專利名稱：航空器的固定翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空器的固定翼。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的固定翼帶有不同幾何形狀及結(jié)構(gòu)尺寸的非平面翼尖裝置或翼尖形狀，從而改進(jìn)固定翼的空氣動力學(xué)效率。DE 10117721A1公開了一種延伸翼尖，其用于具有上表面和下表面以及前緣和后緣的機(jī)翼，所述延伸翼尖的幾何形狀為使得局部上反角(local dihedralangle)連續(xù)增大，前緣與后緣的后掠角穩(wěn)定增大，并且延伸翼尖的在與機(jī)翼連接的連接區(qū)和尖端之間的翼弦連續(xù)縮短，并且所述幾何形狀使得連接區(qū)域中的延伸翼尖與機(jī)翼基本上連續(xù)相切地連接。上述專利文獻(xiàn)提供了多種固定翼，其帶有主要用以減小空氣動力阻力的不同的翼形或翼尖小翼，從而增加空氣動力效率。翼尖形狀的界定可作為新固定翼或者整個(gè)航空器的設(shè)計(jì)過程的一部分，或者將現(xiàn)有的航空器改造成帶有此類翼尖形狀。后一種情況下，可使用另一種翼尖形狀的幾何形狀來代 替當(dāng)前翼尖形狀的幾何形狀。無論何種情況下，在設(shè)計(jì)翼尖形狀的時(shí)候，必須針對任何變化對氣動效率的提高進(jìn)行平衡，該變化通常是利用翼根彎矩以簡化方式表現(xiàn)出來的結(jié)構(gòu)性負(fù)載的增加以及隨之而來的所有與航空器重量有關(guān)的結(jié)果。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方案和邊界條件，多種翼尖形狀的取值可產(chǎn)生不同的結(jié)果?，F(xiàn)有技術(shù)中有所謂的翼尖刀(WTF，wing tip fence)，其包括兩個(gè)差不多尺寸的組件，并且沿幾乎與機(jī)翼垂直的方向向上和向下延伸。為了使得機(jī)翼上的流動品質(zhì)為最優(yōu)，翼尖的形狀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)為，主翼的翼尖形狀所處的外端與翼尖形狀之間的后掠角與上反角有連續(xù)的平滑過渡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供帶有這樣適配部的固定翼，S卩，所述適配部相應(yīng)地可容納翼尖裝置，可調(diào)整所述翼尖裝置的尺寸或其他幾何或空氣動力學(xué)特性，以使得航空器具有較寬的性能范圍。本發(fā)明的另一目的是提供帶有這樣適配部的固定翼，S卩，所述適配部可使得一種航空器類型的變形種類，例如一種航空器類型的貨運(yùn)或客運(yùn)變種航空器的空氣動力學(xué)性能得以改進(jìn)。本發(fā)明的再一目的為提供適配部及帶有該適配部的固定翼，其通過用于增進(jìn)固定翼和航空器的空氣動力學(xué)特性的翼尖裝置對不同尺寸及/或性能范圍的固定翼航空器進(jìn)行改造。這一目的由權(quán)利要求1中的特征達(dá)成。其附屬權(quán)利要求描述了其他實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明，固定翼具有翼盒，所述翼盒帶有翼盒主區(qū)，所述翼盒主區(qū)沿翼展方向延伸覆蓋所述固定翼的主要部分。所述翼盒主區(qū)包括固定翼的主翼的支撐結(jié)構(gòu)。翼盒主區(qū)具有翼盒適配段，其形成所述翼盒的就從翼根觀察而言的外端區(qū)域，并且構(gòu)成所述固定翼的適配段的支撐結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，所述固定翼包括與多種翼尖裝置或翼尖小翼附接的翼盒適配段或適配段，并且其自身具有經(jīng)優(yōu)化(即使是次優(yōu))的空氣動力學(xué)特性。為了利用根據(jù)諸如US 5348253，WO 247979A3 或 WO 2008/061739A1 之類的現(xiàn)有翼尖裝置來達(dá)成業(yè)界需要的空氣動力學(xué)效果，所述現(xiàn)有翼尖裝置具有曲面的內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域，所述內(nèi)區(qū)域包括到主翼的過渡，并且所述外區(qū)域盡可能地延伸，即，在翼尖裝置翼展上方觀察，上反角的變化較小。實(shí)現(xiàn)的結(jié)果是，可達(dá)成相對于翼尖裝置的尺寸或翼展，即，相對于主翼的主要部分的縱向延伸，翼上的翼尖裝置的最大可能結(jié)構(gòu)高度。