专利名称：用于飞行器、尤其是旋翼机的有可逆变形轮廓的气动翼型的制作方法
用于飞行器、尤其是旋sm的有可逆，轮廓的气动翼型 本发明涉及一种用于飞行器、尤其是旋穀几的有可逆变形轮廓的气动翼型。
己知在飞行期间，空气涡流会在飞行器气动翼型(profile)上出现。特别是 在旋翼机的旋翼叶片上，空气涡流导致了不期望的振动和噪音，前者不利于叶 片的f柳絲和维护，因为它导致了材l城劳和割牛磨损。而后者明显不利地 作用于旋翼机的座舱，因而对乘客的舒适感产生负面影响。
在旋翼叶片的情况中，这些空气涡流由复杂的空气动力学和气动弹性变形 !^产生，当旋翼叶片ifiS到在它前方的旋翼叶片的叶片涡流时，涡流是由作 用在旋翼叶片上的合力引起的。为了能够尽可能多地考虑在各种飞行情况和旋 翼叶片变化的入射角中的这些现象，使用了旋翼叶片尾缘区皿廓可以改变的 旋翼叶片。由经验表明，通过针对性的改变旋翼叶片尾缘区域的外形可能会减 少振动和噪音，同时改进飞行性能和航程。
在本领域技术状态中，为了达到这一效果，位于旋翼叶片尾缘的不连续旋 翼叶片襟翼是已知的，其依靠枢纽轴承被可移动地置于旋翼叶片，比如 DE10116479A1中戶腿。旋翼叶片襟翼由压电致动離制，其中，压电致动^l皮 设置于翼型深度方向，与旋翼叶片翼型主体的前部翼型的襟翼分隔开。压电致 动器的所产生的驱动力m带状或杆状拉伸元件而被传递至,翼叶片襟翼。
由于有连接处，这种类型的旋翼要遭受到增加的磨损以及被暴露于灰尘、 污坭和水中。因为旋翼叶片的内部空间l歡隹在襟翼的前部被密封，由霜和SA 的污标粒子导致了对雅樹牛的更换的短的4顿期限或劑氐效能的结果。
根据DE10334267A1，具有整体的弹性可移动旋翼叶片襟翼的旋翼叶片变 成已知的，其依靠安装在翼型刚性蒙皮中或是直樹立于本身是刚性的蒙皮下方 或是在刚性蒙皮上面的压电致动器驱动。当两个位于翼型蒙皮顶部或蒙皮底部 的压电致动器中的一个启动，导致了各自的蒙皮相对于其他蒙皮位移，结果是， 顶部蒙皮相对于底部蒙皮縮短或伸长。由于一个蒙皮相对于其他蒙皮縮短，附 着于蒙皮的刚性旋翼叶片襟翼位移并向上或向下移动。类似的安排也见于 DE10304530A1。因为压电致动器或被集鹏没有襟翼的翼型中，或魏择性地被专门提供 在襟翼中，为了与系统相关的原因，致动器需要被置于翼型截面的后缘。因为 在旋翼叶片的这个区域，由于回转力矩和离心九相当大的拉伸应变出现，并 且，因为压电致动器通常对应变敏感，在旋翼启动时产生的离心力会导 动
器失效。而且，弹性轴承有需求的材料范围，此范翻歡佳得以满足，即:高拉伸-压縮应变，没有由于塑料动作而导致的會讀吸收，传输空气动力且没有过大变 形。而且，蒙皮必须设计成抵抗支撑位置(例如，肋，梁，网等)的偏转，以 防止空气动力载荷导致的不良翼型变形出现。而且，蒙鹏该抵抗偏转以防止 任何内部支撑件显露穿过外部蒙皮之上，从而对翼型的空气动力学品质产生负 面影响。另一方面，蒙皮应该设计为柔性以完成相应的变形并且可以用较小的 旨糧来郷翼型。这些要求赶相矛盾的，至脂前为止，尚无法满腿些需求。 因此，本发明的目标是避免已知气动翼型、尤其是已知的现有文献中的旋
翼襟翼的缺点，并且有效地皿戶;M的气动翼型。
这个目标由权禾腰求1中戶舰的特征实现，本发明更有利的鹏在从属权 利要求中限定。
作为依照本发明的这种启气动翼型的设计和布置的结果，即带有弹性可逆 变形翼型区域由于有覆盖着翼型的蒙皮，该翼型区域在每种情况下中都具有三 明治式的设计，并包括一个无剪切抗性的夹心，翼型可以得到一个由针对性地
方式通31E动器控制的可逆复杂效应，依靠这种复杂效应，迄今使用在翼型后 缘区域的可调不连纟，翼会被取代。在这种方式中，不连续襟翼轴承在实际应 用中遭到高频振动弓胞的以及因例如牡、污添和水的自然环境而增加的磨损， 以及至今使用的M^子叶片襟翼的缺点被避免。
