用于飞行器机翼末梢装置的双用途的锁定和折叠设备的制作方法

本申请涉及用于飞行器机翼末梢装置的双用途的锁定和折叠设备。

背景技术：

目前的趋势是载客飞行器越来越大，为此需要具有相应的大的机翼翼展。然而，最大飞行器翼展实际上受机场操作规则的限制，所述机场操作规则管理当在机场附近操纵时所需的各种间隙(比如用于登机口和安全滑行道的使用所需的翼展和/或离地间隙)。

为了解决这个问题，已经提出了具有所谓的折叠机翼末梢的飞行器。例如，先前提出的设备包括具有机翼末梢装置的飞行器，该机翼末梢装置可以在下述构型之间设置：(i)在飞行期间使用的飞行构型，与(ii)在基于地面的操作期间使用的地面构型。在该地面构型中，机翼末梢装置移动离开飞行构型使得飞行器机翼的翼展减小。飞行器通常包括用于使机翼末梢装置在飞行构型与地面构型之间移动的致动器。该致动器可能需要具有相对高的能力(特别是在机翼末梢装置铰接至固定机翼的末端的布置中，因为当首先致动机翼末梢装置时致动器可以具有相对低的机械效益)。

出于安全原因，飞行器通常还包括用于将机翼末梢装置锁定在飞行构型中的锁定系统。原则上，可以提供独立的锁定/解锁机构。然而，更希望的是具有这样的布置，其中，锁定系统功能性地连接至机翼末梢致动器以便防止机翼末梢装置被致动到地面构型，除非机翼末梢装置解锁或者直到机翼末梢装置解锁为止。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括机翼，该机翼具有位于该机翼的末梢处的机翼末梢装置，其中，机翼末梢装置能够在下述构型之间设置：(i)在飞行期间使用的飞行构型，与(ii)在基于地面的操作期间使用的地面构型，在该地面构型中，机翼末梢装置移动离开飞行构型使得机翼的翼展减小。该飞行器还包括用于将机翼末梢装置锁定在飞行构型中的锁以及用于将锁解锁并且用于随后将机翼末梢装置从飞行构型致动到地面构型的致动器。该致动器是两级液压致动器，该两级液压致动器包括设置成将锁解锁的第一级液压致动器和设置成将机翼末梢装置从飞行构型致动到地面构型的第二级液压致动器，该第一级液压致动器和该第二级液压致动器以串联的方式设置，使得在第一级致动器已被致动以将锁解锁之前，该第二级致动器不能接收液压输入供给。提供具有以串联的方式设置的第一级和第二级的两级致动器确保了在锁已经被解锁之前机翼末梢装置不能被致动。因此，本发明的实施方式确保了以正确的顺序执行机翼末梢装置的解锁和运动。

第一级致动器可以包括第一液压室、入口端口和出口端口以及位于第一液压室中的活塞，并且第二级致动器包括第二液压室、连接至第一级致动器的出口端口的入口端口以及位于第二液压室中的活塞。两级致动器可以设置成使得一旦第一级致动器已经将锁解锁，则液压流体仅能够流动通过第一级致动器的出口端口到达第二级致动器的输入端口。已经发现防止液压流体至第二级致动器中的流动直到第一级致动器已经完成将锁解锁为止是确保正确的致动顺序的有效和可靠的方式。一旦第一液压腔中的活塞已经到达与锁的解锁相关联的位置(例如，在液压室的一端处或朝向液压室的一端)，优选地仅露出第一级致动器的出口端口。

第一级致动器可以包括设置成对液压流体至液压室中的流动进行控制的限流器。通过提供设置成对液压流体至第一级致动器的液压室中的流动进行控制的限流器，可以控制第一级致动器的将锁解锁的运动。限流器可以与第一级致动器的输入端口相关联，并且第一级致动器还可以包括旁通输入端口，该旁通输入端口设置成一旦第一级致动器已经将锁解锁，则为第一输入端口提供旁路。通过提供这样的旁通输入端口，两级致动器可以设置成(使用限流器)提供第一级致动器的受控运动，但是接着，设置成在流体可以经由旁通端口(为限流器提供旁路)供应时自动地致动第二级致动器。

