用于飞行器机翼的襟翼装置和具有这种襟翼装置的飞行器的制造方法
【专利摘要】一种用于飞行器机翼的襟翼装置(2)，包括基部构件(16、40)、至少一个第一襟翼(4)、至少一个第二襟翼(12)以及至少一个连接组件(18、22、50)。第一襟翼(4)可移动地支撑在基部构件(16、40)上并且第二襟翼(12)可移动地支撑在第一襟翼(16)上。连接组件(18、22、50)与基部构件(16、40)和第二襟翼(12)机械地联接并且设计成当第一襟翼(4)相对于基部构件(16、40)移动时使第二襟翼(12)相对于第一襟翼(4)移动。由于所产生的、第二襟翼相对于第一襟翼的受迫引导，可以基本上省去用于使第二襟翼和联动装置移动以伸出到限定襟翼装置轮廓的形状外部的单独的致动器。
【专利说明】用于飞行器机翼的襟翼装置和具有这种襟翼装置的飞行器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于飞行器机翼的襟翼装置和一种具有这种襟翼装置的飞行器。
【背景技术】
[0002]为了增强飞行器的升力或者增大飞行器的气动阻力，通常使用沿机翼的前缘或后缘定位的可调节襟翼。除了前缘缝翼和开缝襟翼或扰流板之外，存在相对窄的细长的后缘襟翼，其还被称作“格尼襟翼”或“微型后缘装置”(微型TED)。通常，其优选地布置在机翼后缘的区域中、机翼的下侧，并且适于在水平位置(即与气流方向平行的位置)与大致垂直位置之间枢转。在后者中，微型TED以垂直的方式从机翼下侧伸出到飞行器周围的气流中。
[0003]为了使微型后缘装置伸出或收回，使用单独的致动器，这些致动器通过操作杆或杆的装置联接至微型后缘装置，所述操作杆或杆的装置由适当的整流罩覆盖以减小气动冲击。
【发明内容】
[0004]使用专用致动器来驱动微型后缘装置产生飞行器的额外重量。另外，从致动器到控制面的、需由整流罩覆盖的联动装置会向飞行器增加额外的阻力。在襟翼系统的后缘区处使用多个微型后缘装置会导致多个必需的致动器、联动装置并且随之导致多个整流罩。因此，本发明的目的是提供一种用于飞行器机翼的襟翼系统，其产生尽可能小的额外重量和气动阻力，并且同时至少具有相同的可靠性。
[0005]根据本发明的特征的用于飞行器机翼的襟翼装置满足了此目的。从本发明其它方面和以下说明中可以获得有利实施方式和其他改进。
[0006]提出了用于飞行器机翼的襟翼装置，该襟翼装置包括基部构件、至少一个第一襟翼、至少一个第二襟翼以及至少一个连接组件。第一襟翼可移动地支撑在基部构件上。第二襟翼可移动地支撑在第一襟翼上。连接组件与基部构件和第二襟翼机械地联接，并且设计成当第一襟翼相对于基部构件移动时使第二襟翼相对于第一襟翼移动。
[0007]基部构件可以是襟翼装置的任一零件或部件，该零件或部件允许提供相对于包括机翼和根据本发明的襟翼装置的相应飞行器的、空间上固定的参照位置。基部构件可以是单独部件或者与飞行器的结构——例如肋、翼梁、支撑件或者任一其他部件——结合成一体。
[0008]第一襟翼可以是相对于基部构件可移动地支撑的任一部件。在商用飞行器中，第一襟翼可以是适于提供旋转/转动运动或联合的平移运动和转动运动的福勒襟翼装置或前缘缝翼装置的一部分。第一襟翼的支撑可以通过铰链和/或拖运轨道(carriage track)和/或诸如四连杆链的多连杆链而实现，其中，通过旋转致动器或线性致动器实现驱动。
