尤其用于飞行器的、包括两个形成上升轮廓接合部的空气动力学部分的空气动力学元件的制作方法

1.本发明涉及一种尤其用于飞行器的空气动力学元件，该空气动力学元件包括空气动力学部分，这些空气动力学部分中的至少一个空气动力学部分被固定，并且这些空气动力学部分形成具有上升轮廓的接合部。本发明还涉及一种包括这种空气动力学元件的飞行器。


背景技术：

2.尽管不是排他性的，但是这种空气动力学元件可以对应于飞行器(例如运输飞机)的机翼。
3.特别是在飞行器的所谓层流机翼(也就是说，使得能够在上表面相当长的距离上保持层流的机翼)的情况下，机翼的截面形式和迎角很重要。
4.更特别地，增大迎角使得能够防止或减缓机翼上表面上的层流分离。为了实现这一目的，已知设置有具有特定形式的前缘部分(nose)的机翼。这些前缘部分被布置在机翼前部上并且可以向前倾斜(“下垂前缘部分”)。
5.还已知的是机翼设置有所谓克鲁格襟翼的飞行器，克鲁格襟翼使得能够增大机翼的迎角。克鲁格襟翼主要布置在机身与发动机之间。最后，存在其他系统，比如可移动缝翼。这些缝翼被布置在飞行器机翼前缘上，并且其展开由一个或多个驾驶员控制。
6.这些系统中的每一个系统在没有展开时对应于固定在飞行器机翼前部上的空气动力学部分。这些空气动力学部分的工业生产和安装产生具有突变下降的阶梯梯级轮廓的接合部，或产生在空气动力学部分与机翼翼盒部分(也就是说中心部分)之间的狭缝。作为示例，前缘部分(倾斜或支撑克鲁格襟翼)与机翼翼盒部分之间的接合部具有600微米左右的高度。当空气动力学部分对应于缝翼时，与机翼翼盒部分的接合部可以具有大约或多或少为1.5毫米的高度。
7.然而，为了在上表面的最大距离上保持层流，在正高度(翼盒部分高于空气动力学部分)的突变接合部的情况下，可接受的高度等于十分之几毫米，并且在负高度的突变接合部的情况下，可接受的高度大约等于150微米。因此，突变轮廓接合部高度超过了允许机翼在上表面相当长的距离上保持层流的最大高度。
8.此外，在这些空气动力学部分与机翼翼盒部分之间的接合部可能具有缝隙，该缝隙促使在机翼上表面上产生湍流。
9.为了减少这些缺点，可以用手动布置的整流件来补充接合部，以便获得在翼盒部分与空气动力学部分之间的、具有连续且平滑轮廓的接合部。另一种可能性在于制造具有连续的、无接合部的上表面的机翼。这样的解决方案产生巨大的成本并且不能在工业上重复。
10.因此，这样的解决方案并不完全令人满意。


技术实现要素：

11.本发明的目的是以较低成本改善在上表面上出现的湍流。
12.本发明涉及一种空气动力学元件，该空气动力学元件包括至少一个第一固定空气动力学部分和一个第二空气动力学部分，所述第一固定空气动力学部分包括至少部分地被板覆盖的翼盒部分，并且所述第二空气动力学部分包括外周表面，所述板包括至少一个末端部分，所述外周表面设置有至少一个端部。
13.根据本发明，所述空气动力学元件包括至少一个设置有肩部的固持元件，所述肩部与所述板的所述至少一个末端部分一起形成凹槽，所述外周表面的所述至少一个端部可以容纳在该凹槽中，使得所述外周表面与所述板形成具有上升轮廓的接合部。
14.因此，借助本发明，容纳空气动力学部分之一的凹槽的存在使得能够获得连续且上升的接合部。这样的接合部使得能够促进空气动力学元件上表面上的层流气流，并且避免了湍流的出现，而不增加额外的材料。
15.有利地，接合部具有渐进的上升轮廓。
16.优选地，第二空气动力学部分包括柔性片材。
17.有利地，所述外周表面的所述至少一个端部具有修圆的形式。
18.此外，有利地，所述板的所述至少一个末端部分包括倒角。
19.此外，根据特定实施例，所述板的所述至少一个末端部分具有至少部分修圆的形式。
20.有利地，第一固定空气动力学部分包括加强元件，所述固持元件固定到该加强元件。
21.此外，根据第一实施例，第二空气动力学部分固定到所述加强元件。