因此，對現(xiàn)有的機(jī)翼集成此類非常具體的翼尖裝置實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，以使它們沿沿翼展方向觀察而言的、固定翼的主要部分與翼尖裝置的外區(qū)域之間的過渡區(qū)域中的機(jī)翼主區(qū)域開始的過渡段的上反角有較大的變化，從而使得翼尖裝置相對于主翼的就從翼厚度方向觀察而言的外端具有較大的結(jié)構(gòu)上的高度，同時(shí)僅使得翼尖裝置的端部區(qū)域中的上反角的變化較小。翼尖裝置的設(shè)計(jì)和配置過程中，由于翼尖裝置通常在配置步驟中獨(dú)立進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)有技術(shù)要求將翼尖裝置的配置開發(fā)、測試、及優(yōu)化為盡可能地是平的或幾乎是平的。在此所稱的“盡可能地是平的或幾乎是平的”系指各翼尖裝置的上反角僅少有變化，如，沿翼展方向觀察至多僅有約15度。這對較小和較大的翼尖形狀都適用。與現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)形式相反，根據(jù)本發(fā)明的固定翼具有形成固定翼的翼尖裝置或主翼尖裝置的適配段，其上反角僅少有變化。由此，主翼尖裝置的上反角連續(xù)增大20 45度。這樣，主翼尖裝置件在翼盒主段到主翼尖裝置的翼盒段的最外翼肋之間延伸。根據(jù)本發(fā)明的固定翼設(shè)計(jì)為，可將使得航空器的空氣動力學(xué)特性優(yōu)化的翼尖裝置放置在主翼尖裝置上。因此，主翼尖裝置就此而言相等于帶有翼盒適配段的適配段，其上附接有對主翼或翼的主要區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化的翼尖裝置。由于根據(jù)本發(fā)明的主翼尖裝置設(shè)計(jì)為，可將有優(yōu)化作用的翼尖裝置附接至主翼尖裝置，以對整體固定翼的空氣動力學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化，例如，對于某一航空器形態(tài)，帶有主翼尖裝置或適配段的固定翼因此具有次優(yōu)的空氣動力學(xué)特性。根據(jù)本發(fā)明對過渡區(qū)域進(jìn)行配置使得固定翼特別適用于在跨音速范圍內(nèi)適用。根據(jù)本發(fā)明，翼盒適配段可將根據(jù)變形航空器或特定應(yīng)用范圍進(jìn)行優(yōu)化的翼尖裝置固定其上。本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，多種翼尖裝置可固定至各個(gè)根據(jù)本發(fā)明的翼盒適配段。根據(jù)后者，可通過用特別適用于某一特定應(yīng)用的相應(yīng)翼尖裝置替換已經(jīng)附接至固定翼的翼尖裝置，來對用于該特定應(yīng)用的固定翼進(jìn)行優(yōu)化，從而為此僅需對固定翼稍作改裝或無需改裝。由于翼盒適配段的端部區(qū)域適于附接根據(jù)本發(fā)明的各種形狀和尺寸的翼尖裝置，因此所述固定翼也適于作為這樣的固定翼，即，盡管就空氣動力學(xué)而言只有次優(yōu)的設(shè)計(jì)，但仍然通過相應(yīng)地調(diào)整固定翼的設(shè)計(jì)允許在具體限制內(nèi)進(jìn)行空氣動力學(xué)的優(yōu)化。具體地，適配段的設(shè)計(jì)使得可安裝多種翼尖裝置。根據(jù)本發(fā)明，所述固定翼因此可在不帶有翼尖裝置的情況下進(jìn)行飛行，其中，所述固定翼仍然具有比現(xiàn)有平面固定翼更優(yōu)的空氣動力學(xué)性能。此外，其使得可以附接相對較長及擴(kuò)張的翼尖裝置，并且其尺寸可變。作為示例描述下列尺寸例如，相對于固定翼的一半翼展，翼尖裝置的高度例如可從用于小翼尖裝置的3%變化為用于極大翼尖裝置的11%。因此，根據(jù)本發(fā)明的翼尖裝置可實(shí)現(xiàn)為在主翼的外端固定至翼盒適配段的獨(dú)立部件，并藉此達(dá)成優(yōu)化的空氣動力學(xué)效率，例如，在客運(yùn)飛行中，如果需要的話，僅通過對需要的翼結(jié)構(gòu)作很小且經(jīng)濟(jì)上較有利的變化。根據(jù)本發(fā)明的適配裝置的特征可使得固定有翼尖裝置的固定翼以及帶有該固定翼的整個(gè)航空器的性能提高。根據(jù)本發(fā)明的適配裝置的配置可容納和集成入航行燈以及覆蓋航行燈的罩子。當(dāng)在改造過程中將適配裝置附接至機(jī)翼，本發(fā)明的適配裝置的實(shí)施例還可使得保持較低的額外結(jié)構(gòu)負(fù)載作用在所述機(jī)翼上，并且通過根據(jù)各不同應(yīng)用場合的情況相應(yīng)地調(diào)整本發(fā)明的設(shè)計(jì)，將所述額外結(jié)構(gòu)負(fù)載降低至可忽略不計(jì)的水平。