本發明涉及用于飛行器的高升力機構的整流罩裝置,其中,高升力機構包括待布置在飛行器機翼的后緣處的襟翼以及用于襟翼的安裝和導引機構。此外,本發明涉及包括這種整流罩裝置的高升力系統、飛行器機翼和飛行器。
背景技術:
1、關于現有技術,參照以下引文:
2、[1]us?2022?306?274?a1
3、[2]us?2021?316?840?a1
4、[3]us?2016?068?255?a1
5、[4]ep?2?516?257?b1
6、[5]空中客車公司2021年9月22日的新聞稿,https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2021-09-airbus-launches-extra-high-performance-wing-demonstrator-to-fortify
7、[6]空中客車公司2022年4月12日的新聞稿,https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2022-04-nature-inspired-wing-demonstrator-completes-wind-tunnel-tests
8、[1]至[4]公開一種用于飛行器的高升力機構的整流罩裝置,其中,高升力機構包括待布置在飛行器機翼的后緣處的襟翼以及用于襟翼的安裝和導引機構,整流罩裝置包括襟翼側整流罩單元和機翼側整流罩單元,襟翼側整流罩單元包括用于覆蓋安裝和導引機構的后部部分的襟翼側整流罩以及用于將襟翼側整流罩可移動地安裝至襟翼的襟翼側整流罩安裝件,機翼側整流罩單元包括用于覆蓋安裝和導引機構的前部部分的機翼側整流罩以及用于將機翼側整流罩以剛性固定的方式安裝至機翼的機翼側整流罩安裝件。
技術實現思路
1、本發明的目的是在功能上改進這種整流罩裝置。
2、為了實現這樣的目的,本發明提供了根據本發明的一個方面的整流罩裝置。整流罩裝置的有利用途在本發明的其他方面中給出。
3、有利的實施方式是附加方面的主題。
4、本發明提供一種用于飛行器的高升力機構的整流罩裝置,其中,高升力機構包括待布置在飛行器機翼的后緣處的襟翼以及用于襟翼的安裝和導引機構。整流罩裝置包括襟翼側整流罩單元和機翼側整流罩單元。襟翼側整流罩單元包括用于覆蓋安裝和導引機構的后部部分的襟翼側整流罩以及用于將襟翼側整流罩剛性地安裝至襟翼的襟翼側整流罩安裝件。機翼側整流罩單元包括用于覆蓋安裝和導引機構的前部部分的機翼側整流罩以及用于將機翼側整流罩安裝至機翼的機翼側整流罩安裝件。機翼側整流罩安裝件構造成用于將機翼側整流罩可移動地連接至機翼。例如,機翼側整流罩安裝件構造成使得與其安裝的機翼側整流罩或機翼側整流罩的至少一部分可以沿側向方向移動。優選地,機翼側整流罩安裝件構造成用于將機翼側整流罩可移動地連接至機翼,使得機翼側整流罩能夠圍繞至少部分地沿豎向方向定向的軸線旋轉。機翼側整流罩和襟翼側整流罩通過整流罩結合件連接,該整流罩結合件允許整流罩在襟翼的運動期間相對運動,使得機翼側整流罩相對于機翼的運動由襟翼側整流罩的運動進行控制。優選地,整流罩結合件構造成使得機翼側整流罩圍繞軸線的旋轉運動由襟翼側整流罩的運動控制或驅動。因此,在使用中,襟翼側整流罩可以剛性地安裝至襟翼以用于與其一起移動。襟翼側整流罩的運動經由整流罩結合件傳遞至機翼側整流罩。整流罩結合件具有足夠的自由度以允許機翼側整流罩和襟翼側整流罩在襟翼的運動期間相對運動。
5、因此,可移動機翼側整流罩通過整流罩結合件機械地聯接至襟翼側整流罩。優選地,可移動機翼側整流罩通過5自由度的結合件機械地聯接至襟翼側整流罩。
6、優選地,整流罩結合件構造成使得其允許整流罩以以下自由度中的至少一個自由度或若干自由度或全部自由度進行相對運動:
7、·沿航線
8、·沿豎向方向
9、·圍繞豎向軸線
10、·圍繞基本上沿翼展方向或側向方向定向的第一水平軸線
11、·基本上沿航線定向的第二水平軸線。