22.此外，根据第二实施例，第二空气动力学部分相对于前缘部分是可移动的，所述前缘部分固定到所述加强元件。
23.优选地，根据这个第二实施例，所述前缘部分包括多个导轨，第二空气动力学部分包括多个圆柱体，所述圆柱体中的每一个圆柱体被配置成能够在所述导轨之一中移位，以便使所述外周表面的所述端部进入所述凹槽。
24.有利地，根据这个第二实施例，所述固持元件结合到所述前缘部分。
25.本发明还涉及一种飞行器、特别是运输飞机，该飞行器包括如上所述的至少一个空气动力学元件。
附图说明
26.附图将给出对可以如何产生本发明的良好理解。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元件。
27.[图1]图1是应用本发明的飞行器的示意性透视图。
[0028]
[图2]图2示意性地示出了根据本发明特定实施例的空气动力学元件，所述空气动力学元件对应于飞行器机翼。
[0029]
[图3]图3是根据本发明特定实施例的空气动力学元件的前部部分的截面。
[0030]
[图4a至图4d]图4a至图4d是根据本发明的几个特定实施例的凹槽的局部示意性截面视图。
[0031]
[图5]图5表示根据特定实施例的接合部的局部示意性截面视图。
[0032]
[图6]图6示出了根据特定实施例的空气动力学元件的前部部分的截面。
[0033]
[图7]图7示出了根据本发明的另一实施例的空气动力学元件的前部部分的截面。
[0034]
[图8a至图8c]图8a至图8c表示根据本发明的实施例的、处于不同位置的空气动力学元件的前部部分的截面。
具体实施方式
[0035]
图1示意性地示出了飞行器ac、特别是运输飞机，该飞行器设置有比如图2所表示的至少一个空气动力学元件1。
[0036]
作为(非限制性)说明，在说明书后文考虑的空气动力学元件1对应于飞行器ac的机翼，层流气流可以如图1和图2的箭头f所展示的在该机翼上流动，这些箭头指示了与飞行器ac移位方向相反的方向。
[0037]
为了便于下面的描述，引入两个相互正交的方向。方向e1对应于纵向方向，空气动力学元件1沿该纵向方向延伸，并且该方向定向在从空气动力学元件1的根部到尖端的方向上。方向e2对应于相对于纵向方向e1的径向方向，并且定向成从空气动力学元件1的内侧到外侧，空气动力学元件1的外侧对应于与气流接触的机翼表面。
[0038]
在本发明的上下文中，形容词“外周”是相对于方向e2定义的，朝向空气动力学元件1的外侧。此外，形容词“前”和“后”是相对于对应于特定径向方向e2的翼弦线定义的。形容词“前”和“后”是分别朝向空气动力学元件1的前缘1a和后缘1b定义的。此外，术语“高度”是相对于另一个特定径向方向e2定义的，该特定径向方向由从空气动力学元件1的下表面1d到上表面1c的方向e3表示。
[0039]
在图2所表示的示例中，空气动力学元件1包括固定空气动力学部分2和空气动力学部分13。这两个空气动力学部分2和13可以是毗连的。在这种情况下，在空气动力学元件1上表面1c和/或下表面1d上流通的气流在接合部遇到上升轮廓。
[0040]
在本发明的上下文中，“上升轮廓”理解为沿着空气动力学元件1的翼弦线从前缘1a到后缘1b高度增加的轮廓。
[0041]
特别是如图3、图6和图7所表示的，固定空气动力学部分2包括翼盒部分3，该翼盒部分可以是飞行器ac的空气动力学元件1的中心部分。翼盒部分3包括两个外周面4a、4b。这些外周面中的一个外周面4a形成空气动力学元件1的上表面1c的一部分，这些外周面中的另一个外周面4b形成空气动力学元件1的下表面1d的一部分。
[0042]
根据优选实施例，固定空气动力学部分2还包括加强元件5。这个加强元件5布置在翼盒部分3的两个外周面4a与4b之间，使得其一个端部固定到上表面1c并且另一端部固定到下表面1d。作为示例，加强元件5是飞行器ac的前翼梁。
[0043]