[0009]第二襟翼可以是适于布置在第一襟翼处并且能够以一定自由度相对于第一襟翼移动的任一襟翼。例如，第二襟翼可以优选地设计为例如通过使用铰链进行轻微转动运动，其中，相应的铰链线位于在第一襟翼中的或沿第一襟翼的、空间上固定的位置。因此，第二襟翼可以支撑襟翼装置从而通过绕铰链线转动来增大弧高。
[0010]另外，至少一个连接组件可以设计成包括用于将第二襟翼与基部构件联接的任一适当装置，使得在基部构件上的固定点与优选地第二襟翼上的固定点之间产生运动学链。通过此方式，当第一襟翼移动时，可以引起第二襟翼相对于第一襟翼的可靠偏转。为了提供这种运动学链，连接组件可以包括至少一个刚性元件，例如推杆、操作杆、管或在至少一个维度延伸上呈柔性的线性元件，如线材、钢丝绳、条带或者任一其他类似元件。显然，连接组件的设计取决于第一襟翼和第二襟翼的运动。
[0011]根据本发明的襟翼装置背后的基本理念之一在于，当第一襟翼进行相对于基部构件的运动时，对第二襟翼相对于第一襟翼的约束或强迫引导。因此，如果认为设置第一襟翼和连接至第一襟翼的第二襟翼是有利的，并且如果第二襟翼应仅在第一襟翼伸出时才伸出，那么这种运动的自动互连或联接是非常有利的。可以完全省去用于使第二襟翼移动的单独的致动器。除了明显的重量优势之外，还可以基本上省去伸出到限定襟翼装置轮廓的形状外侧的联动装置。因此，用于覆盖这些联动装置的单独整流罩可以非常小或者是根本不需要的，这使得明显地降低了飞行器的总体阻力和涡流产生。
[0012]通过连接组件的适当设计，可以按照最主要的需求来调节第一襟翼与第二襟翼的运动之间的预定关系。由此，连接组件的必需设计和在基部构件上的附接位置主要取决于第一襟翼的运动轨迹。例如，当第一襟翼除了绕固定铰链线(其布置在基部构件中或刚好布置在基部构件处)进行单纯的转动运动外还进行平移运动时，基部构件处的必要联动装置或者基部构件和第一襟翼的边缘之间的距离需定尺寸成较大。
[0013]在有利的实施方式中，第一襟翼是能够布置在机翼的后缘上的增升襟翼，其中，第二襟翼为可转动地布置在第一襟翼的后缘处的补翼。基部构件能够刚性联接至机翼的结构件或构成机翼的结构件的一部分。增升襟翼可以是克鲁格襟翼或者类似物，同时可以通过在其后缘上布置可转动补翼显著地提高其效率，该可转动补翼构成微型后缘装置。因此，当第一襟翼伸出时，第二襟翼由于连接组件的机械约束而偏转，使得第一襟翼的弧高自动增大。
[0014]有利地，襟翼装置包括轴和至少一个偏转单元。轴至少部分地沿第一襟翼的主延伸方向延伸并且相对于第一襟翼可旋转地支撑。至少一个偏转单元与轴联接使得偏转单元跟随轴的旋转运动。偏转单元适于在轴相对于第一襟翼旋转时使第二襟翼相对于第一襟翼偏转。将轴设置为沿襟翼的主延伸方向使得能够完全覆盖或围绕轴，而不使轴延伸到机翼轮廓外侧并且不会影响襟翼的气动性能。通过使用偏转单元，例如操作杆或者臂，可以将轴的旋转运动转换成平移运动或者纵向运动。因此，实现了襟翼装置的非常紧凑的安排。
[0015]通过另一有利实施方式可实现另一优势，该实施方式包括与上述轴联接的多个偏转单元，这些偏转单元布置在第一襟翼的中空空间内侧。如果襟翼包括多个第二襟翼，例如沿第一襟翼的后缘分布的多个小后缘装置(“微型TED”)，那么这些第二襟翼可以由单个轴致动，从而将根据本发明的襟翼装置的总重量减至最小。通过适应性修改或者调节单个偏转单元，可以实现第二襟翼的沿第一襟翼后缘或沿整个机翼后缘的不同延伸特征。
