專利名稱：飛機機翼的制作方法
飛機機翼
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于飛機機翼的前緣縫翼、使用或包括這種縫翼的飛機機 翼以及包括這種機翼的飛機。
已知飛機機翼上的前緣縫翼在空氣動力學方面是有益的。具體地說，前 緣縫翼可通過延遲機翼上失速的開始時間來使飛機以比其它方式所實現(xiàn)的攻 角更高的攻角飛行。因此在很多飛機機翼上，要求具有沿機翼延伸盡可能遠 的前緣縫翼。
安裝有縫翼的機翼部分往往顯著凹陷以容納縫翼。因此前緣縫翼的翼展 尺寸通常由于例如不能容納這種凹槽的結(jié)構(gòu)件(諸如發(fā)動機吊架)的存在而受 到限制，或者由于需要容納會要求在機翼前緣的區(qū)域內(nèi)有龐大的存儲空間的飛 機結(jié)構(gòu)(諸如除冰蛇臂、液壓裝置和/或電氣裝置)而受到限制。不能容納相 對較大的凹槽的機翼的這些部分、以及因此縫翼就可能會遭受相對于機翼的其 它部分而言過早的流速降低和失速?？p翼端面的設(shè)計、尤其是后掠翼上的設(shè) 計還會受到使用時圍繞縫翼端面的飛機機翼結(jié)構(gòu)的尺寸的限制。因此，縫翼 端面的形狀在空氣動力學方面可能不盡理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)法減輕或消除上述問題中的至少一個。替代地，或附加地，本 發(fā)明設(shè)法提供一種改進的前緣縫翼。
本發(fā)明提供一種飛機機翼，包括前緣縫翼，該縫翼包括主體部分和設(shè)置在 主體部分的翼展端的縫翼延伸部，其中縫翼延伸部沿包含飛機翼弦的第一豎直 平面的橫截面積小于主體部分沿包含飛機翼弦的第二豎直平面的橫截面積。 該縫翼延伸部提供縫翼的空氣動力學優(yōu)點中的至少一些，同時使機翼在該延伸 部后面的區(qū)域體積能夠相對較大。因此，本發(fā)明的前緣縫翼與已知前緣縫翼 相比可沿機翼延伸更遠，而不會例如有損于機翼容納各種飛機構(gòu)造的能力。替
代地或附加地，本發(fā)明的前緣縫翼與已有的前緣縫翼相比，可相對于機翼上的 諸如發(fā)動機吊架之類的某些結(jié)構(gòu)件比延伸得更近。
縫翼延伸部的橫截面面積小于主體部分的橫截面面積的80%，較佳地小
于60%，且更佳地小于50%?？p翼延伸部的橫截面積可以小于40%。在某 些實施例中，該橫截面積可以小于主體部分的橫截面積的30%，且甚至是20 %，或者甚至少于主體部分橫截面積的10%。應(yīng)當理解，本文提到截面(或其 延伸詞)(除非另外說明)是指沿包含飛機機翼翼弦的豎直平面內(nèi)的截面。
縫翼延伸部的橫截面面積大于主體部分的橫截面面積的2%，更佳地大于 5%。在某些實施例中，縫翼延伸部的橫截面面積大于主體部分的橫截面面積 的10%。
縫翼延伸部和主體部分在接合處會合，縫翼的橫截面積橫跨接合處急劇變 化。應(yīng)當理解，如果該面積在沿0. 1%飛機翼展的機翼的距離內(nèi)變化超過20 %、較佳地超過30%、且還更佳地超過50%，則縫翼的橫截面積急劇變化。
縫翼延伸部可具有基本上恒定的橫截面積，且更佳的是，基本上沿其整個 長度具有基本上恒定的橫截面形狀。主體部分可具有基本上恒定的橫截面積， 且更佳的是，基本上沿其整個長度具有基本上恒定的橫截面形狀。縫翼延伸 部和主體部分的相應(yīng)橫截面形狀基本上恒定當然可具有在延伸部和主體部分 之間橫截面積變化急劇的結(jié)果。
縫翼延伸部可與主體部分混合?？p翼延伸部可包括延伸到主體部分的混 合區(qū)域，混合區(qū)域的橫截面積沿包含飛機翼弦的豎直平面橫跨混合區(qū)域急劇變 化?；蛘?，主體部分可包括延伸到縫翼延伸部的混合區(qū)域，混合區(qū)域的橫截 面積沿包含飛機翼弦的豎直平面橫跨混合區(qū)域急劇變化。應(yīng)當理解，如果縫 翼的任何一部分的面積都沒有在該區(qū)域內(nèi)沿0. 02%飛機翼展的距離內(nèi)變化超 過5%、較佳地超過3%、且還更佳地超過2%，則橫截面積在給定的區(qū)域內(nèi)平 穩(wěn)變化。。