此外，特别是如图3、图6和图7所表示的，翼盒部分3的外周面4a被板6a覆盖。优选地，板6a的厚度在0.5与1.5毫米之间。板6a包括末端部分7a，该末端部分在朝向空气动力学元件1的前缘1a的向前方向上延伸超过翼盒部分3和加强元件5。
[0044]
根据特定实施例，外周面4b也被板6b覆盖，该板设置有末端部分7b。如图7所表示的，末端部分7b沿着下表面1d在朝向空气动力学元件1的前缘1a的向前方向上延伸超过加强元件5。
[0045]
如图4a至图4d所表示的，末端部分7a、7b可以具有不同的形式。根据特定实施例，末端部分7a、7b可以具有如图4a和图4c所表示的、完全或部分修圆的形式。当末端部分7a、7b修圆的形式是部分的时，修圆的形式可以对应于0.2毫米与1.5毫米之间的半径。
[0046]
根据另一个实施例，末端部分7a、7b可以由如图4b和4d所表示的倒角形成。倒角相对于与末端部分7a、7b成直角的径向方向e2具有非零角度。作为示例，倒角的角度可以在15度与75度之间。作为变体，末端部分7a、7b可以包括如图4d所表示的、端部是修圆的倒角。
[0047]
此外，空气动力学元件1包括沿纵向方向e1延伸的固持元件8a。固持元件8a固定到加强元件5的端部之一，以便将固持元件布置在上表面1c附近。如图5所表示的，固持元件8a设置有肩部9a。肩部9a是由顶接部10和支承表面11形成的。支承表面11包括第一平坦表面11a，以便与板6a的末端部分7a一起形成沿纵向方向e1延伸的凹槽12a。支承表面11还包括平坦表面11a前方的斜面11b，以对进入凹槽12a加以引导。
[0048]
作为变体，空气动力学元件1还包括另一个固持元件8b，该固持元件沿纵向方向e1延伸并且设置有肩部9b。如图6所表示的，该固持元件8b布置在加强元件5上、靠近下表面1d。在这个变体中，空气动力学部分1的翼盒部分3被下表面1d上的板6b覆盖，使得板6b的末端部分7b与固持元件8b的肩部9b一起形成另一个沿纵向方向e1延伸的凹槽12b。
[0049]
此外，空气动力学元件1包括空气动力学部分13。在优选实施例中，这个空气动力学部分13布置在空气动力学元件1的前部处。特别是如图3、图6和图7所表示的，空气动力学部分13包括外周表面14，该外周表面形成空气动力学元件1的上表面1c和下表面1d的一部分。在优选实施例中，外周表面14设置有端部15a，该端部在上表面1c上沿方向e1延伸。这个端部15a能够容纳在凹槽12a中，使得外周表面14和板6a形成接合部，该接合部的上升轮廓是连续的。
[0050]
作为变体，外周表面14还包括端部15b，该端部布置在上表面上、与由肩部9b和末端部分7b形成的凹槽12b相对。当这个端部15b容纳在凹槽12b中时，外周表面14和板6b还形成具有连续上升轮廓的接合部。
[0051]
固定空气动力学部分2与空气动力学部分13之间没有缝隙，使得能够延迟沿空气动力学元件1上表面1c的湍流气流的出现。作为示例，端部15a、15b的厚度在1毫米与2毫米之间。
[0052]
如图5所表示的，端部15a、15b具有修圆的形式。举例来说，端部15a、15b可以在大约等于2毫米的距离上容纳在凹槽12b中。
[0053]
此外，根据板6a、6b的末端部分7a、7b具有部分或完全修圆的形式以及具有倒角形式的实施例，外周表面14与板6a、6b之间的接合部包括渐进的上升轮廓。
[0054]
在本发明的上下文中，“渐进的轮廓”理解为在一定距离上高度规律地增加的接合部轮廓。通过克服对接合部最大高度的限制，这种渐进的上升轮廓也使得能够在空气动力学元件1的上表面1c的最大距离上保持层流。
[0055]
根据优选实施例，空气动力学部分13包括柔性层16。这个柔性层16完全或部分地覆盖外周表面14。柔性层特别覆盖端部15a、15b，使得这个端部15a、15b滑过固持元件8a、8b的斜面11b以装配到凹槽12a、12b中。当端部15a、15b容纳在凹槽12a、12b中时，层16的柔性使得能够吸收外周表面14的轻微变形。