[0016]在另一有利实施方式中，偏转单元包括具有第一端和第二端的第一操作杆。第一操作杆在第一端处与轴联接，第一操作杆与轴的旋转轴线垂直延伸并且与连接杆联接，连接杆从第一操作杆的第二端穿过第一襟翼的界定面延伸至第二襟翼的联动构件。界定面可以优选为沿下游、滑流方向且与第一襟翼的周围气流垂直布置的平面。通过轴绕旋转轴线的旋转，第一操作杆在与轴的旋转轴线垂直的平面上转动。由于第一操作杆的第二端的运动，连接杆提供相对于轴的旋转轴线的平移运动。显然，第一操作杆和连接杆可以通过回转接头或球窝接头以I或2个自由度进行联接。因此，由于偏转单元的简单的机械工作原理，可靠性极高并且根据本发明的襟翼装置基本上免维护。
[0017]更有利地，推杆至少部分地延伸穿过第一襟翼的底表面。推杆可以尽可能靠近地位于第一襟翼的底表面下面，第一襟翼的底表面可以优选地与周围气流平行地定向。这分别允许大幅地增大细长度并且降低第一襟翼的后缘的厚度。需要很小尺寸的整流罩覆盖推杆，然而由于第一襟翼的高细长度，这会产生增大的效率。
[0018]在另一有利的实施方式中，轴是中空的，使得可以通过选择中空轴的直径来调节可传递扭矩。作为另一优势，其他的第二轴可以布置在此优选的管状中空轴内侧以向另一组第二襟翼提供其他运动或者参照。
[0019]另一有利的实施方式包括具有第一端和第二端的柔性线性元件，其中，第一端通过张紧装置与基部构件联接，其中，第二端与第二操作杆的第二端联接，并且其中，张紧装置适于当第一襟翼收回时将线性元件收回。柔性线性元件可以由弹簧张紧心轴或由拉簧接纳，而张紧装置中的块体或端部止挡件允许在第一襟翼伸出时提供线性元件的第一端的固定位置。除此之外，此布置允许保持第一襟翼的一定初始运动，而不在第一襟翼的完全收回状态与第一襟翼的到达块体或端部止挡件的位置之间移动第二襟翼。
[0020]在另一实施方式中，第一襟翼在后缘处包括至少一个凹部，至少一个凹部用于接纳至少一个第二襟翼中的一个第二襟翼。第二襟翼包括朝向第一襟翼内侧的联动构件。因此，当第一襟翼收回时，第二襟翼可以完全结合到处于中性、收回位置的第一襟翼的外部轮廓中。通过将联动构件布置成朝向第一襟翼内侧——这指的是留在第一襟翼内侧或者指向第一襟翼，使得不需要用于覆盖联动构件的整流罩。
[0021]在有利实施方式中，连接组件包括与轴和基部构件联接的旋转单元，并且设计成当使第一襟翼相对于基部构件移动时使轴相对于第一襟翼旋转。一旦第一襟翼在预定轨迹上移动，那么旋转单元由于旋转单元与轴之间的机械限制而使轴旋转，该旋转改变轴相对于基部构件的相对位置。因此，仅通过使第一襟翼移动而引起轴的旋转。
[0022]优选地，旋转单元包括具有第一端和第二端的操作杆，其中，操作杆在第一端处与轴联接并且操作杆与连接杆联接，连接杆从操作杆的第二端延伸至基部构件。第二操作杆优选地与轴的旋转轴线垂直延伸，使得通过使第二操作杆的第二端移动而迫使轴旋转。因此，由于轴布置在第一襟翼内侧，所以一旦第一襟翼移动，则轴传导相对于基部构件的平移运动。因为连接至第二操作杆的第二端的连接杆保持在基部构件的空间上固定的位置，所以连接杆拉动或推动第二操作杆的第二端，由此使轴旋转。因此，没有任何主动的器件，轴可以旋转从而以非常高的能量效率和重量效率的方式使通过轴运动控制的所有第二襟翼移动。
[0023]本发明还涉及根据以上描述和另一独立权利要求的特征的一种飞行器，其包括机翼和至少一个襟翼装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]在附图中的示例性实施方式的以下描述中，公开了本发明的其他特征、优势以及应用选择。所有描述和/或示出的特征本身及任一组合都形成本发明的主题，无论独立权利要求中的它们的组成或它们的相互关系如何。另外，附图中的相同或类似部件具有相同附图标记。
