伸缩线缆装置、具有该伸缩线缆装置的机翼及飞机的制作方法

1.本实用新型涉及伸缩线缆装置、具有该伸缩线缆装置的机翼及飞机，属于飞机机构设计领域。


背景技术：

2.在如飞机机翼等狭小空间内进行的设备布置中，线缆布置通常需在机翼固定前缘舱内安装伸缩线缆机构来满足在缝翼中布置设备的电气连接。
3.已知一种伸缩线缆机构，具备可转动地连接于机翼结构的近臂以及经由球形接头与上述近臂连接的远臂，远臂的另一端经由使远臂绕两个正交旋转轴相对于缝翼旋转的枢轴关节安装于缝翼，其中，为了使远臂在缝翼收放过程中顺利通过前缘蒙皮的孔，远臂形成为从所有方向观察都弯曲的三维曲线形状。远臂例如采用不锈钢等材料制成。如此构成的伸缩线缆机构中，加工难度大，制造成本高。
4.此外，当在已成熟机型上加装伸缩线缆机构时，需要从设计实现、布置空间、重量影响等几个方面来予以考虑。因此，如何设计一种可实现加工简单、装置轻便、占用空间小，在机翼狭窄有限的空间内实现输入端到输出端非直线式线缆的电气连接，装置运动轨迹满足缝翼运动包线并实现柔性连接功能的线缆引导机构俨然成为了当前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种伸缩线缆装置、具有该伸缩线缆装置的机翼及飞机，能够实现加工简单、装置轻便、占用空间小，在机翼狭窄有限的空间内实现输入端到输出端非直线式线缆的电气连接，装置运动轨迹满足缝翼运动包线并实现柔性连接功能。
6.本实用新型的一形态的伸缩线缆装置，用于在飞机的前缘缝翼与机翼结构之间引导柔性线缆，其特征在于，所述伸缩线缆装置具备：基端支架，所述基端支架用于连接所述机翼结构；折叠伸缩部，所述折叠伸缩部具有第一连接件和第二连接件，所述第一连接件的基端部经由第一转动副与所述基端支架能枢转地连接，所述第二连接件的基端部经由第二转动副与所述第一连接件的前端部能枢转地连接；第一绕线盒，所述第一绕线盒安装在所述第一转动副的位置上；第二绕线盒，所述第二绕线盒安装在所述第二转动副的位置上；第三连接件，所述第三连接件的基端部经由球面副连接于所述第二连接件的前端部，所述第三连接件包括位于基端部的第三绕线盒和从第三绕线盒延伸出的延伸部，所述第三绕线盒安装在所述球面副的位置上；杆构件，所述杆构件的基端部经由第三转动副与所述延伸部的前端部能枢转地连接；以及前端支架，所述前端支架用于连接所述前缘缝翼，所述杆构件的前端部与所述前端支架固定。
7.根据本实用新型的一形态的伸缩线缆装置，能够实现加工简单、装置轻便、占用空间小，在机翼狭窄有限的空间内实现输入端到输出端非直线式线缆的电气连接，装置运动轨迹满足缝翼运动包线并实现柔性连接功能。并且，同样的可转动角度范围，球面副的运行
空间和行程变小、转动角度减小，裕度增加。换言之，能够使整体上的转动角度增大。并且，由于球面副与第三转动副的配合能实现转动角度的增大，因此，可减小此装置收放过程中的卡阻风险，能够容易地使用简单形状的杆构件，进一步提高加工性，降低制造成本。
8.上述伸缩线缆装置也可以是，所述杆构件形成为至少从一个方向观察时直线地延伸的管状，所述柔性线缆在所述杆构件的内部经过。
9.通过使杆构件形成为至少从一个方向观察时直线地延，由此，能够大大降低包括杆构件的伸缩线缆装置的构件加工难度。且运行轨迹由三维空间变为二维平面，球面副的活动范围能够大为减小，空间可转动角度范围增大。
10.上述伸缩线缆装置也可以是，所述第一连接件和所述第二连接件中的至少一方是桁架结构。
11.通过如此构成，能够进一步使伸缩线缆装置轻便化。
12.上述伸缩线缆装置也可以是，所述第三绕线盒包括第一壳体及第二壳体，所述延伸部与所述第一壳体一体地形成。
13.通过如此构成，能够减少部件数量，提升组装作业性。
14.上述伸缩线缆装置也可以是，所述第三连接件及所述杆构件由不锈钢制成，或由钛合金制成，能够满足飞机上加速度试验要求。