這使得根據(jù)本發(fā)明的適配裝置特別適用于在需要的情況下通過對機(jī)翼作非常小的改動而對現(xiàn)有航空器的機(jī)翼進(jìn)行改造。具體地，本發(fā)明提供了一種航空器的固定翼，其包括延伸過一半翼展的主翼，所述主翼包括翼盒，所述翼盒包括沿所述主翼的翼展方向延伸的翼梁、沿所述翼展方向觀察依次排列的多個(gè)翼肋、及外皮，其中位于所述主翼的在其就從翼根觀察而言的最外翼肋處的翼弦為所述翼盒的一半翼展的5% 15%，并且其中所述翼盒包括翼盒主段和翼盒適配段，所述翼盒適配段形成就從翼根觀察而言所述翼盒的外端區(qū)域并且設(shè)計(jì)為固定翼尖裝置，其中所述翼盒適配段從所述翼盒主段的外翼肋延伸過所述翼盒的一半翼展的2% 10%而至所述翼盒適配段的外翼肋，所述翼盒適配段的外翼肋形成所述主翼的最外翼肋。根據(jù)本發(fā)明的固定翼的一個(gè)實(shí)施例在構(gòu)造的標(biāo)稱狀態(tài)下配置如下從所述翼盒主段的外翼肋到所述翼盒適配段的最外翼肋，所述翼盒適配段的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大至少10度。本發(fā)明中，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的前緣的局部后掠角至少增大5度。本發(fā)明的另一實(shí)施例，具體地，從所述翼盒主段的外翼肋到所述翼盒適配段的最外翼肋，所述翼盒適配段的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大10 60度。在可最有利地達(dá)成本發(fā)明技術(shù)效果的特殊示意性實(shí)施例中，所述固定翼設(shè)計(jì)為，從所述翼盒主段的外翼肋到所述翼盒適配段的最外翼肋，所述翼盒適配段的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大20 45度。作為代替或者除此之外，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的前緣的局部后掠增大10 45度。在可最有利地達(dá)成本發(fā)明技術(shù)效果的特殊示意性實(shí)施例中，所述固定翼設(shè)計(jì)為，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的前緣的局部后掠角增大10 35度。根據(jù)本發(fā)明，所述翼盒適配段的外端具有用于安裝翼尖裝置的連接裝置。具體地，所述連接裝置可設(shè)于所述翼盒適配段的外翼肋上。根據(jù)本發(fā)明，所述形成翼盒外端區(qū)域的翼盒適配段設(shè)計(jì)為安裝翼尖裝置，其中帶有內(nèi)翼肋的所述翼尖裝置固定至所述翼盒主段的外翼肋。這種情況下，所述連接裝置設(shè)計(jì)為位于就從翼根觀察而言的翼盒適配段的外端的主動鎖定部件，以主動地將要與所述翼盒適配段連接的翼尖裝置連接至所述翼盒適配段。此外，本發(fā)明中，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的后緣的局部后掠角至少增大5度。
本發(fā)明中，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的后緣的局部后掠角還可至多增大20度。在翼盒適配段的較佳實(shí)施例中，從所述翼盒主段的外翼肋到所述翼盒適配段的最外翼肋，所述翼盒適配段的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大超過20度，但不超過45度。在翼盒適配段的較佳實(shí)施例中，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的前緣的局部后掠角增大超過5度，但不超過35度。為了將所述翼盒適配段連接至所述翼盒主段，所述翼盒主段的就從翼根觀察而言的外端以及與其相鄰的所述翼盒適配段的內(nèi)端各自具有用于形成將所述翼盒適配段連接至所述翼盒主段的連接裝置。此處，為了形成所述連接裝置，所述連接裝置設(shè)計(jì)為，所述翼盒主段的外翼肋和所述翼盒適配段的內(nèi)翼肋各自具有孔(具體為鉆孔和/或槽)用于容納可將翼盒適配段連接至所述翼盒主段的連接組件，并且設(shè)置連接組件以將所述外翼肋固定至所述內(nèi)翼肋以將所述翼盒主段連接至所述翼盒適配段。此外，所述連接裝置設(shè)計(jì)為，可通過破壞所述連接組件而分離，或者可不進(jìn)行破壞而使得所述連接裝置分離。