[0025]图1a至图1c示出了根据本发明的襟翼装置的三维剖视图。
[0026]图2a和图2b示出了与作为根据本发明的襟翼装置的一部分的第二襟翼相联的联动装置的细节。
[0027]图3示出了装备有根据本发明的襟翼装置的飞行器。
【具体实施方式】
[0028]图1a至图1c示出了根据本发明的襟翼装置2的基本原理，其示例性地包括具有多个肋6的第一襟翼4、后翼梁7、前翼梁8、基部蒙皮10以及多个第二襟翼12，第二襟翼12被认为是微型后缘装置，布置在第一襟翼4的后缘区14处并且可绕铰链线13转动。出于清楚的目的，未示出上表面，但是显然，第一襟翼4还包括上表面。
[0029]第一襟翼4相对于基部构件16可移动地布置,基部构件16作为固定结构,并且表现为结构部件，例如刚性连接至机翼的托架或者任一其他结构。凭借适当运动学机构(图中未示出)，第一襟翼4按照预定运动轨迹移动并且由致动器件驱动，该致动器件未在图中示出。在图1a中，示出了处于基本上收回(中性)位置的第一襟翼。第二襟翼12齐平地布置在后缘区14处，使得第一襟翼4和第二襟翼12的组合的外部轮廓等同于未附接有任何微型后缘装置的常规襟翼的外部轮廓。
[0030]为了使第二襟翼12移动，轴18大致沿第一襟翼4的主延伸方向20延伸，该方向20可与前翼梁8的延伸平行。关于每个第二襟翼12，偏转单元22可以布置在第一襟翼4的中空空间24内并且与轴18和推杆50联接，推杆50延伸通过第一襟翼4的界定面，界定面可以是后翼梁7，并且推杆50联接至刚性地安装在相应的第二襟翼12上的联动构件52。偏转单元22(在图1b中更具体地示出并且下文中进行描述)适于将旋转运动转换成平移运动从而使第二襟翼12偏转。因此,通过使轴18旋转,可以使所有第二襟翼12相对于第一襟翼4伸出或收回。轴18、偏转单元22以及推杆50可以限定为基部构件16与第二襟翼12之间的连接组件的部件。
[0031]图1b示出了轴18的与旋转单元42联接的第一端26，旋转单元42也构成连接组件的一部分。旋转单元42包括第二操作杆28，第二操作杆28具有与轴18联接的第一端
30。第二操作杆28的第二端32连接至推杆34。推杆34包括第一端36和第二端38，其中，第一端36连接至第二操作杆28的第二端30并且第二端38可连接至基部构件40。显然，轴18可旋转地支撑在第一襟翼4的中空空间24内，使得轴18可以在第二操作杆28的作用下自由旋转。因此，通过使第一襟翼4相对于基部构件16移动，轴18传导相对于基部16的平移运动。由于机械约束，推杆34作用在第二操作杆28上并且使轴18开始绕其旋转轴线旋转。
[0032]图1c示出了偏转的第一襟翼4和推杆34，推杆34推动第二操作杆28并且使轴18沿顺时针方向旋转。因此，轴18将通过相关联的推杆50使附接至轴18的所有第二襟翼12开始伸出运动。
[0033]因此，襟翼装置2是用于第一襟翼和第二襟翼的以预定关系进行组合运动的良好设备，同时在本示例中，襟翼4代表第一襟翼并且微型后缘装置12代表第二襟翼。
[0034]图2a和图2b更具体地示出了襟翼装置2且特别地示出了偏转单元22。在图2a中，示出了偏转单元22，偏转单元22包括具有第一端46和第二端48的操作杆44，其中，操作杆的第一端46连接至轴18。第二端48连接至推杆50，推杆50作用在联动构件52上，联动构件52朝向第一襟翼4内侧。这意味着，联动构件52位于第二襟翼12的与第二襟翼12的底面54相反的上侧，底面54与襟翼4的底表面56齐平地定位。