縫翼延伸部的橫截面形狀可與主體部分的橫截面形狀顯著不同。但是， 在本發(fā)明的某些實施例中，兩橫截面形狀相對類似(但是當然尺寸不同)。
縫翼延伸部的前緣型面可與主體部分的前緣型面的至少一部分相對應(yīng)。 或者縫翼延伸部的前緣型面的僅一部分，例如僅80%、或僅50%可與主體部
分的前緣型面的一部分相對應(yīng)。應(yīng)當理解，前緣型面是指在使用時暴露于自 由流氣流的縫翼的表面的型面。具有基本上相同的前緣型面可提供沿縫翼的 長度在空氣動力學方面有利的結(jié)構(gòu)，且較佳地在空氣動力學方面優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。
替代地或附加地，縫翼延伸部的前緣型面的至少一部分與主體部分的前緣 型面的至少一部分是鄰接的。具有鄰接的前緣型面導致沿縫翼的長度平穩(wěn)的 前緣，這往往在空氣動力學方面是有利的。
縫翼延伸部、且較佳的是縫翼可包括后表面，后表面與飛機機翼的一部分 的輪廓互補，在飛機機翼的前部安裝有縫翼延伸部、且較佳的是縫翼?？p翼 延伸部的后表面可以設(shè)置在主體部分的后表面的前方。因此縫翼延伸部的后 表面不必為與主體部分的后表面是鄰接的。
縫翼延伸部的平均翼弦可小于主體部分的平均翼弦。縫翼延伸部的平均
翼弦可小于縫翼主體部分翼弦的80%、且更佳地小于60%。在某些實施例中， 縫翼延伸部的平均翼弦可小于主體部分翼弦的40%、或者甚至小于30%?？p 翼和/或縫翼延伸部的翼弦會通常易于為技術(shù)人員所識別。在任何不確定的情 況下，翼弦可限定為將縫翼/縫翼延伸部的后緣連結(jié)到縫翼/縫翼延伸部的前緣 上特定點的假想線，在特定點的機翼的切線垂直于縫翼/縫翼延伸部翼弦。
縫翼延伸部的平均厚度可以小于主體部分的平均厚度。平均厚度可小于 主體部分的厚度的80%、且更佳地小于60%。平均厚度可小于主體部分的厚 度的40%、或者甚至小于30%?？p翼延伸部的平均厚度對翼弦之比可小于主 體部分的平均厚度對翼弦比的150%、且更佳地小于120%。在某些實施例中， 縫翼延伸部的厚度相對于主體部分的減小成比例地大于縫翼延伸部的翼弦。 因此，縫翼延伸部的平均厚度對翼弦比可小于主體部分的平均厚度對翼弦之 比?？p翼延伸部的平均厚度對翼弦之比可小于主體部分的平均厚度對翼弦之 比的90%?？p翼延伸部的平均厚度對翼弦之比可小于主體部分的平均厚度對 翼弦之比的80%、且更佳地小于70%。
縫翼延伸部可具有漸細的端部?？p翼延伸部的厚度和/或翼弦可從主體部 分的翼展方向端向縫翼延伸部端逐漸減小。
縫翼/縫翼延伸部的厚度通常易于識別。在任何不確定的情況下，厚度可 定義為從縫翼/縫翼延伸部翼弦到縫翼/縫翼延伸部的上表面的垂直距離的最
大值。
縫翼主體部分和/或縫翼延伸部可以沿其長度具有基本上恒定的橫截面， 在該情況下，平均翼弦和平均厚度基本上等于主體部分和/或縫翼延伸部在任 何給定橫截面處的翼弦和厚度。
機翼還包括例如發(fā)動機吊架或翼尖裝置之類的結(jié)構(gòu)件，所述縫翼延伸部設(shè) 置在最靠近結(jié)構(gòu)件的主體部分的翼展端?？p翼延伸部可以在最靠近翼尖的縫 翼的翼展端。該縫翼可包括兩個縫翼延伸部，這兩個縫翼延伸部位于縫翼的 兩翼展端處。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種飛機機翼，該飛機機翼包括前緣縫翼， 該縫翼包括前表面和后表面，前表面限定從縫翼的第一翼展端到第二翼展端延 伸的連續(xù)前緣，后表面與前表面相反設(shè)置，其中后表面包括第一部分和第二部 分，該第二部分相對于第一部分凹陷。因此第二部分區(qū)域內(nèi)前緣縫翼的厚度
