多卡位折叠翼稍小翼及其工作方法与流程

[0001]
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种多卡位折叠翼稍小翼及其工作方法。


背景技术：

[0002]
飞机的空气动力学设计对飞机的经济性能至关重要。在新一代民用飞机上，要求机翼具有更高的效率，更直观地说，就是要具有更大的升阻比(机翼产生的升力与阻力的比值)。影响升阻比的因素有很多，比如机翼表面的层流情况、机翼剖面形状等。在这些因素之外，获得更大的升阻比还有一个最为直接的手段就是增加机翼的展弦比，通俗地说，就是让机翼更细长一些。无动力的滑翔机为了获得最大的升阻比，就采用了非常细长的机翼，从而获得尽可能长的留空时间。
[0003]
但对于民用大型运输类飞机来说，展弦比的增大也带来了新的问题。机场的飞行区对起降飞机的翼展有不同等级的限制，包括a、b、c、d、e、f六个级别，其中e级为52-65米，最高级别f级为65-80米。机场等级越高，可以接纳的机型种类就越多，但自身数量也更少。因此，将翼展控制到一定范围之内，就可以大大提高飞机对机场的适应能力，也就是说可以在更多的机场起降。以波音777家族为例，其当前的主力机型777-300er翼展为64.8米，属于e级翼展限制；而777x为了获得更高的效率，将翼展增加到了71.8米，达到了目前由a380(翼展79.75米)独占的f级(747-8的翼展也达到了f级，但因为主起落架轮距在e级范围内，因此获准在e级机场起降)。对于波音而言是难以接受的，因为777x作为当前大量使用的777的换代机型，不能在机场适应性上做出这样的牺牲。
[0004]
于是，波音在777x采用了折叠式翼梢小翼的设计，当飞机着陆后，翼梢可以向上折叠，看上去像小翼一样，让翼展恢复到777-300er的水平，变身成为e级飞机，从而可以使用当前777的机场设施，包括跑道、滑行道、停机位等。777x的折叠翼梢小翼可以在飞机落地后的时间内完成折叠，从而不影响飞机及时转弯进入滑行道。
[0005]
将机翼的一部分进行折叠并不是一个新的概念，舰载作战飞机很早就采用了这种设计，旨在减少飞行甲板和机库的占用面积。但在民用飞机上，折叠翼梢还是首次得到应用。
[0006]
当前的折叠翼稍小翼在民用飞机领域的应用主要解决了两方面的问题：第一方面，解决了大展长机翼地面翼展等级限制问题；第二方面，由于折叠机制使飞机的小翼可以在飞行状态保持水平延展，翼尖延伸降低诱导阻力的效果好于常规的端板式翼稍小翼。其特点为两卡位设计，一是飞行卡位，即小翼保持延展状态；二是地面卡位，小翼在地面向上折叠以便于地面操纵。由于其在飞行过程中只有一个飞行卡位，其在气动设计上与传统的翼稍小翼一致，气动设计点是定在飞机的巡航状态，其参数选择也是按照机翼设计的成熟准则进行的。
[0007]
然而，在低速大迎角状态，以高速巡航点为气动设计目标点设计的翼稍小翼往往流动分离出现较早,其在大迎角下的流动状态上有改进空间。对于采用翼身融合构型的大型客机，由于小翼的力臂相较常规构型较长，其流动状态对全机的俯仰力矩影响大，从而不
利于飞机在大迎角状态下的纵向稳定，而不对称的翼稍分离也对飞机的横向稳定性有不利的影响。


技术实现要素：

[0008]
本发明的一个目的在于提出一种多卡位折叠翼稍小翼，该多卡位折叠翼稍小翼能增大飞机的升阻比和提高飞机的纵向、横向及航向静稳定性。
[0009]
本发明的另一个目的在于提出一种多卡位折叠翼稍小翼的工作方法，该工作方法能增大飞机的升阻比和提高飞机的纵向、横向及航向静稳定性。
[0010]
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
[0011]
一种多卡位折叠翼稍小翼，设置于机翼主体的翼展方向的末端，所述多卡位折叠翼稍小翼具有地面卡位和飞行卡位，所述飞行卡位包括巡航飞行卡位和至少一个低速飞行卡位，所述多卡位折叠翼稍小翼包括小翼本体和驱动件，所述小翼本体与所述机翼主体的末端转动连接，所述驱动件能驱动所述小翼本体绕转轴转动，以使所述小翼本体在不同卡位之间切换；
[0012]