[0035]因此，当第一襟翼4和第二襟翼12处于收回位置时，用于伸出第二襟翼12所需的部件无一延伸到第一襟翼4的轮廓外面。因此，不需要用于覆盖任何运动学机构的整流罩。
[0036]在图2b中示出的变形中，轴18通过布置在偏转单元58中的操作杆60延伸到偏转单元58上。因此，可以向第一襟翼4内的多个偏转单元58提供旋转运动，从而以相同的运动约束或以不同的机械约束(如图2c中所示)来使多个单独的第二襟翼12移动。
[0037]在图2b中由“A”表示的部分剖切图中示出了轴18的变形，并且在图2C中更具体地示出了该变形。清楚地示出的是，轴18可以是中空的，其中，中空轴18的壁厚应当定尺寸成承载所传递的所需扭矩。为了在第一襟翼4与第二襟翼12之间提供不同运动关系，可引导另一轴19穿过中空轴18，该另一轴19可以独立于中空轴18旋转。因此，通过使用另一轴19，可以产生以不同特性移动的两组第二襟翼12。
[0038]另外，如果推杆50部分地延伸到第一襟翼4的底表面10下面，则第一襟翼4可以设计成更加细长，如图2d中所示。此时，推杆的第一部段62与钟形曲柄64的上端66联接，钟形曲柄64包括联接有第二推杆部段70的下端68，第二推杆部段70延伸至布置在第二襟翼12下侧的联动构件52，并且钟形曲柄64延伸到周围的气流中。这允许机翼的后缘区的非常细长的设计并且仅需要刚刚覆盖钟形曲柄68、第二推杆部段70以及联动构件52的非常小的整流罩，同时有利的细长度明显胜过由于较小整流罩而引起的潜在的阻力增大。
[0039]最后，图3示出了具有机身74和机翼76的飞行器72，机翼76包括根据上述说明的襟翼装置2，该襟翼装置2明显地增大了包括后缘襟翼的增升系统的效率。
[0040]另外，应当指出，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”和“一个”不排除多个。另外，应当指出，已经参照以上示例性实施方式中的一个实施方式描述的特征或步骤也可以与上述的其他示例性实施方式的其他特征或步骤相组合使用。权利要求中的附图标记不理解为限制。
【权利要求】
1.一种用于飞行器的机翼的襟翼装置(2)，包括: -基部构件(16,40), -至少一个第一襟翼(4)， -至少一个第二襟翼(12)以及 -至少一个连接组件(18、22、34、42、50、58、62、64、70)， 其中，所述第一襟翼(4)可移动地支撑在所述基部构件(16、40)上， 其中，所述第二襟翼(12)可移动地支撑在所述第一襟翼(16)上， 其中，所述连接组件(18、22、34、42、50、58、62、64、70)与所述基部构件(16、40)和所述第二襟翼(12)机械地联接，并且设计成当所述第一襟翼(4)相对于所述基部构件(16、40)移动时使所述第二襟翼(12)相对于所述第一襟翼(4)移动。
2.根据权利要求1所述的襟翼装置(2)， 其中，所述第一襟翼(4)为能够布置在所述机翼的后缘上的增升襟翼， 其中，所述第二襟翼(12)为可转动地布置在所述第一襟翼(4)的后缘处的补翼，并且其中，所述基部构件(16、40)能够刚性联接至所述机翼的结构件或者构成所述机翼的结构件的一部分。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼装置(2)， 还包括轴(18、19)和至少一个偏转单元(22、58)， 其中，所述轴(18、19)至少部分地沿所述第一襟翼(4)的主延伸方向延伸，并且其中，所述至少一个偏转单元(22、58)与所述轴(18、19)和所述第二襟翼(12)联接，并且设计成当所述轴(18、19)相对于所述第一襟翼(4)旋转时使所述第二襟翼(12)相对于所述第一襟翼(4)偏转。