下面，参照或多或少的附图由下述几个实施例来具鹏述本发明。
下列戶;f示
图i直升机旋翼叶片形式的一般气动翼型的横截面视图。
图2根据
图1的气动翼型1t^面第二视图，依照本发明的第二种示例形式。 图3根据图1的气动翼型1分的第三视图，带有第一种示例的弹性可变
图4根据图1的气动翼型一部分的第四视图，带有第二种示例的弹性可变图5至11根据图1和图2的本发明气动翼型的各种蒙皮的进一步视图。 气动翼型10，其在图1和图2中被显示为旋翼机的旋翼叶片的横截面，包 括前缘实心翼型区域12,其后是位于流出方向上并包含至少一个中空的翼型区 域的后缘翼型区域13。翼型区域13由位于压力面上的弹性蒙皮14实现，蒙皮 14包括纤维结构，还有具有同样设计且位于吸力面上的弹性蒙皮15，蒙皮14 和15在翼鹏缘16的拖尾16处交汇，纖16在翼展方向延伸，艮P，顺着旋 翼叶片的径向。
在翼型区域13中，为了可控地设定气动升力Ca和翼型力矩C^气动翼型 10包括可逆可变形的翼型结构。这是由无剪切抗性设计且与空心翼型区域皿 在一块的蒙皮14和15来完成的。
为了达至腿个效果，蒙皮14和15的在内部表面被覆盖上一层无剪切抗性 的弹性夹心20，，每一种情况下都由薄膜或薄片21或22封闭。由蒙皮14 和15形成的中空翼型区域a、 b、 c、 d、 e中，翼型10的轮廓腹feM过设置在蒙 皮14、 15之间的柔fil复板而被固定，如图2所示。禾U用弹性夹心20相应的无 剪切抗性设计，也可能没有这些腹板，如图1所示。为了6fcWP点支脚点(foot point)区域弹性的目的，这些腹板的形戯脚点的表面扇形打开成为斜虫的"腹 WP"。这种扇形打开的结果是，腹板厚度分为两部分，或者按照"腹WfT的数 量而分为几个部分。举例来说，如果腹板分成两个腹板脚，旨腹板的偏转阻 力变为没有扇形打开的腹板的原值的1/8，从WM个腹板的偏转阻力变为没有扇 形打开的腹板的原值的1/4。相比在^t"fe度上分割腹板，这种设计是更有利的， 因为短且薄的腹板脚不会像较长的区域一样容易凸出或弯曲。如果腹板在旨 长度上被分成几个薄的腹板，贝U由于其駄的长度导致戶脱腹板会更容易地凸 出或弯曲。
如图3到图5所示，夹心可以不同的方式设计。例如，图5展示一种有无 剪切抗性弹性夹心20的翼型区域设计。依照图3和图4，无剪切抗性夹心20 由相应设计的腹板19代替。依照图3，柔倒對超接连接至懞皮或者薄膜或薄 片。依照图4，无剪切抗性夹心柳复板19取代，其腹板棚T^接到薄膜或薄 片21， 22和蒙皮14， 15的区域中以一种扭转弹性的方式被连接于相应地非刚 性的胶合剂。如图4所示，这种连接也可以设计为链板25。禾,相应土也设计的 无剪切抗性夹心20，如图5所示，不使用垂直或倾斜于变形方向而设置的腹板19也是可能的。
图6到图11展示了气动翼型10的被设计为无剪切抗性夹心三明治结构的 蒙皮14和15的更多的形式。
例如，图6展示没有薄膜或薄片21或22的夹心20，而图7示出的夹心20 有中断部27，该夹心仍坚固地被薄膜或薄片21围绕。这个设itf寺别有禾盱蒙皮 在具有两个反向点的区域16中的变形，因为在这种方式中，柔性按照目标的方 式而被结合入蒙皮14， 15中。夹心和环绕夹心的薄膜或薄片21， 22的夹心厚 度可改变，如图8和图9所示。蒙皮的弯曲线可以被纤维加强材料的厚度和层 结构以及致动器的布置所影响。如图6所示，蒙皮的内部薄膜或薄片21也可被 取消。如图10和图11所示，替代弹性夹心，滚巻腹板形式的波浪内蒙皮36， 或依照图ll，股线37可以被结合在蒙皮14、 15内部。
为了可控地设定气动升力CA和翼型力矩Q^，艮口，在皿可变翼型结构13
中，气动翼型io在其实心的翼型区域i2包括誠的致动器30，其aa有效连