第一级致动器中的活塞可以具有液压流体作用在其上的第一液压面积，并且第二级致动器中的活塞可以具有液压流体作用在其上的第二液压面积。第一液压面积可以小于第二液压面积，使得第二级致动器设置成比第一级致动器施加更大的致动力。通过使相应的液压面积不同，两级致动器的级可以设置成在相同的液压流体的压力下施加不同的致动力。

机翼末梢装置优选地可以绕铰链旋转。当从飞行构型移动至地面构型时，机翼末梢装置优选地可以沿向上方向(绕铰链)旋转。机翼末梢装置可以绕铰链产生静态(即1g)弯矩。机翼末梢装置可以绕铰链在飞行构型与地面构型之间移动，并且在飞行构型中，机翼末梢装置可以绕铰链产生静态弯矩，并且第一级致动器可以设置成在将锁解锁之前至少部分地减轻静态弯矩。在将锁解锁之前至少部分地减轻静态弯矩会使得能够更容易地将锁解锁。

静态弯矩可以用于使锁保持被锁定。第一级致动器可以设置成充分地减轻静态弯矩，使得机翼末梢装置可以被解锁。锁可以包括接纳在孔中的销，并且在锁定的飞行构型中，静态弯矩可以产生横穿销的剪切载荷。第一级致动器可以设置成充分地减轻静态弯矩，使得销上的剪切载荷减小，由此销可以从孔中缩回以将锁解锁。

机翼末梢装置可以是机翼末梢延伸部；例如，机翼末梢装置可以是平面状末梢延伸部。在其他实施方式中，机翼末梢装置可以包括例如小翼之类的非平面状装置或者由例如小翼之类的非平面状装置构成。在飞行构型中，机翼末梢装置的后缘优选地是内部机翼的后缘的延续部分。机翼末梢装置的前缘优选地是内部机翼的前缘的延续部分。从内部机翼至机翼末梢装置优选地存在平顺的过渡部。应了解的是，即使在内部机翼与机翼末梢装置之间的接合部处存在扭曲或扫掠变化的情况下仍可存在平顺的过渡部。然而，在内部机翼与机翼末梢装置之间的接合部处优选地不存在间断点。机翼末梢装置的上表面和下表面可以是内部机翼的上表面和下表面的延续部分。

在飞行构型中，翼展可能超过机场兼容性门限。在地面构型中，翼展可以减小，使得该翼展(在机翼末梢装置处于地面构型的情况下)小于或基本上等于机场兼容性门限。

当机翼末梢装置处于地面构型时，包含有机翼的飞行器可能不适于飞行。例如，处于地面构型的机翼末梢装置可能在空气动力学上和/或在结构上不适于飞行。飞行器优选地构造成使得机翼末梢装置在飞行期间不能够移动至地面构型。飞行器可以包括用于感测飞行器何时处于飞行状态的传感器。当传感器感测到飞行器处于飞行状态时，控制系统优选地设置成使机翼末梢装置移动至地面构型的可行性丧失。

该飞行器优选地为载客飞行器。载客飞行器优选地包括客舱，该客舱包括用于容置多名乘客的多行和多列座椅单元。飞行器的容纳量可以为至少20名、更优选地为至少50名乘客，并且更优选地为多于50名的乘客。飞行器优选地为有动力飞行器。飞行器优选地包括用于推进飞行器的发动机。飞行器可以包括装于机翼的并且优选地装在机翼下面的发动机。

本发明的第一方面寻求确保用于解锁和移动(折叠)机翼末梢的正确的运动顺序。本发明的第二方面寻求确保用于移动(展开)机翼末梢并且接着将机翼末梢锁定在飞行构型中的反向运动的正确顺序。根据本发明的第二方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括机翼，该机翼具有位于该机翼的末梢处的机翼末梢装置，其中，该机翼末梢装置可以在下述构型之间设置：(i)在飞行期间使用的飞行构型，与(ii)在基于地面的操作期间使用的地面构型，在该地面构型中，机翼末梢装置移动离开飞行构型使得机翼的翼展减小，该飞行器还包括用于将机翼末梢装置锁定在飞行构型中的锁，以及用于将机翼末梢装置从地面构型致动到飞行构型并且用于随后将锁锁定的致动器，其中，该致动器是两级液压致动器，该两级液压致动器包括设置成将锁锁定的第一级液压致动器和设置成将机翼末梢装置从地面构型致动到飞行构型的第二级液压致动器，第一级液压致动器和第二级液压致动器以串联的方式设置，使得在第二级致动器已被致动以将机翼末梢装置移动至地面构型之前，第一级致动器不能接收液压输入供给。