[0056]
如图6和图7所表示的，在第一特定实施例中，空气动力学部分13固定到加强元件
5。这种空气动力学部分13可以是，例如，包括克鲁格襟翼的前缘部分(图6)。空气动力学部分13具有与加强元件5的接触表面，还具有台阶状构件17a，固持元件8a装配在该台阶状构件中。这种空气动力学部分13与固定空气动力学部分2之间的接合部由凹槽12a中的端部15a的壳体17a确定。
[0057]
在这个第一特定实施例的变体中，空气动力学部分13是固定到加强元件5上的前缘部分，在该加强元件上还布置有两个固持元件8a和8b。固定的前缘部分于是包括两个台阶状构件17a和17b，固持元件8a、8b装配在这两个台阶状构件中。如图7所表示的，外周表面14包括布置在上表面1c的端部15a和布置在下表面1d的端部15b。这些端部15a、15b中的每一个端部包括柔性片材16。此外，在这个变体中，翼盒部分3在末端部分7a和7b处被板6a、6b覆盖，使得端部15a、端部15b分别容纳在由末端部分7a和固持元件8a形成的凹槽12a、以及由末端部分7b和固持元件8b形成的凹槽12b中。
[0058]
在这个第一实施例的另一个变体中，空气动力学部分13是所谓变形前缘部分。这种类型或变形前缘部分的端部15a和15b固定到加强元件5。变形前缘部分还包括两个台阶状构件17a和17b，固持元件8a、8b装配在这两个台阶状构件中。此外，这个变形前缘部分被可变形蒙皮(未表示出)覆盖、并且包括布置在变形前缘部分内部的、能够使蒙皮变形的装置。
[0059]
在第二特定实施例中，空气动力学部分13相对于前缘部分18是可移动的，这个前缘部分18固定到加强元件5。作为示例，前缘部分18表示空气动力学元件1的前部并且空气动力学部分13表示缝翼。
[0060]
如图3和图8a至图8c所表示的，在这个第二实施例中，固持元件8a、8b结合到前缘部分18，使得前缘部分18包括与板6a、6b的末端部分7a、7b一起形成凹槽12a、12b的肩部9a、9b。
[0061]
根据这个第二实施例，前缘部分18包括多个导轨20和多个滚子21。空气动力学部分13包括多个圆柱体19。这些圆柱体19中的每一个圆柱体都可以在导轨20之一中沿箭头e的方向移位。圆柱体19在导轨20中的滑动使得能够使外周表面14的端部15a进入凹槽12a中(图8c)。
[0062]
下文参照图8a至图8c呈现空气动力学元件1的操作的示例。
[0063]
用于使前缘部分18上可移动空气动力学部分13移位的机构可以由飞行器ac的一个或多个驾驶员控制。空气动力学部分13可以特别地从如图8a所表示的“缝翼伸出”位置变换到如图8c所表示的“缝翼缩回”位置。为了从缝翼伸出位置变换到缝翼缩回位置，圆柱体19装配到导轨20中。在导轨20的入口处存在滚子21有助于插入圆柱体19。
[0064]
如图8b所表示的，于是使外周表面14的端部15a进入接近凹槽12a。在导轨20引导圆柱体19期间，端部15a首先与肩部9b的平坦表面11a接触。覆盖外周表面14的片材16的柔性产生端部15a的轻微变形。这种柔性使得能够在缝翼缩回或伸出时不损坏空气动力学部分13的外周表面14和/或前缘部分18。
[0065]
如图8c所表示的，圆柱体19在导轨20中向缝翼缩回位置的移位使端部15a与平坦表面11a相接触，从而使端部容纳在凹槽12a中。在这个缝翼缩回位置，可移动空气动力学部分13和固定空气动力学部分2形成上升且连续的接合部，该接合部有助于获得空气动力学元件1上表面1a上的层流。
[0066]
如上所述，空气动力学元件1提供了许多优点。特别地：
[0067]-在机翼前部与机翼翼盒部分3之间不再需要整流件以获得连续的上表面1c，这构成了成本的减少；
[0068]-由空气动力学部分2和13形成的接合部的高度与用于在飞行器ac的机翼上保持层流的最大高度相匹配；以及
[0069]-更换损坏的机翼前部不需要更换全部机翼。