這些實(shí)施例中，所述翼盒適配段的內(nèi)翼肋和所述翼盒主段的外翼肋設(shè)計(jì)為，當(dāng)相互附接時(shí)，它們互相主動地嚙合。此外，本發(fā)明的固定翼中，所述翼盒適配段的從所述翼盒主段的外翼肋直到所述翼盒適配段的最外翼肋的區(qū)域中，所述固定翼的翼弦至少縮短至95%并且至多縮短至45%。本文所提出的用于描述本發(fā)明固定翼的參數(shù)值，例如，固定翼的前緣或后緣的上反角或局部后掠角的值，涉及處于構(gòu)造的標(biāo)稱狀態(tài)下的固定翼，因而涉及不作用有外部負(fù)載的所述固定翼。 本發(fā)明的其他方面中，固定翼設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的適配裝置。


下文將參考附圖描述本發(fā)明的示意性實(shí)施例，其中圖1為帶有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的翼尖裝置的航空器的立體示意圖；圖2為帶有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括翼適配段的固定翼的航空器的示意側(cè)視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的翼盒適配段和翼尖裝置的示意后視圖；圖4為固定翼第一實(shí)施例的示意俯視圖，其帶有根據(jù)本發(fā)明的翼尖適配段和由虛線表示的固定至其上的翼尖裝置；圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固定翼的帶有翼適配段的外部的分散圖；圖6a，6b，及6c分別為翼尖裝置W的多個(gè)實(shí)施例W1，W2，或W3的立體圖，其適于與帶有本發(fā)明翼適配段的固定翼連接；圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固定翼的俯視圖；圖8為圖7固定翼實(shí)施例的側(cè)視圖；及圖9為圖7固定翼實(shí)施例的后視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1的實(shí)施例所示，根據(jù)本發(fā)明通常形式的常規(guī)航空器F分別包括至少一個(gè)副翼5a或5b的兩個(gè)固定翼Ia和lb。圖1所不航空器的各固定翼Ia和Ib還包括作為高升力襟翼的三后緣提升單元3a和3b以及三前緣提升單元4a和4b。作為一種選擇，固定翼Ia和Ib分別可包括多個(gè)擾流板2a和2b。此外，航空器F包括帶有方向舵單元8和升降舵單元6的航空器尾部組件H，方向舵單元8具有方向舵9，升降舵單元6具有至少一個(gè)升降舵7。升降舵單元6可用作T形尾翼組(例如，如圖1所示)，或者可用作橫向尾翼組。根據(jù)本發(fā)明的航空器F的形狀也可不同于圖1所示的航空器F。例如，根據(jù)本發(fā)明的航空器也可為帶有高位翼(high set wings)的單翼機(jī),或者全翼(fullwing)航空器。所述航空器還可具有鴨翼來代替升降舵單元。圖1示出了與所述航空器相關(guān)的坐標(biāo)系KS-F，其包括航空器縱向軸X-F、航空器橫向軸Y-F、及航空器垂向軸Z-F。各固定翼Ia和Ib自身還設(shè)有固定翼坐標(biāo)系KS-T，其包括固定翼的翼展方向軸S-T，翼弦方向軸T-T、及厚度方向軸D-T(圖2)。固定翼坐標(biāo)系KS-T系局部坐標(biāo)系，并且其根據(jù)本發(fā)明的定義定向?yàn)?，局部固定翼翼弦方向FT沿航空器坐標(biāo)系KS-F的X方向或縱向方向與固定翼T的翼弦方向平行，并且固定翼T坐標(biāo)系KS-T的翼厚方向FD與航空器坐標(biāo)系KS-F的Z方向或航空器F的垂向軸Z的方向平行。根據(jù)本發(fā)明，固定翼T的局部坐標(biāo)系KS-T的這些軸的定向以及原點(diǎn)還可基于固定翼T各點(diǎn)上產(chǎn)生的最小橫截面來定義，其中局部坐標(biāo)系KS-T的原點(diǎn)系各橫截面的位于截面內(nèi)的質(zhì)心,并且局部固定翼翼厚方向FD以及局部固定翼翼弦方向FT位于各最小橫截面中。圖3、4、5及6a 6c示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)翼，其以就沿航空器縱向軸X-F觀察而言的右側(cè)固定翼Tl的形式表示。圖3、4、5及6a 6c還示出了航空器坐標(biāo)系KS-F和固定翼T的坐標(biāo)系KS-T。下文 針對右側(cè)固定翼Tl的描述也可類似地應(yīng)用于左側(cè)固定翼T2。