12、優選地,整流罩結合件構造成使得其實現機翼側整流罩的后端部部分和襟翼側整流罩的前端部部分的共同側向運動。
13、優選地,整流罩結合件具有五個自由度。
14、優選地,整流罩結合件包括球形支承件和滑動支承件。
15、優選地,球形支承件安裝在整流罩中的一個整流罩上,并且滑動支承件布置在球形支承件與整流罩中的另一個整流罩之間。
16、優選地,滑動支承件包括用于在平面中滑動的滑動墊。替代性地,滑動支承件包括能夠在滑動襯套中滑動的活塞,并且提供另一自由度,優選地,提供旋轉自由度。
17、例如,活塞和/或襯套以繞基本上與滑動方向垂直的軸線、比如基本上沿翼展方向或側向方向定向的水平軸線可旋轉的方式安裝至相關聯的整流罩。
18、優選地,機翼側整流罩單元構造成使得機翼側整流罩的待與襟翼側整流罩接合的后部部分能夠以有限的預定方式沿翼展方向移動。
19、優選地,機翼側整流罩安裝件包括靠前連接機構,該靠前連接機構構造成將機翼側整流罩的前部部分以至少一個自由度或兩個自由度可旋轉地連接至安裝和導引機構。
20、優選地,靠前連接機構包括球形支承件。優選地,靠前連接機構允許機翼側整流罩的前部部分在至少兩個自由度上移動、尤其是通過繞在豎向方向上至少具有方向分量(例如,豎向方向是機翼的升力方向)的第一軸線的旋轉以及通過繞沿飛行方向延伸或基本上延伸的第二軸線的旋轉來在至少兩個自由度上移動。
21、優選地,機翼側整流罩安裝件包括靠后連接機構,該靠后連接機構構造成連接機翼側整流罩的后部部分,使得機翼側整流罩的后部部分能夠沿翼展方向移動。
22、優選地,靠后連接機構包括擺動支柱。優選地,靠后連接機構包括一對平行擺動支柱。優選地,靠后連接機構包括拉伸裝置、即,柔性裝置、比如線纜或鏈條。優選地,靠后連接機構包括軌道和輥或滑動件裝置。優選地,靠后連接機構包括上部軌道和輥或滑動件裝置和/或下部軌道和輥或滑動件裝置。優選地,靠后連接機構包括圍繞靠前連接機構的旋轉軸線彎曲的軌道與在該軌道上運行的一組輥或滑動件的組合。優選地,靠后連接機構包括線性支承件。
23、優選地,襟翼側整流罩的前端部部分接合到機翼側整流罩的后端部部分中,以便允許所述整流罩的伸縮和旋轉相對運動。
24、優選地,整流罩裝置還包括固定的前整流罩單元,該固定的前整流罩單元構造成剛性地固定至機翼,其中,機翼側整流罩單元構造為布置在固定的前整流罩單元與襟翼側整流罩單元之間的中間可移動的機翼側整流罩單元。
25、根據另一方面,本發明提供一種用于飛行器的高升力系統,包括:
26、高升力機構,該高升力機構包括待布置在飛行器機翼的后緣處的襟翼以及用于襟翼的安裝和導引機構(在現有技術中也稱襟翼支撐件),以及
27、根據前述實施方式中的任一實施方式的整流罩裝置。
28、根據另一方面,本發明提供了一種飛行器機翼,該飛行器機翼包括這種高升力系統和/或根據前述實施方式中的任一實施方式的整流罩裝置。
29、根據另一方面,本發明提供了一種飛行器,該飛行器包括具有這種機翼的機翼結構和/或這種高升力系統和/或根據前述實施方式中的任一實施方式的整流罩裝置。
30、本發明屬于飛行器高升力系統的技術領域,并且尤其涉及這種高升力系統的整流罩。
31、本發明的優選實施方式提出了用于可變形狀后緣的改進的整流罩運動學。
32、本發明的優選實施方式涉及在運動學上構造成平移和旋轉的一種整流罩裝置。
33、在例如上述的已知整流罩解決方案中,整流罩的前部部分剛性地組裝至機翼,并且整流罩的后部部分具有與襟翼支撐梁的鉸接連接。
34、優選實施方式提供以下優點中的至少一個優點、若干優點或全部優點:
35、·整流罩的后部部分和襟翼的接合部更簡單
36、·可以補償襟翼系統的側向運動
37、·由優選實施方式提出的解決方案可以是用于可變形狀后緣功能(vste)的關鍵促成器,如超性能機翼(extra?performance?wing)演示器上所表明的,參見[5]和[6]
38、·確保整流罩的前部部分與后部部分之間的良好空氣動力學條件
39、·前整流罩的位置確定由后整流罩接合到前整流罩中進行控制
