用于飞行器部件的铰链组件、飞行器部件、机翼及飞行器的制作方法

1.本发明涉及铰链组件，比如在飞行器上采用的铰链组件，例如在机翼的主体与可移动机翼梢部装置之间采用的铰链组件。本发明还涉及具有采用这种铰链组件的可移动机翼梢部装置的机翼以及具有这种铰链组件的飞行器。


背景技术：

2.飞行器机翼的最大翼展受到机场运行规则的有效限制，这些规则控制在机场周围操纵时所需的各种间隙(比如登机口和安全滑行道使用所需的翼展和/或离地间隙)。因此，折叠式机翼梢部装置已经被引入客机中，其中，机翼梢部装置能够在飞行期间使用的飞行构型与基于地面操作期间使用的地面构型之间移动。在地面构型中，机翼梢部装置从飞行构型移动开，使得飞行器机翼的翼展减小，从而允许使用现有的闸门和安全滑行道使用。
3.折叠式机翼梢部装置经由铰链组件连接至固定翼，以便允许机翼梢部装置在飞行构型与地面构型之间移动。然而，当机翼梢部装置处于飞行构型时，固定翼的外端部与机翼梢部装置的内端部之间的任何小的阶状部、间隙或其他不连续部分可能会造成空气动力学损失、比如阻力和压力泄漏。因此，已经提出在铰链组件的移动部分之间引入密封件。
4.在为这种铰链组件选择或设计密封件时，需要考虑几个相互矛盾的因素。首先，密封件需要足够坚硬以在飞行构型中保持机翼的空气动力学轮廓。然而，密封件还需要足够柔韧以免干扰机翼梢部装置在飞行构型与地面构型之间的运动。密封件还必须具有足够的弹性以能够承受飞行器的恶劣运行环境。
5.类似的考虑适用于形成飞行器的空气动力学表面的部分的其他可移动飞行器部件——例如缝翼、襟翼、扰流板、副翼、升降舵、方向舵以及空气制动器。
6.已经建议采用桶式铰链组件，该桶式铰链组件覆盖有平坦的橡胶密封件。然而，这种密封组件难以集成到具有诸如机翼的双曲面之类的复杂表面的飞行器部件中。此外，可能会存在这种情况，即密封件的无支承边缘在使用中面向气流方向，这会破坏铰链上的空气流动。


技术实现要素：

7.本发明提供一种用于飞行器部件的铰链组件，该铰链组件包括：第一铰链板和第二铰链板，每个铰链板包括多个指状部，第一铰链板的指状部和第二铰链板的指状部交错；以及密封组件，该密封组件位于指状部中的至少一些指状部之间。包括插入的指状部的铰链的提供允许制造具有复杂空气动力学轮廓的铰链组件，同时通过填充指状部之间的间隙的密封件来执行密封功能。
8.优选地，铰链板具有空气动力学表面并且密封组件布置成与铰链板的空气动力学表面齐平。
9.有利地，密封组件包括附接至铰链板的指状部的多个指状部密封件，每个指状部密封件布置成抵靠另一铰链板的指状部进行密封。
10.最佳地，每个指状部密封件具有三角形横截面并且布置成与沿着另一铰链板的指状部的边缘的对应倒角表面进行密封接触。因此，指状部之间的密封连接部可以以预定的取向布置。例如，密封连接部可以布置成在使用中远离迎面而来的空气的预期方向倾斜。
11.优选地，每个铰链板的指状部具有介于中间的凹部，并且密封布置结构还包括相应的指状部梢部密封件，该指状部梢部密封件附接至指状部的梢部中的至少一些梢部并且布置成抵靠另一铰链板的对应凹部进行密封。这进一步加强了铰链板之间的密封。
12.指状部中的至少一些指状部可以具有整体式指状部密封件和指状部梢部密封件。
13.每个密封件优选地包括弹性柔性条，该弹性柔性条可以包覆成型到指状部或指状部梢部上。
14.有利地，密封组件还包括位于铰链板的下侧部之间的下密封组件。下密封件有助于填充铰链板下方的空隙，并且从而防止或减少压力泄漏。
