具有滑動的導流板襟翼和可降低的擾流板的單縫襟翼的製作方法

2023-05-16 20:20:36

專利名稱：具有滑動的導流板襟翼和可降低的擾流板的單縫襟翼的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種調節升力特性的裝置和方法、 一種運移設備以及調 節升力特性的裝置在飛行器中的應用。
背景技術：
為了在低速飛行期間獲得特定的升力，現代商用飛行器在起飛和降 落階段的過程中需要增升裝置。在起飛階段的過程中，用增升裝置來產 生高升力係數連同低阻力以及低噪音。這些情形在降落階段的過程中同 樣適用，其中在這種情況下低阻力是次要的，因為阻力可以同時降低飛 行器速度。迄今為止，增升裝置或附加襟翼已經被附加到螺旋槳或機翼上並且 可根據需要伸展、縮回或旋轉。在這種設置中，所謂的前緣縫翼能夠在 機翼的前緣被致動，以及所謂的後緣襟翼能夠在機翼的後^致動，以 對機翼表面和/或機翼幾何形狀起到作用。翼型的幾何形狀和表面對於飛行器的飛行特性起到決定性作用，特 別是在例如起飛或降落階段的臨界飛行狀態。由於迄今為止，飛行器通 常絕大部分時間都是在巡航，所以翼型時常被優化成適於這種飛行狀 態，從而在起飛和降落階段必須釆用額外的措施。在本文中，增加最大 升力可起到重要的作用，以縮短起飛距離或在降落過程中達到最小降落 速度。為了滿足這兩個對立的需求，即在起飛和降落過程中的高升力對 比於在巡航過程中的最佳經濟性能，翼型的幾何形狀可以通過使用襟翼 系統來改變。翼剖面表面通過增升裝置預期的伸展和縮回進行控制，從而可以改 變機翼表面的大小。另一方面，可以轉動增升裝置，從而能夠調整翼剖 面曲率。隨著翼剖面曲率的增加以及隨著機翼表面的擴大，機翼下側的氣流急劇減速以;M^機翼上方的氣流加速，從而機翼的上方與下側之間 的壓力梯度增加並且獲得較高的升力係數。已經設計出多種對飛行特性具有不同影響的襟翼系統。通常的襟翼設置在副翼與機身之間、位於機翼後端。因此，所述襟翼只能向下偏轉； 其主要用於改變翼剖面曲率，由此產生更高的升力和更大的阻力。襟翼的一種實施方式是開縫襟翼。開,縫襟翼也只可向下偏轉。當與 襟翼相比時，開縫襟翼在機翼與增升裝置之間具有翼縫，狹縫式氣流可 以通過這個翼縫從機翼下側流到上方。福勒襟翼是襟翼的另一種實施方式。福勒襟翼原則上是一種開縫襟 翼，其不僅可以向下轉動而且還可以向後伸展。除了增加曲率外，其還 額外提供了更大的機翼表面。在起飛的位置時增升裝置伸展，以增加升力並因此降低所需的起飛 速度。由此翼縫已經打開，儘管那時在襟翼上的失速並未發生。US 6 601 801 Bl公開了一種裝置，其中在飛行器副翼上得到的翼縫 可以通過附加元件調節。該附加元件由機械力控制或引導，並且當副翼 偏轉時在固定軸線上移動。這可能會導致由增升裝置所產生的升力相應地降低(上、下之間的 壓力均衡)並且噪音水平增加(翼縫中的高氣流流速)。發明內容除了其他考慮，本發明的目的是對機翼元件的升力特性提供靈活的 調整。該目的通過具有獨立權利要求所述特徵的一種用於調整升力特性 的裝置和方法、 一種運移設備、以及用於調整升力特性的裝置在飛行器
中的應用來實現。根據本發明的一個典型實施例，提供了一種調整升力特性的裝置。 該裝置包括以可移動方式附連到機翼元件上的增升裝置以及至少一個翼縫覆蓋裝置，其中所述至少 一個翼^A蓋裝置以可移動方式附連到機 翼元件和/或附連到增升裝置,且其中所述至少 一個翼^A蓋裝置^L設計 成調節機翼元件與增升裝置之間的翼縫的大小。才艮據本發明的另一典型實施例，建立一種調整升力特性的方法。在 該方法中通過翼縫覆蓋裝置來調節機翼元件與增升裝置之間的翼縫的 大小。根據本發明的另 一典型實施例，建立了 一種具有上述特性的運移i殳備。根據本發明的另一典型實施例，在飛行器中使用具有上述特徵的用 於調整升力特性的裝置。根據本發明，在增升裝置和例如機翼元件之間的翼縫可以以如下方 式控制，即能夠設定在給定時間用於任何操作狀態的理想翼縫尺寸。由 於這種翼縫控制或翼縫調節，尤其在飛行器起飛階段的過程中，該翼縫 可以被調整，即被封閉，從而氣流穿過翼縫產生的噪音可以降低，阻力 也可以減小，且升力增大。