接31， 32可以影响蒙皮14， 15的一个或另一个，这样它们可以按照一个S形 (空间移动)方式(比较图1 )而被可逆穷杉。在附图中只是概略地示出的致动 器30为例如所谓的压电致动器。在这种方式中，翼型10在它的翼型后缘16区 ^箭头方向34、 35以Flettner襟翼的形式可控地移动。因为翼型10的翼型 区域13作为一个实体弹性地娜，致动器也可以安祠陆空心区域13的翼型深 度方向的中间区域上。附图^H己列表 10气动翼型 12前部翼型区域 13后部翼型区域 14蒙皮 15蒙皮 16翼鹏缘 17柔鹏板 19腹板
20无剪切抗性弹性夹心
21薄膜或薄片
22薄膜或薄片
25弹性接头
26支脚点
27中断部
30致动器
31有效连接
32有效连接
34箭头
35箭头
36滚巻腹板
37麟
aj3,c,d,e中空翼型区域。
权利要求
1一种用于飞行器、尤其是旋翼机的气动翼型(10)，带有通过致动器(30)而可逆变形的轮廓，其特征在于，翼型(10)包括至少一个设计为中空翼型的翼型区域(a，b，c，d，e)，以及位于压力面和吸力面的蒙皮(14，15)，蒙皮(14，15)被设计为具有无剪切抗性弹性夹心(20)的三明治形结构。
2.如权利要求1戶皿的气动翼型，，征在于，中空翼型(a^b,c,d^)从实 心翼型区域(12)延续下去，并且，在通过柔韧地设置在蒙皮(14， 15)之间 的腹板(17)而形成的翼型(10)的中空翼型(a^,cAe)中，由蒙皮(14， 15) 所设定的翼型外形固定。
3.如权利要求1或2戶脱的气动翼型，辦征在于，为了施加控制力矩， 翼型(10)在压力面蒙皮(14)和吸力面蒙皮(15)上的轮廓被设计为可以可 逆地移动。
4.如上述权利要求任一个所述的气动翼型，其特征在于，在每一种情况下， 蒙皮(14， 15)包含无剪切抗性弹性夹心(20)，所述蒙皮(14， 15)在每种情 况下都为薄膜或薄片(21， 22)所包封。
5.如上述权利要求任一个所述的气动翼型，其特征在于，弹性夹心(20) 包含横向于流向而排列的腹板(19)。
6.如上述权利要求任一个戶脱的气动翼型，其特征在于，柔啦复板(17) ffl31它们的扇形打开的表MM被连接到蒙皮(14， 15)的薄膜或薄片(21， 22)， 戶;M扇形打开的表面形成了支脚点(26)，该支脚点(26)被用作腹板脚。
7.如，权利要求任一个所述的气动翼型，其特征在于，腹板(19) M: 弹性接^(25)连接到蒙皮(14， 15)和薄膜或薄片(21)。
8.如权利要求14任一个戶腿的气动翼型，其特征在于，弹性夹心(20)是 板形。
9.如权利要求14任一个所述的气动翼型，其特征在于，弹性夹心(20)包 括中断处(27)。
10.如权利要求14 {^个戶，的气动翼型，其特征在于，弹性夹心(20) 被设计为弹性滚巻腹板(36) o
11.如±^权利要求任一个戶满的气动翼型，其特征在于，用于施加控制力矩的致动器(30)被设置于气动翼型(10)的实心翼型区域(12)
全文摘要
一种用于飞行器、尤其是旋翼机的气动翼型(10)，翼型(10)包括分别位于压力面和吸力面的蒙皮(14，15)，带有通过致动器(30)可控地形成在后缘翼型区域(13)的翼型轮廓，其中每个蒙皮(14，15)设计为包括有连接到无剪切抗性柔性夹心(20)的薄膜或薄片(21，22)的无剪切抗性三明治结构，其中蒙皮(14，15)通过柔性腹板(17)保持翼型外形。
文档编号B64C27/32GK101618764SQ20091015957
公开日2010年1月6日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年5月27日
发明者R·普法勒尔 申请人:尤洛考普特德国有限公司