15.指状部中的至少一些指状部布置成借助于指状部延伸部在另一铰链板下方延伸，并且下密封组件优选地包括位于指状部延伸部与相对铰链板的下侧部之间的延伸部密封件。
16.指状部中的至少一些指状部可以具有整体式延伸部密封件和指状部梢部密封件。
17.可以提供加强元件以支承指状部。指状部密封件可以布置成沿着加强元件的一部分延伸。
18.指状部中的至少一些指状部优选地附接有凸耳，凸耳布置成容纳铰链销。铰链的轴线可以位于铰链板下方。
19.本发明还提供了一种包括这种铰链组件的可移动飞行器部件。
20.本发明还提供一种飞行器机翼，该机翼包括主体和机翼梢部装置，该机翼梢部装置借助于这种铰链组件附接至主体。
附图说明
21.现在将参照附图通过示例描述本发明，在附图中：
22.图1是飞行器的正视图；
23.图2a示出了图1的飞行器的机翼中的一个机翼，其中机翼梢部装置处于飞行构型；
24.图2b示出了图2a的机翼，但其中机翼梢部装置处于地面构型；
25.图3a是从根据本发明构造的铰链组件的上方观察处于展开位置的立体图；
26.图3b是从图3a的铰链组件的上方观察处于第一折叠位置的立体图；
27.图3c是从图3a的铰链组件的上方观察处于第二折叠位置的立体图；
28.图4a是图3a至图3c的铰链板中的一个铰链板的立体图；
29.图4b是图4a的铰链板的分解图；
30.图5a是图3a至图3c的铰链组件的另一铰链板的立体图；
31.图5b是图5a的铰链板的分解图；以及
32.图6是图3a的处于展开位置的铰链板沿着铰链线的截面图。
具体实施方式
33.参照图1，总体上由附图标记1表示的飞行器包括机身2和机翼3。飞行器1上的机翼
3中的一个机翼的梢部在图2a和图2b中更详细地示出，现在参照图2a和图2b：
34.机翼3包括从飞行器机身2处的机翼根部延伸至梢部的固定翼4。在固定翼4的梢部处具有机翼梢部装置5。机翼梢部装置5能够从图2a的飞行构型移动至如图2b中所示的地面构型。在地面构型中，机翼梢部装置5移动成使得飞行器1的翼展减小(相对于飞行构型)。这使飞行器1能够在飞行期间具有相对大的翼展，同时在地面上时仍然符合机场机位限制、安全滑行道使用等。
35.在飞行构型中，机翼梢部装置5实际上是固定翼4的延伸，使得机翼梢部装置的前缘6'和后缘7'分别是固定翼4的前缘6和后缘7的延续。类似地，机翼梢部装置5的上表面和下表面是固定翼4的上表面和下表面的延续。固定翼4和机翼梢部装置5共同构成飞行器1上的主机翼3。
36.为了使机翼梢部装置5能够相对于固定翼4移动，提供了前铰链组件8a和后铰链组件8b。当机翼梢部装置在飞行构型与地面构型之间移动时，前铰链组件8a支承机翼梢部装置5的前缘6'并且后铰链组件8b支承机翼梢部装置的后缘7'。前铰链组件8a和后铰链组件8b基本上相同，并且因此这里将描述铰链组件中的一个铰链组件8a的构造和功能。
37.在图3a中示出了根据本发明构造的铰链组件8a。铰链组件8a包括两个铰链板9、10，所述两个铰链板中的一个铰链板9附接至固定翼4，所述两个铰链板中的另一铰链板10附接至可移动机翼梢部5。铰链板9、10两者由适合于铰链工作环境的材料制成：在机翼和机翼梢部装置的这个示例中，合适的材料包括铝和碳纤维复合材料。铰链板9、10中的每个铰链板分别包括主体11、12和具有介于中间的凹部18至22的多个间隔开的指状部13至17，使得铰链板具有齿形外观(castellated appearance)。
