法，其中，獨立于后機(jī)身(21)制成由沒有后機(jī)身(21)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)所形成的飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分；并且，根據(jù)用于待制造飛機(jī)的希望的動力裝置，將后機(jī)身(21)組裝到所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分上，所述后機(jī)身從一架飛機(jī)到另一架飛機(jī)會是不同的及對應(yīng)于給定的發(fā)動機(jī)(6)的類型。
【文檔編號】B64C39/12GK103429495SQ201180069387
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月11日
【發(fā)明者】A·馬納維爾, O·卡扎爾斯 申請人:空中客車運(yùn)營簡化股份公司