通過這種方式可以獲得更好的爬升率。另一 方面，作為上述的結果，可以選擇降低發動機的輸出，這樣進一步獲得 更低的噪音水平並且還能減小燃油消耗率。可以不再強制性地通過增升裝置的運動來在起飛位置和降落位置 優化翼縫，因為翼縫可以通過翼^蓋裝置來調節。通過這種方式，承 重動力學的構造被明顯簡化了，從而可以實現重量的減輕，其在飛行器 工程中代表了其中一個最重要的優化可能。另外，該裝置可以包括機翼元件。根據本發明另一典型實施例，所述至少一個翼縫覆蓋裝置以可動並 可控的方式附連到機翼元件的下方，以調節機翼元件和增升裝置之間的 翼縫的大小。根據本發明的另一典型實施例，所述至少一個翼逸霞蓋裝置以在機 翼元件的縱向軸線上可轉動的方式附連到機翼元件。通過這種方式所述 至少一個翼縫覆蓋裝置可以以任意期望的角度與向下轉動或向後伸展 的增升裝置一致，從而提高氣動性能。根據本發明的另一典型實施例，所述至少一個翼縫覆蓋裝置以可動 並可控的方式附連到機翼元件的上方來調節機翼元件與增升裝置之間 的翼縫的大小。根據本發明的另一典型實施例，所述至少一個翼縫覆蓋裝置以可動 並可控的方式附連到機翼元件的縮進部，從而提高氣動性能。具體地， 該翼縫覆蓋裝置可以以一種節省空間的方式容納在或嵌入在縮進部並 且獲得有利的氣動特性。根據本發明的另 一典型實施例，增升裝置以可移動的方式附連到機 翼元件的後部區域上。該附連到機翼後部區域的增升裝置被稱作襟翼。才艮據本發明的另 一典型實施例，該增升裝置以可移動的方式附連到 機翼元件的前部區域上。該附連到機翼前部區域的增升裝置被稱作前緣縫翼。根據本發明的另一典型實施例，該增升裝置可以^翼元件向下轉 動和/或向後伸展。根據本發明的另 一典型實施例，該裝置包括導軌支撐結構和/或多導 杆支撐結構來控制增升裝置和/或翼^t蓋裝置。在導軌支撐結構中該增 升裝置和/或翼^*蓋裝置沿著預定導軌運動。該導軌可以改變其形狀和 排列以定位增升裝置或翼縫覆蓋裝置。在多導杆支撐結構的情況下，增 升裝置和/或翼迤霞蓋裝置通過例如由液壓驅動或氣壓驅動的杆移動到 所需位置。該裝置所用的增升裝置可以是例如襟翼、單縫襟翼、福勒襟翼、雙縫襟翼、三縫襟翼、費斯特(Fester)前緣襟翼和漢德利'佩吉(Handley Page)前緣襟翼。在雙縫襟翼或三縫襟翼的情況下，幾個襟翼一個接一個地伸展或轉 動，從而產生幾個翼縫。利用根據本發明的裝置，還可以通過多個翼縫 覆蓋裝置來調節這些翼縫的大小。根據該方法的另一典型實施例，在飛行器起飛階段的過程中，增升 裝置向後和/或向前伸展和/或向下轉動。在該方法的另一典型實施例中， 在起飛階段的過程中，該翼縫可以通過可控翼縫覆蓋裝置來調整或閉 合。根據該方法的另一典型實施例，在飛行器降落階段的過程中該增升 裝置向後伸展和/或向下轉動。在該方法的另 一典型實施例中，該翼縫可以通過翼縫覆蓋裝置進行 最佳調整。由於在降落階段過程中的飛行速度較低，機翼位置的壓力梯 度過大會導致機翼上方發生失速。於是翼縫可以用來交換機翼上方和機 翼下側的空氣。具體來說，翼縫可以同時作用為噴嘴並加速機翼下側與 機翼上方之間的氣體流動。這樣，氣動阻力和噪音水平都會增加。通過 可調的翼縫大小，現在可以最佳地調整阻力和噪音水平。根據該方法的另一典型實施例，翼縫覆蓋裝置的控制可由機載計算 機執行，其根據例如飛行速度、攻角、翼型、氣壓、氣溫或飛行高度的 飛行器數據來控制翼縫覆蓋裝置或增升裝置以改善翼縫的大小。該裝置的實施例還涉及方法並涉及運移裝置，以及它們的使用，反 之亦然。根據本發明的裝置和方法提供了調整升力特性、氣動阻力和翼縫噪 聲水平的有效途徑，從而可以改善增升裝置的有效性。另外，本發明簡化了增升裝置的結構，從而使重量減輕。


下面，為了進一步解釋本發明並為了能更好地理解本發明，將參考 附圖來更詳細地描述典型實施例。附圖中圖1示出了根據本發明典型實施例的增升裝置收回時的機翼元件的 示意圖；圖2示出了根據本發明典型實施例、在起飛構型中增升裝置伸展時 的機翼元件的示意圖；以及圖3示出了根據本發明典型實施例、在降落構型中增升裝置伸展時 的機翼元件的示意圖。