根據(jù)本發(fā)明的固定翼T，或者其主翼M，S卩，不包括襟翼或其他翼的固定翼T，作為整體呈現(xiàn)出位于固定翼吸入側(cè)的上側(cè)SI以及位于固定翼T的壓力側(cè)(吸入側(cè)的相對側(cè))的下側(cè)S2，以及前緣EL與后緣ET，所述固定翼包括翼主區(qū)域10和翼適配段20。固定翼T包括翼盒K，形成固定翼流面的機(jī)翼外皮附在所述翼盒K上。翼盒K包括沿所述主翼的翼展方向延伸的翼梁H，以及多根沿翼弦方向T-T延伸的翼肋，若沿翼展方向觀察，所述多根翼肋中一根位于另一根翼肋之后。圖4所示的翼盒K設(shè)計(jì)為設(shè)有兩個(gè)翼梁H，例如，具體地，設(shè)有沿前緣EL延伸的前主翼梁Hl和沿后緣ET延伸的后主翼梁H2。若干根各自沿翼弦方向T-T延伸的翼肋R固定至主翼梁Hl和H2。例如，圖4中將翼肋標(biāo)為Rl，R2，R3，R4，&R5。主翼梁Hl和H2的實(shí)現(xiàn)方式可不同于圖4的實(shí)現(xiàn)方式，例如，主翼梁Hl和H2可包括若干個(gè)部件，若沿固定翼T的翼展方向S-T觀察，一個(gè)部件位于另一個(gè)部件之后。翼肋R的設(shè)計(jì)也可不同于圖4所圖示的設(shè)計(jì)。例如，翼肋不必在兩個(gè)外翼梁或主翼梁Hl和H2之間延伸，而是將固定翼T設(shè)計(jì)為翼肋在各相鄰兩個(gè)翼梁之間延伸。固定翼T的外皮固定至若干或所有固定翼翼梁及/或翼肋。根據(jù)本發(fā)明，翼盒K包括形成主翼段10的翼盒主區(qū)域或翼盒主段K10，以及翼盒適配段K20，翼盒適配段K20包括翼盒K的就從翼根觀察而言的外端區(qū)域并且形成翼適配段20。根據(jù)本發(fā)明，翼盒適配段Κ20設(shè)計(jì)為與翼尖裝置或翼尖小翼(winglet)W附接。為了進(jìn)行圖示，圖4中的虛線表示設(shè)于翼盒適配段Κ20外端處的翼尖裝置或翼尖小翼的輪廓。這些附圖中，可固定至翼盒適配段Κ20并且可與其分離的翼尖裝置W示出為，用于就沿飛行方向或與航空器的縱向軸X相反的方向觀察而言的右手側(cè)機(jī)翼。 根據(jù)本發(fā)明，翼盒適配段Κ20的外端尤其包括用于附接翼尖裝置W的連接裝置。翼盒適配段Κ20具有沿翼展方向S-T而言的第一內(nèi)端21和一外端22。翼盒適配段Κ20的外端22形成固定翼T的就從翼根觀察而言外側(cè)的翼展向端部。翼盒適配段Κ20所在的翼適配段20具有前緣23和后緣24，前緣23為整個(gè)固定翼T之前緣EL的一部分，后緣24為整個(gè)固定翼T之后緣ET的一部分。本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于使得翼尖裝置W與翼盒適配段Κ20連接的連接裝置形成在翼盒適配段Κ20的就從翼根觀察而言的最外翼肋R5上。本實(shí)施例的最外翼肋R5本身的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為，翼尖裝置W可附接至其上。此外，所述連接裝置根據(jù)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為，將就從翼根觀察的外端設(shè)計(jì)為主動鎖定部，以主動地將要與翼盒適配段Κ20連接的翼尖裝置W連接至翼盒適配段Κ20。因此，翼盒適配段Κ20的外翼肋R5和翼尖裝置W的內(nèi)翼肋根據(jù)本發(fā)明可設(shè)計(jì)為，當(dāng)翼盒適配段Κ20的外翼肋R5與翼尖裝置W的內(nèi)翼肋相互附接時(shí)，翼尖裝置W的內(nèi)翼肋和翼盒適配段Κ20的外翼肋R5主動地相互嚙合。這樣，翼盒適配段Κ20的外翼肋R5具有面向外或者面向要附接的翼尖裝置W的形狀表面。一般地，本發(fā)明中，翼盒主段KlO的就從翼根觀察而言的外端和與其相鄰的翼盒適配段Κ20的內(nèi)端各自具有連接裝置用于形成耦接裝置，以將翼盒適配段Κ20連接至翼盒主段Κ10。具體地，所述耦接裝置可實(shí)現(xiàn)為位于翼盒主段KlO外端的連接裝置，其中翼盒主段KlO的外翼肋以及翼盒適配 段Κ20的內(nèi)翼肋各自具有鉆孔及/槽，所述鉆孔及/槽用于容納將翼盒適配段連接至翼盒主段的連接元件。所述連接元件用于將外翼肋附接至內(nèi)翼肋，從而使得翼盒主段KlO與翼盒適配段Κ20連接。如圖4所示，翼盒適配段Κ20具有就從翼根觀察而言的最外翼肋R5、中心翼肋R4、及最內(nèi)翼肋R3。翼盒適配段Κ20可設(shè)計(jì)為連接至主翼的獨(dú)立組件?；蛘?，翼盒適配段Κ20可設(shè)計(jì)為與固定翼T 一體的組件，而不是獨(dú)立組件。圖4中，翼盒適配段Κ20設(shè)計(jì)為固定翼T的獨(dú)立組件，并且翼盒適配段Κ20的最內(nèi)翼肋R3與翼盒主段KlO的最外翼肋R2連接。