4.根据权利要求3所述的襟翼装置(2)， 包括多个偏转单元(22、58)，所述多个偏转单元(22、58)与所述轴(18、19)联接并且布置在所述第一襟翼(4)的中空空间内。
5.根据权利要求3或4所述的襟翼装置(2)， 其中，所述偏转单元(22、58)包括具有第一端(30)和第二端(32)的操作杆(28)， 其中，所述操作杆(28)在所述第一端(30)处与所述轴(18、19)联接，并且所述操作杆(28)与推杆(50、62、70)联接，所述推杆(50、62、70)从所述操作杆(28)的所述第二端(32)穿过所述第一襟翼(4)的界定面(7)延伸至所述第二襟翼(12)的联动构件(52)。
6.根据权利要求5所述的襟翼装置(2)，其中，所述推杆(50、62、70)部分地延伸穿过所述第一襟翼(4)的底表面(10)。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的襟翼装置(2)， 其中，所述轴(18、19)为中空轴(18)。
8.根据权利要求7所述的襟翼装置(2)， 其中，第二轴(19)布置在所述中空轴(18)内以控制至少一个另外的第二襟翼(12)。
9.根据权利要求1所述的襟翼装置(2)， 还包括具有第一端和第二端的柔性线性元件， 其中，所述第一端通过张紧装置与所述基部构件(16、40)联接， 其中，所述第二端与所述第二操作杆的所述第二端联接，并且 其中，所述张紧装置适于在所述第一襟翼(4)收回时将所述线性元件收回。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的襟翼装置(2)， 其中，所述第一襟翼(4)在后缘处包括至少一个凹部，所述凹部用于接纳所述至少一个第二襟翼(12)中的一个第二襟翼， 其中，所述第二襟翼(12)包括朝向所述第一襟翼(4)内侧的联动构件。
11.根据权利要求3所述的襟翼装置(2)， 其中，所述连接组件(18、22、34、42、50、58、62、64、70)包括与所述轴(18、19)和所述基部构件(16、40)联接的旋转单元(42)，并且设计成当使所述第一襟翼(4)相对于所述基部构件(16、40)移动时使所述轴(18、19)相对于所述第一襟翼⑷旋转。
12.根据权利要求11所述的襟翼装置(2)， 其中，所述旋转单元(42)包括具有第一端(30)和第二端(32)的第二操作杆(28)， 其中，所述第二操作杆(28)在所述第一端(30)处与所述轴(18、19)联接并且所述第二操作杆(28)与连接杆(34)联接，所述连接杆(34)从所述第二操作杆(28)的所述第二端(32)延伸至所述基部构件(16、40)。
13.一种飞行器，包括机身(74)和机翼，所述机翼包括根据权利要求1至12中的任一项所述的襟翼装置(2)。
【文档编号】B64C9/20GK104176239SQ201410218621
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2013年5月22日
【发明者】萨沙·阿尔叶茨 申请人:空中客车德国运营有限责任公司