40、·還可以實現所有高升力構型中的更多或完全密封條件
41、根據本發明的優選實施方式的整流罩運動學原理提供以下益處中的至少一個益處、若干益處或全部益處:
42、·使高速操作和低速操作中的空氣動力學阻力最小化
43、·使起飛構型和著陸構型中的噪音最小化
44、·不需要側向載荷撐桿和加強框架,或者側向載荷撐桿和加強框架相比于先前的解決方案至少更小,并且
45、·相比于先前的解決方案至少更輕
46、·針對運動學僅需要很少的部件,這降低了故障情況下的復雜性
47、·以及結構重量
48、·在具有5個dof的聯接結合件的可向前旋轉移動的整流罩的情況下,運動學是
49、·均衡的,其具有精確確定的位置和載荷路徑
50、·可以被避免使用彈性體密封件或顯著降低壓縮
51、·可以減少整流罩振動和疲勞問題
52、本發明的優選實施方式涉及一種飛行器機翼,該飛行器機翼涉及諸如襟翼的高升力裝置方面。襟翼通常安裝在襟翼支撐結構上,襟翼支撐結構在大多數飛行器上由整流罩覆蓋。本發明的優選實施方式提出了一種機構,該機構用于以簡單且緊湊的運動學展開整流罩可移動部件,其在飛行器層面上具有許多益處。優選實施方式涉及高升力后緣裝置,其中,每個襟翼由兩個或更多個軌道支撐。出于空氣動力學原因,利用整流罩裝置覆蓋軌道。在襟翼的展開和縮回期間,整流罩裝置的整流罩由襟翼的運動驅動。其他如在大多數商業客機中,整流罩裝置的機翼側整流罩不剛性地固定至機翼、特別是機翼盒,而是安裝成使得機翼側整流罩的后端部部分可以側向移動。特別地,機翼側整流罩可以繞豎向軸線進行旋轉運動。
53、本發明的優選實施方式涉及一種整流罩概念,該整流罩概念包括可向前移動的整流罩(稱為機翼側整流罩)和附接至襟翼的后整流罩(稱為襟翼側整流罩)。優選地,安裝在襟翼支撐結構上的可向前移動的整流罩(fmf)圍繞豎向軸線旋轉,但是該運動不限于前整流罩的旋轉。
54、在優選實施方式中,后整流罩(rf)直接附接至襟翼,因此剛好跟隨襟翼運動。可向前移動的整流罩(fmf)的旋轉或其他運動將由具有5自由度(5dof)的結合件的后整流罩(rf)進行控制。該原理僅需要非常少的部件,并且還使得能夠進行高升力和高速操作(vc/dfs),而在操作期間不會在分離區域中產生明顯的臺階部。
55、根據優選實施方式,該機構原理工作成使得球形支承件(3dof)固定地附接至可移動的機翼側整流罩,并且滑動墊(具有2個dof)固定至后襟翼側整流罩。總的來說,結合件處的自由度總和為5。
56、另一可能性是將球形支承件的位置倒置至后襟翼側整流罩(3dof),并將其固定至襟翼側整流罩的結構的該位置。在這種情況下,在可移動的機翼側整流罩中提供另外2個dof,這可以通過設計為墊(2dof)或兩個平移結合件(2dof)、或者一個平移結合件和相鄰的旋轉連桿(2dof)、或者兩個相鄰的旋轉連桿(2dof)的滑動支承件來完成。
57、本發明的優選實施方式的巨大益處在于,后整流罩(rf——襟翼側整流罩)通過使分離線中由風產生的臺階部最小化來控制前整流罩(機翼側整流罩)在高升力和高速操作(vc/dfs)中的側向運動。
58、此外,優選實施方式的概念實現非常好的高速和低速密封,即使在襟翼運動學中實現了大量的福勒運動(fowler?motion)。可向前移動的整流罩載荷也經由5dof結合件傳遞至后整流罩。
59、在襟翼與襟翼側整流罩之間不需要彈性體密封,因為這兩個部件彼此附接;這加強了結構并減小了整流罩的總重量。在使用中,整流罩裝置的襟翼側整流罩附接至襟翼,這顯著簡化了整流罩運動學(不需要操作桿、結構框架、側負載撐桿和大量密封件)。此外,在高速和低速時,在分離區域中提供了非常好的密封,而沒有巨大的臺階部。
60、根據優選實施方式,位于襟翼支撐結構(fss,以上稱為安裝和導引機構)下方的5dof結合件的位置在使機翼側整流罩與襟翼側整流罩之間的相對運動最小化方面也是有益的。特別是對于系統安裝(si)布線而言也是有益的,其可以直接固定至結合元件并避免線材卡在整流罩分離線中。