所述小翼本体的弦平面与地平面的垂直面之间的夹角定义为倾斜角，所述小翼本体在所述低速飞行卡位时的倾斜角大于在所述地面卡位时的倾斜角，小于在所述巡航飞行卡位时的倾斜角。
[0013]
在一些实施例中，所述小翼本体在地面卡位时的倾斜角小于或等于0
°
，所述小翼本体在所述巡航飞行卡位时的倾斜角等于90
°
与机翼主体的上反角的差值。
[0014]
在一些实施例中，所述低速飞行卡位的数量为两个，其中一个所述低速飞行卡位为起飞飞行卡位，另一个所述低速飞行卡位为着陆飞行卡位。
[0015]
在一些实施例中，所述小翼本体在所述起飞飞行卡位时的倾斜角与在所述着陆飞行卡位时的倾斜角相同。
[0016]
另一方面，本发明采用以下技术方案：
[0017]
一种多卡位折叠翼稍小翼的工作方法，所述多卡位折叠翼稍小翼具有地面卡位和飞行卡位，所述飞行卡位包括巡航飞行卡位和至少一个低速飞行卡位，所述多卡位折叠翼稍小翼的小翼本体在所述低速飞行卡位时的倾斜角大于在所述地面卡位时的倾斜角，小于在所述巡航飞行卡位时的倾斜角；所述工作方法包括：
[0018]
预设飞机的飞行状态与所述多卡位折叠翼稍小翼的卡位的对应关系；
[0019]
所述多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位。
[0020]
在一些实施例中，所述多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位包括：
[0021]
获取飞机当前的飞行参数，根据所述飞行参数确定飞机的飞行状态；
[0022]
根据飞机的飞行状态与卡位的对应关系确定飞机当前的飞行状态所对应的卡位；
[0023]
所述多卡位折叠翼稍小翼调整至确定的卡位。在一些实施例中，所述低速飞行卡位包括起飞飞行卡位和着陆飞行卡位，所述多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位包括：
[0024]
当飞机处于停机状态或地面操作状态时，所述多卡位折叠翼稍小翼切换至地面卡位；
[0025]
当飞机处于起飞状态时，所述多卡位折叠翼稍小翼切换至所述起飞飞行卡位；
[0026]
当飞机处于巡航状态时，所述多卡位折叠翼稍小翼切换至所述巡航飞行卡位；
[0027]
当飞机处于着陆状态时，所述多卡位折叠翼稍小翼切换至所述着陆飞行卡位。
[0028]
在一些实施例中，所述起飞飞行卡位与所述着陆飞行卡位为同一卡位。
[0029]
在一些实施例中，在所述地面卡位时，所述小翼本体的倾斜角小于或等于0
°
；在所述巡航飞行卡位时，所述小翼本体的倾斜角α等于90
°
与机翼主体的上反角的差值。
[0030]
在一些实施例中，切换卡位时，由小翼本体的偏转角度来调整所述小翼本体的倾斜角，由转轴撇角与小翼本体的偏转角度的组合来调整所述小翼本体的安装角，所述转轴撇角的范围为0
°
～30
°
。
[0031]
本发明至少具有以下有益效果：
[0032]
本发明多卡位折叠翼稍小翼，通过设计地面卡位和巡航卡位之间的低速飞行卡位，既可以满足低速构型对力矩和升阻特性上的要求，同时又不会对高速构型设计方案产生较大影响，在飞行过程中通过切换不同卡位可以满足高速巡航和低速大迎角下的不同气动需求，同时可以兼有普通折叠小翼的优点，提高飞机对机场的适应能力；低速飞行卡位相比巡航飞行卡位明显抑制了翼稍小翼上的流动分离，从而实现了低速工况下增升减阻的目的，有效增大飞机的升阻比，提高了飞机纵向、横向及航向静稳定性。
[0033]
另外，对于翼身融合构型的飞机，本发明多卡位翼稍小翼结合翼身融合构型还可以降低飞机的低头力矩，低头力矩的降低可以降低飞机的纵向配平带来的升力损失，从而可以在同样飞行迎角下得到更高的升力系数。
[0034]
本发明多卡位折叠翼稍小翼的工作方法能根据飞机的不同飞行状态改变翼梢小翼的卡位，从而实现在飞机飞行过程中通过切换不同卡位，使其满足高速巡航和低速大迎角下的不同气动需求。
附图说明
[0035]
图1为本发明实施方式提供的多卡位折叠翼稍小翼处于地面卡位时的结构示意图；
[0036]
图2为本发明实施方式提供的多卡位折叠翼稍小翼处于低速飞行卡位时的结构示意图；
[0037]
图3为本发明实施方式提供的多卡位折叠翼稍小翼处于巡航飞行卡位时的结构示意图。