此處，翼盒適配段Κ20的最內(nèi)翼肋R3和翼盒主段KlO的最外翼肋R2可直接接靠?；蛘撸砗羞m配段Κ20的最內(nèi)翼肋R3與翼盒主段KlO的最外翼肋R2可直接相互附接。根據(jù)本發(fā)明，形成翼盒外端區(qū)域的翼盒適配段Κ20尤其設(shè)計(jì)為與翼尖裝置W的附接。具體地，此處，帶有內(nèi)翼肋的翼盒適配段Κ20與翼盒主段KlO的外翼肋連接。本實(shí)施例中，將翼盒適配段Κ20連接至翼盒主段KlO的耦接裝置尤其可設(shè)計(jì)為，通過破壞連接組件而使得耦接裝置分離。或者，所述耦接裝置可設(shè)計(jì)為，設(shè)置耦接裝置而非破壞性地分離。翼盒適配段Κ20設(shè)計(jì)為這樣與翼尖裝置附接，即，使得翼盒適配段Κ20從翼盒主段KlO的外翼肋延伸并且過翼盒K的一半翼展的2% 10%直至形成主翼的最外翼肋的翼盒適配段Κ20的外翼肋。通過處于構(gòu)造的標(biāo)稱狀態(tài)(nominal state)下的本發(fā)明固定翼，翼盒適配段K20的參考各局部翼展方向的上反角，從翼盒主段KlO的外翼肋到翼盒適配段K20的最外翼肋連續(xù)增大至少10度。作為代替或者除此之外，根據(jù)本發(fā)明的固定翼可設(shè)計(jì)為，當(dāng)其處于標(biāo)稱狀態(tài)下，固定翼的前緣的局部后掠角在翼盒適配段K20的區(qū)域中增大至少5度。根據(jù)本發(fā)明的固定翼，其帶有設(shè)計(jì)用于與翼尖裝置連接的翼盒適配段，所述固定翼為此具有與翼尖裝置附接的連接裝置，因所述固定翼前緣的上反角及/或局部后掠角連續(xù)增大，從而使得所述固定翼能夠附接較寬范圍的翼尖裝置。對于根據(jù)本發(fā)明的要被附接的翼尖裝置W、Wl、W2、W3，翼尖裝置W、Wl、W2的局部上反角從內(nèi)端El到外端E2連續(xù)增大或減小。當(dāng)上反角增大時(shí)，翼尖裝置W、W1、W2或其第二端E2的方向朝上，當(dāng)上反角減小時(shí)，翼尖裝置W、W1、W2或其第二端E2的方向朝下。就本發(fā)明而言，從固定翼T開始的“頂”應(yīng)理解為離開固定翼T的頂側(cè)Tl的方向，或航空器坐標(biāo)系KS-F的正Z方向，或者固定翼坐標(biāo)系KS-T的正翼厚度方向。根據(jù)本發(fā)明固定翼的一個(gè)實(shí)施例中，從翼盒主段KlO的外翼肋直到翼盒適配段K20的最外翼肋，翼盒適配段K20的參考翼肋各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大，這一增大最少為10度，最大為60度。較佳實(shí)施例中，從翼盒主段KlO的外翼肋直到翼盒適配段K20的最外翼肋之間，翼盒適配段K20的參考翼肋各局部翼展方向的上反角為最小為20度，最大為45度。所述上反角或局部上反角可以本發(fā)明固定翼的沿縱向方向L延伸的第一基準(zhǔn)線作為參考，并且視需要可以附接至其上的翼尖裝置W作為參考。此處，所述局部上反角系所述第一基準(zhǔn)線的各上反角判定點(diǎn)上的切線與第二參考線或基準(zhǔn)線之間的夾角。所述第二基準(zhǔn)線具體可限定為，固定翼T或翼尖裝置W的橫截面的質(zhì)心的連接線，這些質(zhì)心位于航空器坐標(biāo)系KS-F的X-Z平面。所述第二基準(zhǔn)線具體可為平行于航空器坐標(biāo)系KS-F的Y軸延伸的線。所述第二基準(zhǔn)線亦可為機(jī)翼或其高升襟翼的前緣線或后緣線。根據(jù)本發(fā)明，具體地，縱向方向L具體可與所述基準(zhǔn)線相同?？v向方向L可為最小橫截面的質(zhì)心的連接線，各局部翼尖裝置厚度方向D-W和局部翼尖裝置翼弦方向T-W或局部固定翼厚度方向D-T和局部固定翼翼弦T-T位于這些最小橫剖面中。參考要固定至固定翼T的翼尖裝置W的局部坐標(biāo)系KS-W，以描述根據(jù)本發(fā)明的要固定至固定翼T的翼尖裝置W，所述局部坐標(biāo)系KS-W的定義類似于前述固定翼T的局部坐標(biāo)系KS-T，并且其在這樣的點(diǎn)上局部形成，即，所述點(diǎn)標(biāo)出翼尖裝置W的沿縱向方向L的進(jìn)展。翼尖裝置W的局部坐標(biāo)系KS-W具有局部翼尖裝置翼展方向軸S-W、局部翼尖裝置厚度方向軸D-W、及翼尖裝置翼弦方向軸T-W。所述坐標(biāo)系的定向可定義為與前述基于航空器坐標(biāo)系或者基于固定翼T的各點(diǎn)處出現(xiàn)的固定翼T最小橫截面的局部固定翼坐標(biāo)系KS-T類似。就固定翼T的其上設(shè)有翼尖裝置的翼展方向SW而言，翼尖裝置W具有形成翼尖裝置連接的內(nèi)端E1，以及形成翼尖的外端(意指適配段20的第二端E2)，并且使得固定翼T的長度沿翼展方向SW從固定翼T的最外端延長到翼尖裝置W固定處。