在不同附圖中相同的附圖標記用來表示相同或類似的部件。附 示是示意性的而非成比例的。
具體實施方式
圖1示出了根據本發明典型實施例的用於調整飛行器升力特性的裝置。該裝置包括機翼元件l、增升裝置2和兩個翼#蓋裝置3、 4。增 升裝置2以可移動的方式附連到機翼元件1。翼逸霞蓋裝置3、 4也以可 移動的方式附連到機翼元件l。翼縫覆蓋裝置3、 4設計成用來調整機翼 元件1與增升裝置2之間的翼縫7的大小。圖1示出了增升裝置2收回時的機翼元件1。這種構型優選使用在 巡航階段，以保持小的機翼表面從而降低阻力。圖l的翼型被設計成在 特定攻角下升力等於重力的反力。通過這種方式，在恆定巡航高度下可 以獲得較小的阻力。在這種設置下，根據本發明的翼^^蓋裝置3和4 還可以縮回，並才艮據空氣動力優勢可以貼在機翼元件1的縮進部8。增升裝置2還能夠被稱作"單縫襟翼"。該翼^蓋裝置3還可以 被稱作"導流板"。翼^_蓋裝置4還可以被稱作"擾流板"或"活動 罩"。圖2示出了起飛階段過程中的機翼構型。增升裝置2伸展以增加升 力係數。這樣具有使飛行器可以以更低的起飛速度或者以更短的加速距 離起飛的效果。利用根據本發明的機翼構型，通常形成在機翼元件l和 增升裝置2之間的翼縫7可以選擇性地且可控制或可調節地閉合。為此， 翼縫覆蓋裝置3、 4向著增升裝置2的方向伸展以將翼縫7閉合。翼縫 覆蓋裝置3、 4能夠被設計成使它們可以沿機翼縱向軸線改變它們的角 度，並且通過這種方式與機翼元件1和增升裝置2的表面保持一致。通 過這種方式，可以取得例如減小阻力的氣動優勢。另外，當封閉翼縫時， 可以降低在起飛階段過程中由於空氣動力引起的翼縫噪聲。當翼縫7閉 合時，可以避免由於翼縫7所引起的空氣動力損失，從而獲得更好的爬 升率。通過這種方式還可以例如使用較小功率的發動機，這樣可以使用 更少的燃油。
圖3示出了降落階段過程中的機翼構型。在飛行器降落階段的過程 中，需要低速和高升力係數下的氣流穩定性。為此，增升裝置2是伸展 的以獲得更大的機翼表面和更大的翼剖面曲率。因而，氣流繞過大或長 的表面而猛烈偏轉，從而機翼上方和機翼下側之間導致壓力梯度可能增 大，並且可獲得高升力係數。由於降落階段過程中的低速以及同時發生 的低能量氣流的強烈偏轉，尤其在機翼上方，存在著層流呈現出渦流狀 態並最終>^翼上方分離的危險。為了防止這種失速，翼縫7可以按照 目標方式打開以使在機翼上方與機翼下側之間能夠進行流體交換。當翼 縫打開時，高能量較慢氣流可以到達機翼上方的低能量較快氣流的範 圍，從而穩定機翼上方的氣流。其缺點是會導致更高的阻力和更大的翼縫噪聲。利用才艮據本發明的 機翼構型，可以控制翼縫大小從而控制翼縫的氣動特性。翼縫大小可根 據氣流特性通過翼^蓋裝置3、 4來進行調整，從而避免失速並且降 低阻力和噪音水平。在這種設置下，翼^a蓋裝置3、 4的控制可以通過機載計算機來 執行，其根據例如飛行速度、攻角、翼型、氣壓、氣溫或飛行高度的飛 行器數據來控制翼縫覆蓋裝置3、 4或者增升裝置2，從而使翼縫7尺寸 的最佳。另外應指出的是，"包括，，不排除其它元件或步驟，"一"或"一個" 不排除多個。另外，應當指出參考上述實施例之一描述的特徵或步驟可 以與上述其他實施例的特徵和步驟結合使用。權利要求中的附圖標記不 應被解釋成是一種限定。
權利要求
1.一種用於調整飛行器升力特性的裝置，包括增升裝置(2)；至少一個翼縫覆蓋裝置(3；4)，其中所述增升裝置(2)以可移動的方式附連到機翼元件(1)；其中所述至少一個翼縫覆蓋裝置(3；4)以可移動的方式附連到所述機翼元件(1)和/或附連到所述增升裝置(2)；並且其中所述至少一個翼縫覆蓋裝置(3；4)設計成用來調節所述機翼元件(1)與所述增升裝置(2)之間的翼縫(7)的大小。
2.如權利要求l所述的裝置，還包括機翼元件(l)。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述至少一個翼縫覆蓋裝置 中的至少一個翼縫覆蓋裝置(3; 4)以可動並可控的方式附連到所述 機翼元件(1)的下側，用來調節所述機翼元件(1)與所述增升裝置 (2)之間的所述翼縫(7)的大小。