小于第一部分區(qū)域內(nèi)前緣縫翼的厚度(例如小于其90%且較佳地小于其75%)。 第二部分可位于縫翼的翼展端?？蓛H通過后表面上的單個臺階來限定該凹陷 的第二部分。
當然應(yīng)當理解，本發(fā)明的該方面涉及類似于本文所述本發(fā)明的其它方面的 主題。因此，本發(fā)明的該方面的特征可包含在本發(fā)明的其它這些方面中，或 反之亦然。例如，本發(fā)明的該方面的后表面的第一部分可形成本發(fā)明的其它 方面的縫翼的主體部分的一部分。此外，根據(jù)本發(fā)明的該方面的縫翼的后表 面的第二部分可形成本文所述的本發(fā)明的其它方面的縫翼延伸部的一部分。 因此，關(guān)于主體部分所描述的特征可包含在在本發(fā)明關(guān)于前緣縫翼的限定縫翼 的后表面的第一部分的部分的方面中，且反之亦然。類似地，關(guān)于本發(fā)明的 其它方面的縫翼延伸部描述的特征可包含在本發(fā)明的該方面的前緣縫翼的限 定縫翼的后表面的第二部分的部分中，且反之亦然。例如，第一部分的區(qū)域 內(nèi)縫翼的橫截面形狀可類似于第二部分的區(qū)域內(nèi)縫翼的橫截面的形狀，但尺寸 不同。
該機翼可包括多個縫翼，各縫翼如本文所描述的那樣。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用在本文所述飛機機翼的前緣縫翼。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種飛機機翼，該機翼的前部區(qū)域的至少一
部分的形狀形成為可接納本文所述的前緣縫翼并與該前緣縫翼互補。機翼的 前部區(qū)域的所述部分可包括第一和第二區(qū)域，第一和第二區(qū)域構(gòu)形成當前緣縫 翼安裝到機翼上時，第一區(qū)域與縫翼的主體部分互補，且第二區(qū)域與縫翼延伸 部互補，第二區(qū)域突出超過第一區(qū)域。應(yīng)當理解，體積相對大的第二區(qū)域可 以例如容納各種飛機機構(gòu)設(shè)備。因此，在使用時飛機機翼可得益于由于存在 沿機翼延伸相對遠的縫翼而產(chǎn)生的空氣動力學改進，而不必在儲存飛機機構(gòu)設(shè) 備方面受到任何負面影響。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種包括本文所述飛機機翼的飛機。該飛
機凈重可超過50噸，且更佳地超過200噸。該飛機的尺寸可以等于設(shè)計成承 載超過75個乘客、且更佳地超過200個乘客的飛機。


現(xiàn)將參照附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的各實施例，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的飛機機翼的一部分的平面圖2是二維流過三種不同機翼構(gòu)造的CL-Alpha圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的縫翼的立體圖4a和4b是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的機翼的剖視圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的機翼本體的前部區(qū)域的立體圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的飛機機翼1的一部分的平面圖。該 機翼是在大型商業(yè)飛機上并包括機翼本體3，在機翼本體3的前部區(qū)域上安裝 有前緣縫翼5。