15.上述伸缩线缆装置也可以是，所述伸缩线缆装置在所述球面副处包括：支承于所述第二连接件的前端部的销轴；凸球部，所述凸球部嵌合于所述销轴的外周；以及与所述凸球部接触配合的凹球面部，所述凹球面部安装于所述第三绕线盒，第三绕线盒构成为在所述凹球面部的外周侧包围所述凹球面部，在所述第三绕线盒内，所述柔性线缆绕所述销轴至少缠绕一圈。
16.通过如此构成，能够紧凑地构成伸缩线缆装置，有助于进一步减小装置占用空间。
17.本实用新型的一形态的机翼，具备：机翼结构；前缘缝翼，所述前缘缝翼相对于所述机翼结构被支承为能移动；以及上述任一种的伸缩线缆装置，伸缩线缆装置与所述机翼结构及所述前缘缝翼连接。
18.根据本实用新型的一形态的机翼，能够实现用于柔性线缆电气连接的伸缩线缆装置加工简单、装置轻便、占用空间小，机翼内其他构件的配置自由度提高。
19.上述机翼也可以是，所述折叠伸缩部以及所述第三连接件的至少所述第三绕线盒位于所述机翼结构的内部。
20.通过如此构成，能够进一步使球面副的可靠性提升，使安装于机翼的伸缩线缆装置的可靠性提升。
21.本实用新型的一形态的飞机，具备至少一个上述任一种机翼。
22.根据本实用新型的一形态的飞机，能够实现用于柔性线缆电气连接的伸缩线缆装置加工简单、装置轻便、占用空间小，飞机机翼内其他构件的配置自由度提高。
23.上述飞机也可以是，还具备防冰系统，所述防冰系统具有设置于所述前缘缝翼的元器件，通过所述柔性线缆连接所述元器件和所述机翼结构的内部的线缆，能提供电气连接，所述柔性线缆延伸通过所述伸缩线缆装置。
附图说明
24.图1示意性示出本实用新型一实施方式的伸缩线缆装置的俯视图。
25.图2示出本实用新型一实施方式的伸缩线缆装置的分解立体图。
26.图3是放大示出一形态的第一绕线盒周围的局部剖视图。
27.图4是放大示出一形态的第三绕线盒周围的局部剖视图。
28.(符号说明)
29.1伸缩线缆装置
30.2柔性线缆
31.11基端支架
32.12第一连接件
33.13第二连接件
34.14第三连接件
35.15杆构件
36.16第一绕线盒
37.17第二绕线盒
38.18第三绕线盒
39.21前端支架
40.31第一转动副
41.32第二转动副
42.33球面副
43.34第三转动副
44.181第一壳体
45.182第二壳体
46.p3销轴
47.51凸球部
48.52凹球面部
具体实施方式
49.下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
50.以下，如无特殊说明，将伸缩线缆装置的各连接件的靠近基端支架的一端侧称为“基端侧”，将各连接件的远离基端支架(靠近前端支架)的另一端侧称为“前端侧”。
51.图1示意性示出本实施方式的伸缩线缆装置1的俯视图。图2示出伸缩线缆装置1的分解立体图。
52.伸缩线缆装置1用于在飞机的机翼的前缘缝翼(未图示)与机翼结构(未图示)之间引导柔性线缆2。上述飞机的机翼具备机翼结构以及前缘缝翼，该前缘缝翼相对于机翼结构被支承为能移动。线缆2可跟随机翼缝翼运动。伸缩线缆装置1与机翼结构及前缘缝翼连接。
伸缩线缆装置1是被动的，伸缩线缆装置1不会在缝翼收放的两个位置之间驱动缝翼。通过未图示的驱动机构使缝翼相对于机翼结构移动。机翼结构例如包括蒙皮、前墙、后墙、翼梁、翼肋、桁条和加强肋等零件(未图示)。
53.伸缩线缆装置1的基端和前端分别与机翼结构及前缘缝翼连接。伸缩线缆装置1从基端侧朝前端侧依次具备：基端支架11、转动副、折叠伸缩部(第一连接件12枢转连接于第二连接件13)、球面副、第三连接件14、转动副、杆构件15以及前端支架21。通过球面副和转动副的设计和配合实现连杆机构的运动。各支架、连接件、杆构件支承和连接转动副、球面副。
54.基端支架11用于连接机翼结构。在将伸缩线缆装置1安装到机翼结构上时，基端支架11例如固定在机翼结构的前缘肋板(未示出)上。