4.如權利要求2或3所述的裝置，其中所述至少一個翼縫覆蓋 裝置中的至少一個翼縫覆蓋裝置(3; 4)以可動並可控的方式附連到 所述機翼元件的上方，用來調節所述機翼元件(1)與所述增升裝置 (2)之間的所述翼縫(7)的大小。
5.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個翼 縫覆蓋裝置(3; 4)能被連接成能夠在所述機翼元件(1)的縱向軸 線上轉動。
6.如權利要求2至5中任一項所述的裝置，其中所述至少一個 翼縫覆蓋裝置(3; 4)能夠縮回到所述機翼元件(1)的縮進部(8) 內。
7.如權利要求2至6中任一項所述的裝置，其中所述增升裝置 (2)以可移動的方式附連到所述機翼元件(1)的後部區域(5)。
8.如權利要求2至6中任一項所述的裝置，其中所述增升裝置 (2)以可移動的方式附連到所述機翼元件(1)的前部區域。
9.如權利要求2至8中任一項所述的裝置，其中所述增升裝置 (2)能夠從所述機翼元件(1)向下轉動。
10.如權利要求2至9中任一項所述的裝置，其中所述增升裝置 (2)能夠從所述機翼元件(1)向後伸展。
11. 如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述裝置包括用 於控制所述增升裝置(2)和/或所述至少一個翼縫覆蓋裝置(3; 4) 的導軌支撐結構。
12. 如前述權利要求中任一項所述的裝置，包括由多個導杆支撐 的結構，用於控制所述增升裝置(2)和/或所述至少一個翼縫覆蓋裝 置(3; 4)。
13. 如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述增升裝置(2 ) 選自襟翼、單縫襟翼、福勒襟翼、雙縫襟翼、三縫襟翼、費斯特前 緣襟翼和漢德利 佩吉前緣襟翼。
14. 一種用於調整飛行器升力特性的方法，其中根據該方法通過 翼縫覆蓋裝置(3; 4)來調節機翼元件(1)與增升裝置(2)之間的 翼縫(7)的大小。
15.如權利要求14所述的方法，其中在飛行器的起飛階段和/ 或降落階段的過程中，所述增升裝置(2)向後伸展和/或向下轉動。
16.如權利要求14或15所述的方法，其中在起飛階段的過程中， 通過所述翼縫覆蓋裝置(3; 4)來閉合所述翼縫(7)。
17.如權利要求14至16中任一項所述的方法，其中在飛行器降 落階段的過程中，所述增升裝置(2)向後伸展和/或向下轉動。
18.如權利要求14至17中任一項所述的方法，其中在降落階段 的過程中，所述翼縫覆蓋裝置(3; 4)控制所述翼縫(7)從而防止 失速。
19.如權利要求14至18中任一項所述的方法，其中所述翼縫覆 蓋裝置(3; 4)和/或所述增升裝置(2)由機載計算機控制。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述機載計算機的控制參 數選自飛行速度、攻角、翼型、氣壓、氣溫和飛行高度。
21. —種運移設備，包括如權利要求1至13其中之一所述的用 於調整升力特性的裝置。
22.如權利要求21所述的運移設備，其中該運移設備是飛行器。
23. —種如權利要求1至13中任一項所述的用於調整升力特性 的裝置在飛行器中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種用於調整飛行器升力特性的裝置，其帶有能夠以可移動的方式附連到機翼元件(1)的增升裝置(2)，並且包括至少一個翼縫覆蓋裝置(3；4)，其中至少一個翼縫覆蓋裝置(3；4)能夠以可移動的方式附連到機翼元件(1)。翼縫覆蓋裝置(3；4)設計成用來調節機翼元件(1)與增升裝置(2)之間的翼縫(7)的大小。
文檔編號B64C9/14GK101155726SQ200680011499
公開日2008年4月2日 申請日期2006年4月7日 優先權日2005年4月11日
發明者克勞斯·本德, 奧勒·伯特格 申請人:空中巴士德國有限公司