翼尖裝置W具有各自在第一端El與第二端E2之間延伸的后緣W-ET和前緣W-EL。圖6a 6c示出了翼尖裝置W的多個(gè)實(shí)施例Wl、W2、W3，其適于與帶有翼適配段20的固定翼T連接。根據(jù)本發(fā)明的固定翼T特別適于其局部上反角從內(nèi)端El朝向外端E2連續(xù)增大(如圖6a 6c的實(shí)施例所示)或連續(xù)減小的翼尖裝置的附接。翼尖裝置W的一個(gè)示意性實(shí)施例中，翼尖裝置W的上側(cè)邊及/或下側(cè)邊在沿所有方向的相切或曲度上是連續(xù)的。特別實(shí)施例中，翼尖裝置W的上側(cè)邊及/或下側(cè)邊亦可在一或多個(gè)位置形成折點(diǎn)(kink),這樣,所述上側(cè)邊及/或下側(cè)邊至少在給定點(diǎn)上是連續(xù)的。根據(jù)本發(fā)明的固定翼的示意性實(shí)施例中，較之位于翼盒主段KlO的外翼肋位置處的固定翼翼弦，在翼盒適配段K20的從翼盒主段KlO的外翼肋到翼盒適配段K20的最外翼肋之間的區(qū)域中的固定翼T的翼弦至少減小為95%，至多減少為45%。本實(shí)施例的固定翼T特別有利于與如圖6c的翼尖裝置W3所示的翼尖裝置W附接，隨著翼尖裝置W3從其內(nèi)端El進(jìn)展至外端E2 (或至少進(jìn)展到外端E2之前的距離或區(qū)域)，翼尖裝置W3的后緣W-ET的局部后掠角(“后緣后掠”)和前緣W-EL的局部后掠角(“前緣后掠”)連續(xù)增大。所述外端E2之前的距離或區(qū)域系指局部區(qū)域B3，基本上最多覆蓋翼尖裝置W、W1、W2、W3的沿縱向方向L的長度的8%。例如，前緣W-EL的后掠角還可在局部區(qū)域B3中逐漸變小。然而，本發(fā)明的其他實(shí)施例還可不設(shè)置區(qū)域B3。要附接至固定翼的翼尖裝置W可設(shè)計(jì)為，與翼盒適配段共同形成帶有前緣的固定翼，所述前緣包括兩個(gè)中間點(diǎn)WPl和WP2,所述中間點(diǎn)代表所述前緣的路徑點(diǎn)(way points)(圖6a和6b ;翼尖裝置Wl和W2)。中間點(diǎn)WPl和WP2能夠?qū)⒁砑庋b置W分為兩個(gè)翼展區(qū)BI，B2 (可能包括B3)，其中各區(qū)域的界面可定義為沿航空器坐標(biāo)系KS-F的X-Z或者沿局部翼尖裝置翼弦方向T-E的局部翼尖裝置厚度方向D-W行進(jìn)。翼適配段20位于翼適配段20的第一端21與第一路徑點(diǎn)WPl之間，第一區(qū)域BI位于第一路徑點(diǎn)WPl與第二路徑點(diǎn)WP2之間，且第二區(qū)域B2位于第二路徑點(diǎn)WP2與翼尖裝置Wl或W2的第二端E2之間。第一路徑點(diǎn)WPl的位置可設(shè)于翼適配段20的外端或第二端22處(圖6a，6b)，或者遠(yuǎn)離第二端22。本發(fā)明的關(guān)于翼尖裝置Wl或W2的前緣的進(jìn)展的特征，尤其是第三區(qū)域B3中后掠角的變化，使得利用根據(jù)本發(fā)明的翼適配端20能夠?qū)ψ鳛檎w的翼尖裝置W的構(gòu)造的變化產(chǎn)生影響，從而可對固定翼T和航空器F的可達(dá)成空氣動力效果進(jìn)行影響。根據(jù)本發(fā)明的固定翼T的形狀可在造成較小結(jié)構(gòu)上影響的情況下使得翼尖裝置W實(shí)現(xiàn)空氣動力高效的幾何形狀。除了幾何扭轉(zhuǎn)度和彎曲度的常規(guī)設(shè)計(jì)參數(shù)，局部輪廓翼弦的沿翼尖裝置或翼盒適配段20的內(nèi)區(qū)域翼展方向的顯著縮短也會達(dá)成這一效果。較之現(xiàn)有的前緣后掠角連續(xù)增大的翼尖形狀，因前緣W-EL的局部后掠角發(fā)生兩次變化，根據(jù)本發(fā)明的翼尖裝置Wl和W2的沿翼展方向的延伸可顯著擴(kuò)展。從而，可通過翼展效應(yīng)和潤濕表面的減小，而獲得與誘導(dǎo)阻和翼型阻力有關(guān)的空氣動力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，較之現(xiàn)有的解決方案，本發(fā)明的翼尖裝置Wl和W2的幾何形式使得機(jī)翼F上的結(jié)構(gòu)性負(fù)載較小，同時(shí)保持同樣的空氣動力效率。另一方面，若通過在本發(fā)明的翼尖裝置W上附加的幾何高度及/或翼展方向的擴(kuò)展對結(jié)構(gòu)上優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行平衡，盡管潤濕表面較大，但經(jīng)調(diào)整的空氣動力學(xué)負(fù)載分布可達(dá)成比公知翼尖裝置更大的總阻力增益?？