提供具有以串联的方式设置的第一级和第二级的两级致动器确保了机翼末梢装置在被致动到飞行构型之后被锁定在飞行构型中。因此，本发明的实施方式确保了以正确的顺序执行机翼末梢装置的运动和锁定。

第一级致动器可以包括第一液压室、位于第一液压室中的活塞以及入口端口。第二级致动器可以包括第二液压室、位于第二液压室中的活塞、入口端口以及连接至第一致动器的入口端口的出口端口。两级致动器可以设置成使得一旦第二级致动器已经将机翼末梢装置移动至飞行构型，则液压流体仅流动通过第二级致动器的出口端口到达第一级致动器的输入端口。已经发现防止液压流体至第一级致动器中的流动直到第二级致动器已经完成对机翼末梢装置的移动为止是确保正确的致动顺序的有效和可靠的方式。一旦第二液压室中的活塞已经到达与处于飞行构型中的机翼末梢装置相关联的位置(例如，在液压室的一端处或朝向液压室的一端)，则优选地仅露出第二级致动器的出口端口。

应当理解的是，第一级致动器的输入端口和输出端口以及第二级致动器的输入端口和输出端口的指定可以取决于致动器的运动方向。例如，本发明的第一方面中的输入端口同样可以是本发明的第二方面中的输出端口，并且本发明的第二方面中的输入端口同样可以是本发明的第一方面中的输出端口。

第二级致动器的出口端口可以包括用于控制至第一级致动器的输入端口的流动的限流器。通过提供这样的限流器，可以控制第一级致动器的运动，例如仅当机翼末梢装置到飞行构型的运动明确完成时以确保将锁锁定。

根据本发明的另一方面，提供了一种用作如本文所描述的飞行器上的机翼的飞行器机翼。

根据本发明的另一方面，提供了一种用作本文所描述的致动器的两级致动器。两级致动器包括用于将锁解锁的第一级液压致动器和设置成将机翼末梢装置从飞行构型致动到地面构型的第二级液压致动器，第一级液压致动器和第二级液压致动器以串联的方式设置，使得在第一级致动器已经被致动以将锁解锁之前，第二级致动器不能接收液压输入供给。

根据本发明的另一方面，提供了一种解锁机翼末梢装置且用于将机翼末梢装置从在飞行期间使用的飞行构型移动至在基于地面的操作的期间使用的地面构型的方法，在地面构型中，机翼末梢装置移动离开飞行构型，使得机翼的翼展减小，其中，该方法包括下述步骤：(i)向第一级致动器供应液压压力，使得第一级致动器对已经将机翼末梢装置锁定在飞行构型中的锁进行解锁，(ii)随后通过第一级致动器将液压压力供应至与第一级致动器以串联的方式设置的第二级致动器，使得第二级致动器将机翼末梢装置从飞行构型移动至地面构型。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于将机翼末梢装置从在基于地面的操作期间使用的地面构型移动至在飞行期间使用的飞行构型的方法，在飞行构型中，机翼末梢装置移动离开地面构型，使得机翼的翼展增大，其中，该方法包括下述步骤：(i)向第二级致动器供应液压压力，使得第二级致动器将机翼末梢装置从地面构型移动至飞行构型，(ii)随后通过第二级致动器将液压压力供应至与第二级致动器以串联的方式设置的第一级致动器，使得第一级致动器将锁锁定以将机翼末梢端装置锁定在飞行构型中。

当然，应理解的是，参照本发明的一个方面所描述的特征可以并入到本发明的其他方面。例如，本发明的方法可以结合有参照本发明的设备所描述的任何特征，并且本发明的设备可以结合有参照本发明的方法所描述的任何特征。

附图说明

现在将参照示意性附图仅出于示例目的对本发明的各实施方式进行描述，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的飞行器上的机翼末梢装置和两级致动器；