前緣縫翼5包括主體部分7和設(shè)置在主體部分7的翼展端的縫翼延伸部9。 機翼1具有25度的后掠角。但是為了清楚起見，圖l定向成使機翼前緣 橫跨頁面延伸，且示例性的飛機翼弦C與其成角度延伸。
縫翼5可以與己知前緣縫翼類似的方式在縫翼抵靠機翼本體3定位的裝載 位置和縫翼5移動離開機翼本體3的展開位置(圖1所示)之間移動。在使 用時縫翼保護機翼前部免受過陡的反壓梯度且由此使飛機能夠以相對較高的
攻角飛行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會完全理解這種空氣動力學優(yōu)點。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)縫翼延伸部9在改進高攻角性能方面幾乎與縫翼主體7 —樣有 效，且業(yè)已發(fā)現(xiàn)對固定前緣有相當大的改進。這清楚地顯示在圖2中，圖2 示出二維流過三種不同機翼構(gòu)造的CL-Alpha曲線未改進的不具有縫翼(固 定前緣)的機翼；具有縫翼的機翼，其縫翼具有對應(yīng)于本發(fā)明的所示實施例(常 規(guī)縫翼)的主體部分的形狀和橫截面積；以及具有另一種縫翼的機翼，其縫翼 具有對應(yīng)于本發(fā)明的所示實施例的縫翼延伸部(短翼弦縫翼)的形狀和橫截面 積。
圖3示出該縫翼5的立體圖。主體部分7和縫翼延伸部9分別具有基本 上恒定的橫截面。縫翼延伸部9設(shè)置在主體部分7的翼展端?？p翼延伸部和 主體部分7在接合處8會合，縫翼的橫截面積橫跨接合處急劇變化。
主體部分7和縫翼延伸部9包括前表面7a和9a以及后表面7b和9b,前 表面在使用時暴露于自由流氣流，后表面在裝載縫翼時抵靠機翼本體3定位。 縫翼延伸部9的前表面9a的前緣型面相當于主體部分7的與縫翼延伸部9相 鄰的前表面7a的前緣型面。此外，縫翼延伸部的前緣型面可為與主體部分的 前緣型面的至少一部分鄰接的。因此縫翼5具有沿其長度總是平穩(wěn)的前緣。
圖4a和4b是縫翼5的兩個截面圖。圖4的截面圖是沿包含翼弦的第一 豎直平面A-A (見圖l)截取的，且圖4b的截面圖是沿包含翼弦(該翼弦C基 本上在沿機翼的所有位置都基本上平行一見圖l)的第二豎直平面B-B(見圖1) 截取的。
圖4a包含三個假想輪廓縫翼延伸部9的輪廓由短劃線示出，凈機翼輪 廓11由點線示出，且直接在縫翼延伸部后面的機翼本體15的輪廓由點劃線示 出。
縫翼主體部分7的橫截面基本上均勻并具有0. 5m的翼弦Cl、 0. 06m的厚 度Tl和0. 12的厚度對翼弦之比T1/C1?？p翼延伸部9的橫截面也基本上均勻 并具有0,3m的翼弦C2 (即C1的60%) 、 0. 045的厚度T2 (即T1的75%)、 以及O. 15的厚度對翼弦之比T2/C2 (即，T1/C1的125X)。因此，縫翼延伸 部9的在平面B-B上的橫截面面積大約是主體部分7在平面A-A上的的橫截面 面積的約30%。
縫翼延伸部9和主體部分7之間橫截面積的減小意味著機翼部分3在縫翼 延伸部后面的區(qū)域體積可相對較大且因此凹陷小于機翼在縫翼主體部分后面 的區(qū)域。這最清楚地示出在圖5中，圖5示出其上安裝有縫翼的機翼本體3 的前部區(qū)域。
參見圖5，機翼本體3包括從凈機翼前緣11凹陷的兩個區(qū)域。為了清楚 起見，未示出縫翼展開機構(gòu)。第一區(qū)域13的形狀形成為當縫翼5安裝在機翼 上時該區(qū)域與主體部分7的后表面7a互補。第二區(qū)域15的形狀形成為當縫 翼安裝在機翼上時該區(qū)域與縫翼延伸部9的后表面9a互補。