55.折叠伸缩部能够在其前端接近基端支架11的方向和前端远离基端支架11的方向上折叠伸缩。折叠伸缩部具有第一连接件12和第二连接件13。本实施方式中，第一连接件12是桁架结构。如图2所示，第一连接件12在侧视观察时呈大致矩形，从基端侧朝前端侧较长地延伸。第一连接件12可以具有空间弯曲形状，以避开机上其他物体干涉，节约空间。在第一连接件12的延伸方向上的不同位置处，第一连接件12的与延伸方向垂直的宽度方向(图2中，上下方向)上的尺寸可以不同。另外，在第一连接件12的延伸方向上的不同位置处，第一连接件12的与延伸方向及宽度方向垂直的厚度方向上的尺寸可以相同。但不限于此，也可以根据设置伸缩线缆装置1的空间适当调整。
56.第一连接件12的基端部与基端支架11经由第一转动副31能枢转地连接。转动副能进行枢转但不上下平移。如图2所示，第一连接件12在基端部在宽度方向两侧具有一对吊耳。该一对吊耳具有彼此相对的面，且分别具有供下述第一枢转销轴p1穿过的孔部。基端支架11也具有一对吊耳。该一对吊耳也具有彼此相对的面，且分别具有供第一枢转销轴p1穿过的孔部。
57.伸缩线缆装置1在第一转动副31处具有第一枢转销轴p1。第一枢转销轴p1分别穿过第一连接件12的一对吊耳和基端支架11的一对吊耳。第一连接件12的基端部与基端支架11通过第一枢转销轴p1连接成能相互枢转。基端支架11、第一连接件12可以分别采用不锈钢或钛合金制成。但不限于此，也可以采用其他公知的材料制作。
58.在第一转动副31的位置上安装有第一绕线盒16。绕线盒是在装置收放运动过程中盘绕和置放线缆的机构，用于在两个连接件的相对转动区域保护线缆。绕线盒可采用公知的结构。例如，第一绕线盒16具有包括一方的壳体部161和另一方的壳体部162的壳体160。壳体160设置成在第一枢转销轴p1的外周侧包围第一枢转销轴p1。壳体160具有供第一枢转销轴p1延伸经过的中央贯通部163。柔性线缆2在第一绕线盒16内绕第一枢转销轴p1轴线螺旋缠绕。柔性线缆2以绕第一枢转销轴p1轴线螺旋缠绕的方式从基端支架11延伸至第一连接件12。本实施方式中，柔性线缆2在第一绕线盒内缠绕少于一圈。
59.第二连接件13是桁架结构。如图2所示，第二连接件13在侧视观察时呈大致矩形，从基端侧朝前端侧较长地延伸。第二连接件13可以具有空间弯曲形状。在第二连接件13的延伸方向上的不同位置处，第二连接件13的与延伸方向垂直的宽度方向(图2中，上下方向)上的尺寸可以不同。另外，在第二连接件13的延伸方向上的不同位置处，第二连接件13的与延伸方向及宽度方向垂直的厚度方向上的尺寸可以相同。但不限于此，也可以根据设置伸
缩线缆装置1的空间适当调整。
60.第二连接件13的基端部与第一连接件12的前端部经由第二转动副32能枢转地连接。转动副能进行枢转但不上下平移。如图2所示，第二连接件13在基端部在宽度方向两侧具有一对吊耳。该一对吊耳具有彼此相对的面，且分别具有供下述第二枢转销轴p2穿过的孔部。第一连接件12在前端部也在宽度方向两侧具有一对吊耳。该一对吊耳具有彼此相对的面，且分别具有供第二枢转销轴p2穿过的孔部。
61.伸缩线缆装置1在第二转动副32处具有第二枢转销轴p2。第二枢转销轴p2相对于第一枢转销轴p1朝第一连接件12的延伸方向略微倾斜。在一个示例中，第二枢转销轴p2相对于第一枢转销轴p1的夹角例如为5度。但不限于此，也可以根据设置伸缩线缆装置1的空间适当调整。第二枢转销轴p2分别穿过第一连接件12的前端部的一对吊耳和第二连接件13的基端部的一对吊耳。第一连接件12的前端部与第二连接件13的基端部通过第二枢转销轴p2连接成能相互枢转。第二连接件13可以采用不锈钢或钛合金制成。但不限于此，也可以采用其他公知的材料制作。