图2示出了本发明的第一实施方式的飞行器；

图3a至图3g是图1的两级致动器在机翼末梢装置的解锁和折叠期间的示意图；

图4a至图4g是图1的两级致动器在机翼末梢装置的展开和锁的锁定期间的示意图；

图5示出了根据本发明的第二实施方式的飞行器上的机翼末梢装置和两级致动器；以及

图6示出了根据本发明的第三实施方式的飞行器上的机翼末梢装置和两级致动器；

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于在飞行器5上使用的机翼末梢装置1和两级致动器3。在图2中示出了飞行器5，但是为了清楚起见，在图1中仅示出了机翼末梢装置1和致动器3。

机翼末梢装置1是平面的机翼末梢延伸部，经由铰链9(在图1中仅示出了铰链的凸耳)安装至固定飞行器机翼7的末梢。机翼末梢装置1可从飞行构型设置到地面构型(未示出)，在该飞行构型中，机机翼末梢装置1是固定机翼7的延伸部(即，如在图1和图2中示出的)，在该地面构型中，机翼末梢装置1绕铰链9向上枢转。机翼末梢装置1的向上折叠使得能够减小飞行器的翼展，例如以满足机场门限。

机翼末梢装置1包括在铰链9内侧延伸的桩柱11。在桩柱11的内侧端部处是锁定机构13。锁定机构13包括插入到桩柱11的端部中的孔17中的销15。销15通过弹簧过中心锁19被保持就位。锁定机构13借助于被保持在孔17中的销将机翼末梢装置1锁定在飞行构型中。

两级液压致动器3设置成锁定/解锁锁定机构13，并且使机翼末梢装置1在飞行构型与地面构型之间移动。致动器3包括第一级液压致动器21和第二级液压致动器23。第一级致动器21用于执行锁定机构13的锁定/解锁，而第二级致动器23用于执行机翼末梢装置1在飞行构型与地面构型之间的运动。

现将参照图3a至图3g对两级致动器3进行更详细的描述：

图3a是图1的两级致动器3的示意性截面图。第一级致动器21包括具有入口端口27、出口端口29和旁通端口31的圆筒形腔室25。活塞33能够在腔室25中以可滑动的方式移动。第二级致动器23包括具有入口端口37和出口端口39的较大直径的圆筒形腔室35。活塞43能够在腔室35中以可滑动的方式移动。

图3a示出了当机翼末梢装置1锁定于飞行构型中时的致动器3。当机翼末梢装置待被移动至地面构型时，液压流体经由输入端口27供应至腔室(参见图3b)。该流体流由限流器45控制。在该级处，没有用于流体的出口，只要供应液压流体，活塞33则朝向腔室25的其他端移动。

液压流体经由入口端口的初始施加促使机翼末梢装置绕铰链9旋转。活塞33的面积使得第一级致动器能够减轻由机翼末梢装置1的重量导致的大部分静态(1g)弯矩，但是实际上不能使机翼末梢装置1旋转离开该位置。相反，活塞33的随后运动推动曲柄装置47(参见图1)以使销15从孔17中缩回。通过已经减小的弯矩来促进销15的缩回，因为在销15被抽出时销15上仅存最小的剪切载荷。当销15从孔17中缩回时，锁定机构被解锁。这在第一级致动器21中的活塞33已经移动至腔室25的远端时发生。

现参照图3d(其示出了在锁已经被解锁的情况下的致动器)，一旦活塞33已经移动至腔室25的远端，出口端口29就露出，允许液压流体行进至第二级致动器23的入口端口37。第一级致动器21中的旁通端口31也露出，从而为限流器45提供旁路并且允许液压流体的不受限制的流动。

现参照图3d和图3e，通过继续供应液压流体，活塞43开始沿着腔室35被推动。随着活塞继续移动(图3f)，另一端口49露出。该端口49的露出在机翼末梢装置的折叠期间没有影响(在活塞33的任一侧所引起的液压压力将相等)，但是关于反向运动更详细地讨论了该端口49(参见图4a至图4g)。