38.在该示例中，附接至主机翼4的铰链板9具有三个指状部13至15和两个凹部18、19。附接至可移动机翼梢部装置5的铰链板10具有两个指状部16、17、中央凹部21以及在铰链板的端部处的两个凹部20、22。铰链板9、10可以根据铰链的期望构型和应用以相反的方式安装，并且铰链板可以具有不同数目的指状部。为清楚起见，铰链板和指状部在附图中示出为公共平面中的平坦构件，然而，在机翼铰链的应用中，铰链的轮廓将布置成遵循机翼的空气动力学表面的轮廓，该机翼的空气动力学表面通常是双曲面。
39.各个铰链板的指状部布置成彼此交错，使得主机翼铰链板9的指状部13至15与机翼梢部装置铰链板10的指状部16、17交替。在如图3a中所示的铰链的展开位置中，每个铰链板的指状部的端部邻接另一铰链板的凹部，使得指状部13至15分别位于凹部20至22中；指状部16和指状部17分别抵靠凹部18和凹部19坐置。
40.多个铰链凸耳23a至23e安装在铰链板9、10的下侧，铰链组件8a的每个指状部13至17具有一个铰链凸耳。凸耳23a、23c和23e分别安装在主机翼铰链板9的指状部13至15下方，并且凸耳23b和凸耳23d分别安装在机翼梢部装置铰链板10的指状部16和指状部17下方。每个铰链板9、10在铰链板的从指状部侧部的相反侧部处具有从主体11、12向下延伸的横向凸缘24、25。凸缘24、25和主体11、12中的孔口26布置成接纳用于将凸耳23a至23e附接至凸耳相应的铰链板9、10的紧固件。凸耳23a至23e沿着轴线对准，使得凸耳23a至23e的凸耳孔口能够接纳铰链销27，该铰链销27限定了铰链的旋转轴线。当铰链组件在地面构型与飞行构型之间移动时，凸耳23a至23e能够围绕铰链销27旋转。
41.图3a示出了处于展开位置的铰链组件8a；当机翼处于图1和图2a的飞行构型时，铰
链占据该位置。根据本发明，提供了一种密封组件。密封组件的第一方面包括用于铰链的上部空气动力学表面的密封布置结构，现在将参照图4至图6对该密封组件进行描述。
42.密封组件包括附接至铰链板9、10的指状部13至17的多个长形密封构件28至32。每个密封构件28至32包括合适材料比如聚氨酯或硅树脂的弹性柔性条。如图4a和图4b中所示，主机翼铰链板9具有密封构件28、29和32。如图5a和图5b中所示的，机翼梢部装置铰链板10具有密封构件30和密封构件31。密封构件28至31中的每个密封构件是具有沿着密封构件所附接至的指状部的长边缘布置的第一部分(a)并且具有沿着该指状部的梢部的边缘布置的第二部分(b)的l形形状。用于铰链组件的端部指状部13中的一个指状部的密封构件32仅需要沿着该指状部的梢部的边缘布置的密封件。当然，每个密封构件28至31的第一部分和第二部分可以由单独的密封件代替。密封构件28至32可以借助于化学键、通过机械紧固或通过包覆成型到指状部上而附接至密封构件相应的指状部。
43.在铰链组件的展开位置中，密封构件28至31布置成使得每个密封构件的第一部分(a)与另一铰链板的与该密封构件的第一部分(a)相邻的指状部的边缘进行密封接触。例如，附接至铰链板9的指状部14的密封构件28的第一部分28a与铰链板10的指状部16的边缘进行密封接触。同样地，附接至铰链板9的指状部15的密封构件29的第一部分29a与铰链板10的指状部17的边缘进行密封接触；铰链板10的指状部16的密封部分30a抵靠指状部13进行密封；并且指状部17的密封部分31a布置成抵靠指状部14的长边缘进行密封。因此，密封构件28至31填充指状部13至17之间的任何间隙，使得密封组件与铰链板的空气动力学表面大致齐平。