62.在第二转动副32的位置上安装有第二绕线盒17。例如，第二绕线盒17具有包括一方的壳体部171和另一方的壳体部172的壳体170。壳体170设置成在第二枢转销轴p2的外周侧包围第二枢转销轴p2。壳体170具有供第二枢转销轴p2延伸经过的中央贯通部173。柔性线缆2在第二绕线盒17内绕第二枢转销轴p2轴线螺旋缠绕。柔性线缆2以绕第二枢转销轴p2轴线螺旋缠绕的方式从第一连接件12延伸至第二连接件13。本实施方式中，柔性线缆2在第二绕线盒内缠绕超过一圈。
63.第三连接件14的基端部经由球面副33连接于第二连接件13的前端部。第三连接件14包括位于基端部的第三绕线盒18和从第三绕线盒18延伸出的延伸部。第三连接件14的延伸部可以与第三绕线盒18一体地形成。另外，第三连接件14的延伸部和第三绕线盒18也可以分体地形成并相互固定。延伸部从第三绕线盒18朝前端侧延伸，例如形成为截面u字状并在内侧收纳柔性线缆2。延伸部可以具有空间弯曲形状，以避开机上其他物体干涉，节约空间。第三连接件14可以采用不锈钢或钛合金制成。但不限于此，也可以采用其他公知的材料制作。
64.第三绕线盒18安装在球面副33的位置上。伸缩线缆装置1在球面副33处包括：支承于第二连接件13的前端部的第三销轴p3；凸球部51，该凸球部51嵌合于第三销轴p3的外周，与第三销轴p3固定；以及与凸球部51接触配合的俯视呈环状的凹球面部52，凸球部51与凹球面部52相对转动。凸球部51构成为能自由转动但不沿轴线上下平移。第三销轴p3相对于第二枢转销轴p2朝第二连接件13的延伸方向略微倾斜。在一个示例中，第三销轴p3相对于第二枢转销轴p2的夹角例如为9.5度。但不限于此，也可以根据设置伸缩线缆装置1的空间适当调整。第二连接件13在前端部在宽度方向两侧具有一对吊耳。该一对吊耳具有彼此相对的面，且分别具有供第三销轴p3穿过的孔部。凹球面部52安装于第三绕线盒18，第三绕线盒构成为在凹球面部的外周侧包围凹球面部52。
65.第三绕线盒18具有包括第一壳体181及第二壳体182的壳体180。本实施方式中，第三连接件14的延伸部与第一壳体181一体地形成。壳体180设置成在第三销轴p3的外周侧包围第三销轴p3。壳体180具有供第三销轴p3延伸经过的中央贯通部183。凹球面部52例如安装于中央贯通部183的内周侧壁。柔性线缆2在第三绕线盒18内绕第三销轴p3轴线螺旋缠
绕。柔性线缆2以绕第三销轴p3轴线螺旋缠绕的方式从第二连接件13延伸至第三连接件14。本实施方式中，柔性线缆2在第三绕线盒内缠绕超过一圈。
66.杆构件15的基端部经由第三转动副34与第三连接件14的延伸部的前端部能枢转地连接。转动副能进行枢转但不上下平移。本实施方式中，杆构件15形成为二维曲线形状。杆构件15形成为至少从一个方向观察时直线地延伸(参照图1)的管状，柔性线缆在杆构件的内部经过。例如，在从与观察到杆构件15直线地延伸的方向垂直的方向观察时，杆构件15以较小的曲度(曲率)弯曲。杆构件可以采用不锈钢或钛合金制成。但不限于此，也可以采用其他公知的材料制作。
67.伸缩线缆装置1在第三转动副34处具有第四枢转销轴p4。通过第四枢转销轴p4将第三连接件14和杆构件15连接成能相互枢转。第四枢转销轴p4相对于第三销轴p3略微倾斜，例如朝第三连接件14的延伸方向倾斜。在一个示例中，第四枢转销轴p4相对于第三销轴p3的夹角例如为10.8度。但不限于此，也可以根据设置伸缩线缆装置1的空间适当调整。柔性线缆2从第三连接件14以沿着延伸部的截面u字状的收纳部的方式朝前端侧延伸并在第四枢转销轴p4的外周侧经过，穿入管状的杆构件15的内部。柔性线缆2以经过第四枢转销轴p4的周围的方式从第三连接件14延伸至杆构件15。
68.本实施方式中，折叠伸缩部以及第三连接件14位于机翼结构的内部。杆构件15构成为以规定的间距通过机翼结构上的开孔连接到缝翼活动面上。
69.前端支架21用于连接前缘缝翼。前端支架21例如固定在缝翼横梁(未示出)上。例如通过螺钉等紧固件将杆构件15的前端部与前端支架21固定。
70.应用本公开的伸缩线缆装置的飞机可以还具备防冰系统(未图示)。该防冰系统具有设置于前缘缝翼的元器件，通过柔性线缆2连接元器件和机翼结构的内部的线缆，柔性线缆2延伸通过伸缩线缆装置1。