当活塞43到达图3g中的位置时，第二级致动器23完全延伸。由于第二级致动器中的活塞43的面积大于第一级致动器21中的活塞33的面积，所以活塞43施加了更大的力(对于固定的液压压力而言)。致动力足以推动机翼末梢装置1，使得机翼末梢装置1绕铰链9向上旋转以到达地面构型(能够借助于第二级致动器23在铰链线9之下在机翼末梢装置上施加力来实现向上旋转)。未在附图中示出地面构型，但是在机翼末梢装置大致上竖立时会出现地面构型，使得飞行器的翼展减小。

从以上描述中可以理解的是，本发明的第一实施方式中的第一级致动器21和第二级致动器23以串联的方式连接。液压流体不供应至第二级致动器23除非第一级致动器21已经完成对锁定机构13的解锁或者直到第一级致动器21已经完成对锁定机构13的解锁为止。这确保了在锁被解锁之前不会致动机翼末梢装置。因此，本发明的实施方式确保了以正确的顺序执行机翼末梢装置的解锁和运动。

第一实施方式中的两级致动器3在执行反向运动时也是有利的，现将参照图4a至图4g进行描述。

当机翼末梢装置处于地面构型(图4a)时，罐压力被施加至致动器3的所有端口。因此，第一级致动器21和第二级致动器23保持在它们的延伸位置中。当机翼末梢装置将被展开时，液压流体被供应至入口端口39(该入口端口39在反向运动期间用作出口端口39)——参见图4b。这用于向后推动活塞(参见图4b至图4d)，从而使第二级致动器缩回并且使机翼末梢装置1降低。

一旦第二级致动器23完全缩回(参见图4e)，机翼末梢装置则返回到飞行构型中。在第二级致动器23内，出口端口49(该端口在反向运动中是多余的)露出。接着，液压流体能够流动至第一级致动器21的入口端口51。第二级致动器23包括用于控制该流体回流至第一级致动器21的限流器53。

在至第一级致动器21的受控流动的作用下，第一级致动器中的活塞33向后移动(参见图4f和图4g)，由此使销15重新接合在孔17中，使得锁定机构被锁定。在该运动期间，旁通端口31由活塞33封闭(见图4f)，并且因此限流器45也可以用于通过调节腔室25的流出来控制致动。

提供具有以串联的方式设置的第一级21和第二级23的两级致动器3确保了机翼末梢装置1在被致动至飞行构型之后被锁定在该构型中。这确保了以正确的顺序执行机翼末梢装置的展开运动和锁定。

图5示出了根据本发明的第二实施方式的飞行器上的机翼末梢装置和两级致动器。与本发明的第一实施方式中的类似特征相对应的本发明的第二实施方式中的特征以与第一实施方式中相同的附图标记示出，但是添加了前缀“1”(或在适当时为“10”)。除了机翼末梢装置101包括两个间隔开的柄脚111而不是桩柱11并且锁定机构113包括用于接合每个柄脚111中的相应孔117的两个销115之外，第二实施方式与第一实施方式相同。使用两个柄脚111提供了冗余并且因此提供了故障安全布置。

图6示出了根据本发明的第三实施方式的飞行器上的机翼末梢装置和两级致动器。与本发明的第一实施方式中的类似特征相对应的本发明的第三实施方式中的特征以与第一实施方式中相同的附图标记示出，但是添加了前缀“2”(或在适当时为“20”)。除了机翼末梢装置201包括呈弹簧过中心锁定连杆形式的附加的锁255之外，第三实施方式与第二实施方式相同。该附加的锁255在锁定机构213之后借助于第二级致动器223的延伸而解锁。因此，当第二级致动器223促使机翼末梢装置201朝向地面构型时，该附加的锁255自动解锁。

尽管已经参照特定的实施方式描述和图示了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解的是，本发明可以将其本身引向未在本文中具体说明的许多不同变型。

在前面的描述中提到整体件或元件具有已知的、明显的或可预见的等同物时，那么这些等同物如同单独列出那样被并入在本文中。应当对权利要求进行参照以确定本发明的真实范围，权利要求应该被理解为包括任何这些等同物。读者也将理解的是，被描述为优选、有利、方便等的本发明的整体件或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解的是，这样的可选的整体件或特征虽然在本发明的一些实施方式中可能是有益的，但是在其他实施方式中可能是不期望的，并且因此可以缺省。