在本發(fā)明的第一實施例中，第二區(qū)域15從干凈機翼11凹陷的距離足夠小， 使得第二區(qū)域15可容納支承發(fā)動機吊架17和發(fā)動機19 (見圖l)所必需的飛 機結(jié)構(gòu)。因此飛機在飛行時得益于縫翼在主體部分7的長度上和靠近發(fā)動機 吊架17的區(qū)域(受到縫翼延伸部9所保護的區(qū)域)產(chǎn)生的效果。因此，與某 些已有的飛機相比，飛機往往會遭受沿機翼的較小長度上的、過早的流速降低 和失速。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例(未示出)，縫翼延伸部的翼弦是縫翼翼弦的 50%，縫翼延伸部的厚度是縫翼的厚度的40%，因此縫翼延伸部的厚度對翼弦 比是縫翼的厚度對翼弦比的80% ，且縫翼延伸部的橫截面積是主體部分的橫截 面積的20%。機翼在縫翼延伸部后面的區(qū)域足夠大以包含用于展開縫翼的飛 機除冰系統(tǒng)和致動器。同樣，因此機翼在飛行時得益于縫翼在主體部分的長 度上和縫翼延伸部的長度上的效果，而不損害機翼容納各種飛機機構(gòu)的能力。
本發(fā)明的第二實施例的機翼還包括翼尖裝置。前緣縫翼包括在靠近翼尖 裝置的另一翼展端的第二縫翼延伸部?？p翼延伸部可保護支承翼尖裝置結(jié)構(gòu)、 同時又具有足夠小的橫截面積以不損害翼尖支承結(jié)構(gòu)的尺寸和強度的機翼區(qū) 域。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例的飛機與參照第一實施例所描述的相類似，除了縫 翼延伸部橫跨曲混合域與主體部分混合以外。在混合區(qū)域，縫翼延伸部的橫 截面面積從主體部分的相鄰部分的橫截面面積逐漸減小到該值的50%?？p翼 延伸部的其余部分包括由漸細區(qū)域在其最外端所界定的恒定橫截面積的中心 部分(等于主體部分橫截面積的50%)?？p翼延伸部的厚度在漸細區(qū)域沿其
長度逐漸減小。
機翼本體形成相應(yīng)的形狀，且容納縫翼的凹槽橫跨兩混合區(qū)域然后再橫跨 漸細區(qū)域逐漸減小。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的機翼提供一種相對長的縫翼和 比有些已有的飛機機翼在空氣動力學方面更有效的縫翼端結(jié)構(gòu)，同時仍然在縫 翼延伸部后面具有體積相對較大的機翼。
盡管本發(fā)明參照特定實施例進行了描述和說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當理解，本發(fā)明還可具有本文未具體說明的多種不同的變型。在上述說明書 中，提到了具有已知、明顯或可預見同等物的整體或構(gòu)件，則這些構(gòu)件包含在 此，就如同單獨進行了闡述。應(yīng)當參照權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的真實范圍， 該范圍詮釋為包含任何這種同等物。讀者還應(yīng)當理解，描述為較佳的、有利 的、方便的等的本發(fā)明的整體或特征是供優(yōu)選的，但并不限制獨立權(quán)利要求的 范圍。
權(quán)利要求
1. 一種飛機機翼，包括前緣縫翼，所述縫翼包括主體部分和設(shè)置在主體部分的翼展端的縫翼延伸部，其中縫翼延伸部沿包含飛機翼弦的第一豎直平面的橫截面積小于主體部分沿包含飛機翼弦的第二豎直平面的橫截面積。
2. 如權(quán)利要求1所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的橫截面積 小于所述主體部分的橫截面積的60%。
3. 如權(quán)利要求2所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的橫截面積 小于所述主體部分的橫截面積的40％。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部 的橫截面積大于所述主體部分的橫截面積的5%。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部 基本上沿其整個長度具有基本上恒定的橫截面積。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部 和所述主體部分在接合處會合，所述縫翼的橫截面積橫跨接合處急劇變化。
7. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸 部包括延伸到所述主體部分的混合區(qū)域，所述混合區(qū)域沿包含所述飛機翼弦的 豎直平面的橫截面積橫跨所述混合區(qū)域平穩(wěn)地變化。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部 的平均翼弦小于所述主體部分的平均翼弦。
9. 如述權(quán)利要求8所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的平均翼 弦小于所述主體部分的平均翼弦的60%。
10. 如述權(quán)利要求9所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的平均翼 弦小于所述主體部分的平均翼弦的40%。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部 的平均厚度小于所述主體部分的平均厚度。
12. 如述權(quán)利要求11所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的平均 厚度對翼弦之比在所述主體部分的平均厚度對翼弦之比的80%至150%之間。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的前緣型面與所述主體部分的前緣型面的至少一部分相對應(yīng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的機翼，其特征在于，所述縫翼延伸部的所述前 緣型面與所述主體部分的所述前緣型面的至少一部分是鄰接的。
15. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的機翼，其特征在于，所述機翼還包括 發(fā)動機吊架，所述縫翼延伸部設(shè)置在最靠近所述發(fā)動機吊架的所述主體部分的 翼展端。
16. —種用在如權(quán)利要求1至15中任一項所述的飛機機翼上的前緣縫翼。
17. —種機翼，所述機翼的前部區(qū)域的至少一部分的形狀形成為可接納如 權(quán)利要求16所述的前緣縫翼并與所述前緣縫翼互補。
18. 如權(quán)利要求17所述的飛機機翼，其特征在于，所述機翼的所述前部 區(qū)域的所述部分包括第一和第二區(qū)域，所述第一和第二區(qū)域的形狀成為當所述 前緣縫翼安裝到所述機翼上時，所述第一區(qū)域與所述縫翼的所述主體部分互 補，且所述第二區(qū)域與所述縫翼延伸部互補，所述第二區(qū)域突出超過所述第一 區(qū)域。
19. 一種飛機，包括如權(quán)利要求1至15、 17、 18中任一項所述的飛機機翼。
全文摘要
一種飛機機翼(1)，包括前緣縫翼(5)，所述縫翼包括主體部分(7)和設(shè)置在主體部分(7)的翼展端的縫翼延伸部(9)?？p翼延伸部(9)的橫截面區(qū)域小于主體部分(7)的橫截面區(qū)域。因此，縫翼延伸部可提供縫翼的某些空氣動力學優(yōu)點，同時又可使其上安裝有縫翼(5)的機翼(1)的前緣的體積相對較大?？p翼延伸部的翼弦和厚度對弦之比可小于縫翼上的相當?shù)某叽纭?br> 文檔編號B64C3/50GK101389530SQ200780006789
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者D·多德, F·卡瑟蘭 申請人:空中客車英國有限公司