44.密封部分28a至31a中的每个密封部分具有三角形横截面。每个指状部13至17的边缘布置成具有对应的倒角表面，使得当处于图3a的展开位置时，每个密封件及密封件的相邻指状部以斜口接合的方式配装在一起，如在图6的截面图中可以看到的。每个密封部分28a至31a的面和每个指状部13至17的长边缘相对于铰链板的平面倾斜地成角度。倾斜的方向使得密封构件与密封构件相邻的指状部之间的每个界面背离铰链在飞行条件期间经历的迎面而来的气流并且朝向机翼7、7'的后缘；箭头表示气流方向。当与常规的铰链组件相比时，这种布置提供了空气动力学轮廓并减少了寄生阻力和噪音。
45.每个密封构件28至31的短部分(b)和密封构件32也具有三角形横截面。在展开位置(飞行构型)中，这些密封构件中的每个密封构件布置成与相对铰链板上的凹部进行密封接触。例如，沿着铰链板9上的指状部13的梢部的密封件32布置成与铰链板10上的凹部20进行密封接触。同样地，指状部14的梢部上的密封部分28b抵靠凹部21进行密封；指状部15上的密封部分29b与凹部22进行密封接触；铰链板9的指状部17上的密封部分31b抵靠密封板10中的凹部19进行密封；并且指状部16上的密封部分30b抵靠铰链板9上的凹部18进行密封。每个凹部18至22具有对应的倒角表面，使得指状部梢部处的密封构件与凹部形成斜口接合。密封件和凹部的这种布置进一步加强了铰链板之间的密封，同时保持了空气动力学轮廓。此外，当从飞行构型移动至地面构型时，这些密封连接部之间的锥形表面使指状部能够容易地分开。
46.除了保持飞行器部件之间的空气动力学轮廓外，密封组件堵塞这些部件之间的任何空隙或间隙也很重要。在部件之间形成空气路径可能是非常不期望的，因为高压上升空气可能会泄漏至低压上表面，该泄漏将影响升力性能。因此，密封组件的另一方面包括在铰
链板的下侧部之间的下密封组件，该下密封组件布置成减少铰链处的压力泄漏的可能性。
47.指状部13至17中的每个指状部分别设置有指状部延伸部33至37。每个指状部延伸部33至37采用与指状部延伸部的指状部一样宽的板的形式并且从指状部的梢部朝向相对的铰链板向外延伸。每个指状部延伸部33至37具有略微向下的折弯形状，使得当铰链处于展开位置时，指状部延伸部的梢部位于相对的铰链板9、10的主体11、12下方。指状部延伸部33至37中的每个指状部延伸部分别承载密封件38至42，其共同形成前述的下密封组件。每个延伸部密封件38至42从指状部延伸部的梢部直立并且布置成抵靠相对铰链板的下侧部进行密封。因此，分别由铰链板9的指状部13至15上的延伸部33至35承载的延伸部密封件38至40布置成抵靠铰链板10的主体12的下侧部进行密封。同样地，附接至指状部16的延伸部36的延伸部密封件41和附接至指状部17的延伸部37的延伸部密封件42布置成与铰链板9的下侧部进行密封连接。延伸部密封件38至42中的每个延伸部密封件延伸横过指状部延伸部的宽度并且具有厚基部，并且在延伸部密封件的顶部端部处变窄成唇部。每个唇部能够压缩抵靠铰链板9、10的下侧部。延伸部密封件38至42一起在铰链板的下侧部之间形成可靠且耐用的下密封件。密封组件的该方面堵塞了铰链板下方的空隙并且从而降低了压力泄漏的可能性。
48.延伸部密封件38至42中的每个延伸部密封件由足够耐用以承受铰链的工作环境的材料制成，比如由聚氨酯或硅树脂材料制成。延伸部密封件38至42可以通过任何合适的附接方式、比如通过粘合或包覆成型附接至延伸部密封件相应的指状部延伸部33至37。