[0038]
附图标号说明：
[0039]
100、小翼本体；200、机翼主体；300、机身。
具体实施方式
[0040]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0041]
本实施方式提供了一种多卡位折叠翼稍小翼，该多卡位折叠翼稍小翼设置于机翼
主体200的翼展方向的末端，多卡位折叠翼梢小翼与机翼主体200共同构成飞机的机翼。本实施方式提供的多卡位折叠翼稍小翼可应用于采用翼身融合构型或者常规构型的大展弦比飞机上，用以提升飞机的整体性能。
[0042]
本实施方式提供的多卡位折叠翼稍小翼具有地面卡位和飞行卡位，飞行卡位包括巡航飞行卡位和至少一个低速飞行卡位，多卡位折叠翼稍小翼包括小翼本体100和驱动件，小翼本体100与机翼主体200的末端转动连接，驱动件能驱动小翼本体100绕转轴转动，以使小翼本体100在不同卡位之间切换；小翼本体100的弦平面与地平面的垂直面之间的夹角定义为倾斜角，小翼本体100在低速飞行卡位时的倾斜角大于在地面卡位时的倾斜角，小于在巡航飞行卡位时的倾斜角。
[0043]
本发明多卡位折叠翼稍小翼，通过设计地面卡位和巡航卡位之间的低速飞行卡位，既可以满足低速构型对力矩和升阻特性上的要求，同时又不会对高速构型设计方案产生较大影响，在飞行过程中通过切换不同卡位使其满足高速巡航和低速大迎角下的不同气动需求，同时可以兼有普通折叠小翼的优点，提高飞机对机场的适应能力。经实验证明，低速飞行卡位相比巡航飞行卡位明显抑制了翼稍小翼上的流动分离，从而实现了低速工况下增升减阻的目的，有效增大飞机的升阻比，提高了飞机纵向、横向及航向静稳定性。
[0044]
另外，对于翼身融合构型的飞机，通过传统的方式来增加低速构型升力系数对飞机的俯仰力矩影响较大，低头力矩原因限制了后缘增升装置的设计，飞机的纵向配平会降低翼型弯度，对低速构型升力系数的影响较大。而本发明多卡位翼稍小翼结合翼身融合构型实现了在不影响低速构型升力系数的前提下降低飞机的低头力矩，低头力矩的降低可以降低飞机的纵向配平带来的升力损失，从而可以在同样飞行迎角下得到更高的升力系数。
[0045]
可选地，驱动件可以为电机或其它形式的驱动机构，只要能驱动小翼本体100绕转轴转动即可。
[0046]
在一些实施例中，将小翼本体100远离所机翼主体200的翻折方向对应的倾斜角定义为正值倾斜角，将小翼本体100靠近所机翼主体200的翻折方向对应的倾斜角定义为负值倾斜角，即倾斜角可出现负值的情况；小翼本体100在地面卡位时的倾斜角小于或等于0
°
，小翼本体100在巡航飞行卡位时的倾斜角等于90
°
与机翼主体200的上反角的差值。优选地，小翼本体100和机翼主体200的弦平面相互平行。
[0047]
在一些实施例中，低速飞行卡位的数量为两个，其中一个低速飞行卡位为起飞飞行卡位，另一个低速飞行卡位为着陆飞行卡位。可以理解的是，在其它实施中，低速飞行卡位的数量也可以是一个、三个或其它数量，每个低速飞行卡位对应不同的飞行状态，具体可根据实际需求进行设置。
[0048]
在一些实施例中，小翼本体100在起飞飞行卡位时的倾斜角与在着陆飞行卡位时的倾斜角相同。当然，在其它实施中，小翼本体100在起飞飞行卡位时的倾斜角与在着陆飞行卡位时的倾斜角也可以是不相同的，具体可根据实际需求进行设置。
[0049]
本实施方式还提供了一种多卡位折叠翼稍小翼的工作方法，多卡位折叠翼稍小翼具有地面卡位和飞行卡位，飞行卡位包括巡航飞行卡位和至少一个低速飞行卡位，多卡位折叠翼稍小翼的小翼本体100在低速飞行卡位时的倾斜角大于在地面卡位时的倾斜角，小于在巡航飞行卡位时的倾斜角。该工作方法包括下述步骤：
[0050]
预设飞机的飞行状态与多卡位折叠翼稍小翼的卡位的对应关系，即在飞机的存储
器中存储飞行状态与多卡位折叠翼稍小翼的卡位的对应关系，例如设置飞机在停机、起飞、爬坡、巡航、降落、着陆等各个状态下对应的卡位，在需要时可读取调用。
[0051]