71.在将伸缩线缆装置1安装于机翼结构时，例如在机翼结构固定前缘肋板和缝翼结构上制孔；通过螺栓和螺母等紧固件固定伸缩线缆装置，一端(基端支架11)固定在固定前缘肋板，另一端(前端支架21)固定在缝翼结构上；最后将伸缩线缆装置1的线缆连接器和防冰系统的元器件连接，另一端和机翼内部的线缆连接。当缝翼收放时，伸缩线缆装置1跟随缝翼(未图示)运动。
72.例如，缝翼进行下放行为时，缝翼下放的力(朝航向)传递至伸缩线缆装置上的前端支架21端，从而通过杆构件15传递至球面副33，球面副运动时通过桁架传递力至转动副32上，转动副32的运动带动另一桁架，从而转动副31也进行运动。在缝翼下放时，下放的力带动球面副上的绕线盒在销轴p3周围转动，转动副32的绕线盒在销轴p2周围转动，转动副31上的绕线盒在销轴p1周围转动，从而带动线缆的运动收放。当缝翼收起时，杆构件15上受到的力(逆航向)反推至球面副上，运动原理同下放过程。
73.根据本公开的伸缩线缆装置1，伸缩线缆装置具备：折叠伸缩部，其具有基端部经由第一转动副31与连接机翼结构的基端支架11能枢转地连接的第一连接件12和基端部经由第二转动副32与第一连接件12的前端部能枢转地连接的第二连接件13；安装在第一转动副的位置上的第一绕线盒16和安装在第二转动副的位置上的第二绕线盒17；基端部经由球面副33连接于第二连接件13的前端部的第三连接件14，其包括安装在球面副33的位置上的第三绕线盒18和从第三绕线盒18延伸出的延伸部；以及杆构件15，其基端部经由第三转动
副34与第三连接件14的延伸部的前端部能枢转地连接，杆构件15的前端部与连接前缘缝翼的前端支架21固定。通过如上构成伸缩线缆装置1，能够实现加工简单、装置轻便、占用空间小，在机翼狭窄有限的空间内实现输入端到输出端非直线式线缆的电气连接，装置运动轨迹满足缝翼运动包线并实现柔性连接功能。并且，通过设置上述折叠伸缩部与第三连接件14间的球面副33(球关节)和第三连接件14与杆构件15间的第三转动副34，同样的可转动角度范围，球关节的运行空间和行程变小、转动角度减小，裕度增加。换言之，能够使整体上的转动角度增大。在用于飞机上空间受限的机翼区域时是有效的。并且，由于球面副33(球关节)与第三转动副34的配合能实现转动角度的增大，因此，能够容易地使用简单形状的杆构件15(例如易于使连杆曲度降低)，进一步提高加工性，降低制造成本。此外，球关节转动角度裕度增大，机构卡死的概率降低，转轴和螺钉等紧固件等断裂的风险减小。
74.优选杆构件15形成为至少从一个方向观察时直线地延，由此，例如与形成为从所有方向观察都弯曲的三维曲线形状的情况相比，杆构件的弯曲形状由三维变为二维，能够大大降低包括杆构件15的伸缩线缆装置1的构件加工难度。且运行轨迹由三维空间变为二维平面，球关节的活动范围更是大为减小，空间可转动角度范围增大。
75.此外，通过将球关节配置于固定翼(机翼结构)内，增大了球关节转动角度，进一步使球关节的可靠性提升。在通过伸缩线缆装置将柔性线缆连接于缝翼处的防冰系统的元器件(例如防冰传感器)的情况下，能够提高缝翼处防冰传感器的电气连接的可靠性。
76.可以在已成熟机型上加装本公开的伸缩线缆装置。另外，实际操作时，可根据机翼前缘肋板处的可用空间情况，并基于伸缩线缆装置1所承受的气动载荷、机构安装位置的加速度载荷以及装置的安装、拆卸要求等诸多因素，综合设计基端支架11的外形、紧固件位置和规格强度。前端支架21可根据伸缩线缆装置中线缆在缝翼活动面上的安装方式确定，并能够和缝翼结构协同设计。
77.以上对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型的范围并不受此限定，能在不脱离实用新型主旨的范围内追加各种改变加以实施。此外，能将所述实施方式及其变形例适当地任意组合。