49.本发明的铰链组件8a、8b必须能够承受大的力和极端的工作环境。为此目的，提供了加强件43至47形式的加强元件。加强件43至47布置成支承铰链板的指状部13至17。用于指状部14、16和17的加强件44、46和47分别是u形形状的，u形部的基部附接至u形部的基部相应的指状部的下侧部，并且u形部的壁向下延伸。用于铰链组件的端部处的指状部13的加强件43和用于铰链组件的端部处的指状部15的加强件45是l形形状的，其中l形部的一个侧部附接至该l形部相应指状部的下侧部，并且另一侧部向下延伸。加强件43至47可以通过合适的粘合剂、机械紧固件或通过化学和机械结合的组合附接至指状部。
50.图3b和图3c示出了本发明的铰链组件中的一个铰链组件8a在可移动机翼上起作用。当飞行器在机场的地面上移动时，飞行员释放锁定机构以将机翼从其飞行构型中解锁。然后自动启动翼梢折叠致动器(在这些图中未示出)、比如机电马达。任何合适的锁定机构和致动器组件可以与本发明的铰链组件一起使用。致动器围绕铰链轴线向上推动机翼梢部装置5。机翼梢部装置上的铰链板10相对于铰链板9旋转。图3b示出了处于折叠位置的图3a的铰链。
51.在该图中，铰链板10已经围绕铰链轴线移动到相对于铰链板9的倾斜位置中。沿着指状部的长边缘的密封部分28a至31a已经滑动脱离与密封部分28a至31a相邻的指状部的密封接触。密封部分28b至31b和32已经移动远离凹部18至22。密封件与凹部之间的锥形表面允许指状部容易地与相对的铰链板分开。铰链板10的主体12已经移动远离延伸部密封件38至40。类似地，铰链板10的运动导致延伸部密封件41和延伸部密封件42移动远离与铰链板9的主体11的下侧部的密封接合部。
52.图3c示出了当机翼梢部装置5完全折叠成图2b的地面构型时铰链组件8a的位置。在该位置中，铰链板9、10几乎彼此成直角。可以提供其他锁定机构(未示出)以在飞行器在
机场周围移动时将机翼保持在该位置中。
53.当飞行器准备好飞行时，飞行员再次启动致动器以便将机翼梢部装置5推动回到飞行构型中，颠倒图3c和3b中所示的顺序，直到机翼完全展开并且铰链组件占据图3a的位置。在该位置中，密封组件的所有部分恢复与密封组件的相应的部件的密封接触，并且机翼准备好进行飞行。密封组件在铰链组件的空气动力学表面之间形成空气动力学密封并且还在铰链组件下侧部中的空隙之间形成压力密封。
54.在不背离本发明的范围的情况下可以做出变型。例如，指状部密封构件28a至31a的长部分可以在加强件44至47上方向下延伸，使得铰链组件的指状部在铰链组件的一定运动范围内保持与加强件的密封接触。
55.沿着每个指状部的密封件28b至31b和32以及相应的延伸部密封件38至42可以各自结合或一件式地形成。每个指状部梢部密封件及其相关的延伸部密封件的整体构造简化了密封组件的组装。
56.在示例实施方式中，指状部密封件在铰链板9、10之间被均等地分割，使得每个指状部承载抵靠相邻的指状部进行密封的一个密封件。当然，密封件可以布置成使得这些密封件中的更多或所有的密封件位于一个铰链板上，而这些密封件中的较少密封件或没有密封件位于另一铰链板上。
57.本发明的铰链组件可以用于飞行器的其他可移动部分上，并且特别适用于飞行控制表面比如方向舵、扰流板、空气制动器、缝翼以及襟翼，因为本发明的铰链组件可以保持空气动力学轮廓并且减少这些可移动部件中的每个部件的压力流失。其他变型对于技术人员来说将是明显的。