多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位。例如获取飞机的停机、起飞、爬坡、巡航、降落、着陆等状态，然后根据当前飞行状态查找飞机的飞行状态与多卡位折叠翼稍小翼的卡位的对应关系，从而确定当前飞行状态对应的卡位，然后调用驱动件将小翼本体100转动至对应卡位即可。
[0052]
在一些实施例中，多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位包括：获取飞机当前的飞行参数，根据飞行参数确定飞机的飞行状态，其中飞行参数包括飞行速度、飞行高度等；根据飞机的飞行状态与卡位的对应关系确定飞机当前的飞行状态所对应的卡位；多卡位折叠翼稍小翼调整至确定的卡位。
[0053]
在一些实施例中，机务人员可手动切换多卡位折叠翼稍小翼的卡位，驱动件接收卡位调整指令，卡位调整指令可来自机械按钮、机械旋钮、机械推杆、虚拟按键等，飞机的存储器中存储有机械按钮、机械旋钮、机械推杆、虚拟按键等与各个卡位的对应关系，当机务人员操作机械按钮、机械旋钮、机械推杆、虚拟按键时，便可产生对应的卡位调整指令，然后调用驱动件将小翼本体100转动至对应卡位即可。
[0054]
在一些实施例中，低速飞行卡位包括起飞飞行卡位和着陆飞行卡位(即，低速飞行卡位的数量为两个，其中一个为起飞飞行卡位，另一个为着陆飞行卡位)，多卡位折叠翼稍小翼根据飞机当前的飞行状态切换至对应卡位包括：当飞机处于停机状态或地面操作状态时，多卡位折叠翼稍小翼切换至地面卡位(如图1所示)；当飞机处于起飞状态时，多卡位折叠翼稍小翼切换至起飞飞行卡位(如图2所示)；当飞机处于巡航状态时，多卡位折叠翼稍小翼切换至巡航飞行卡位；当飞机处于着陆状态时，多卡位折叠翼稍小翼切换至着陆飞行卡位(如图3所示)。
[0055]
在一些实施例中，起飞飞行卡位与着陆飞行卡位为同一卡位。当然，在其它实施中，起飞飞行卡位与着陆飞行卡位也可以是两个不同的卡位，具体可根据实际需求进行设置。
[0056]
可以理解的是，在其它实施中，低速飞行卡位的数量也可以是一个、三个或其它数量，每个低速飞行卡位对应不同的飞行状态，具体可根据实际需求进行设置。
[0057]
在一些实施例中，在地面卡位时，小翼本体100的倾斜角小于或等于0
°
；在巡航飞行卡位时，小翼本体100的倾斜角α等于90
°
与机翼主体200的上反角的差值。示例性地，如图1所示，多卡位折叠翼稍小翼处于地面卡位时，小翼本体100的倾斜角约为0
°
；如图2所示，多卡位折叠翼稍小翼处于低速飞行卡位时，小翼本体100的倾斜角范围在0
°
～90
°
(例如10
°
、30
°
、45
°
、60
°
、80
°
等)，结合转轴的撇角设计，可以达到满意的低速性能；如图3所示，多卡位折叠翼稍小翼处于巡航飞行卡位时，小翼本体100的倾斜角约为90
°
，可以达到满意的高速性能。
[0058]
在一些实施例中，切换卡位时，由小翼本体100的偏转角度来调整小翼本体100的倾斜角，由转轴撇角与小翼本体100的偏转角度的组合来调整小翼本体100的安装角，转轴撇角的范围为0
°
～30
°
。其中，“小翼本体100的偏转角度”是指小翼本体100绕转轴转动的角度，“转轴撇角”是指转轴与飞机机身300中轴线(或说飞机机身300剖开后的对称面)的夹角。
[0059]
具体地，多卡位折叠翼稍小翼通过转轴撇角和不同卡位下的小翼本体100偏转角度的组合，使其可以在卡位的切换中调整小翼本体100的安装角和倾斜角，以使其满足高速巡航和低速大迎角下的不同气动需求。
[0060]
综上，本发明多卡位折叠翼稍小翼的工作方法能根据飞机的不同飞行状态改变翼梢小翼的卡位，从而实现在飞机飞行过程中通过切换不同卡位，使其满足高速巡航和低速大迎角下的不同气动需求。
[0061]
需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0062]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。
[0063]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0064]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。