蓪⒁砑庋b置W直接固定至固定翼T。在此情況下，固定翼T和翼尖裝置W的接靠表面或接靠線可形成邊緣線或折點(diǎn)。尤其是本發(fā)明的一個(gè)方面，沿局部翼尖裝置翼弦方向T-W的翼尖裝置翼弦和沿局部翼尖裝置厚度方向D-W的翼尖裝置厚度沿著翼尖裝置縱向方向L連續(xù)減小。根據(jù)本發(fā)明，基本量的“連續(xù)”減小或“連續(xù)”增大應(yīng)理解為該基本量(即，前述例子中的翼尖厚度)沿各相關(guān)基準(zhǔn)線單調(diào)增大或減小。參數(shù)增大或減小的進(jìn)展亦可形成折點(diǎn)。為此，根據(jù)本發(fā)明的固定翼可配置為，固定翼T之前緣的局部后掠角在翼盒適配段K20的區(qū)域中至多增大45度。作為代替或除此之外，固定翼T之后緣的局部后掠角在翼盒適配段K20的區(qū)域中至少增大5度。作為代替或除此之外，固定翼T之后緣的局部后掠角在翼盒適配段K20的區(qū)域中至多增大20度。根據(jù)本發(fā)明的翼尖裝置W特別適于對現(xiàn)存的航空器進(jìn)行改造或重新裝配，可在對固定翼T不進(jìn)行任何或僅稍作結(jié)構(gòu)變化的情況下改進(jìn)空氣動力學(xué)性能。圖7、8、及9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固定翼的多個(gè)立體圖，其中所示固定翼的適配段20的上反角和前緣角增大了約30度。此外，適配段20的外翼肋處的翼弦測為翼盒的外緣上的翼弦的約49%。
權(quán)利要求
1.一種航空器翼，其包括延伸過一半翼展的主翼， 其中所述主翼(M)的在其就從翼根觀察而言的最外翼肋(R5)處的翼弦為所述主翼(M)的一半翼展的5% 15%, 其中所述主翼(M)包括翼主區(qū)域(10)和翼適配段(20)，所述翼適配段(20)形成就從翼根觀察而言所述主翼(M)的外端區(qū)域并且設(shè)計(jì)為固定翼尖裝置(W1，W2，W3)， 其中所述翼適配段(20)從所述翼主區(qū)域(10)的外翼肋(R3)延伸過所述主翼(M)的一半翼展的2% 10%而至所述翼適配段(20)的外翼肋(R5)，所述翼適配段(20)的外翼肋(R5)形成所述主翼(M)的最外翼肋(R5)， 其特征在于，從所述翼主區(qū)域(10)的外翼肋(R3)到所述翼適配段(20)的最外翼肋(R5)，所述翼適配段(20)的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大10 60度。
2.如權(quán)利要求1所述的翼，其特征在于，所述翼適配段(20)為所述主翼(M)的一體形成部分。
3.如權(quán)利要求1所述的翼，其特征在于，所述翼適配段(20)為附接至所述主翼(M)的獨(dú)立部分。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的翼，其特征在于，所述主翼(M)包括翼盒(K)，所述翼盒(K)包括沿所述主翼(M)的翼展方向延伸的翼梁、沿所述翼展方向觀察依次排列的多個(gè)翼肋(R1, R2，R3，R4，R5)、及外皮， 其中所述主翼(M)的位于在其就從翼根觀察而言的最外翼肋(R5)處的翼弦為所述翼盒(K)的一半翼展的5% 15%, 其中，所述翼盒(K)包括翼盒主段(KlO)和翼盒適配段(K20)，所述翼盒適配段(K20)形成就從翼根觀察而言所述翼盒(K)的外端區(qū)域并且設(shè)計(jì)為固定翼尖裝置(W1，W2，W3)， 其中所述翼盒適配段(K20)從所述翼盒主段(KlO)的外翼肋(R2)延伸過所述翼盒(K)的一半翼展的2% 10%而至所述翼盒適配段(K20)的外翼肋(R5)，所述翼盒適配段(K20)的外翼肋(R5)形成所述主翼的最外翼肋(R5)， 其特征在于，從所述翼盒主段(KlO)的外翼肋(R2)到所述翼盒適配段的最外翼肋(R5)，所述翼盒適配段(K20)的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大10 60度。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，處于構(gòu)造的標(biāo)稱狀態(tài)下的所述固定翼的前緣的局部后掠角增大10 45度。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，所述翼盒適配段(K20)的外端具有用于固定翼尖裝置的連接裝置。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，形成翼盒外段區(qū)域的翼盒適配段設(shè)計(jì)為與翼尖裝置附接，其中帶有內(nèi)翼肋的所述翼尖裝置連接至所述翼盒主段(Kio)的外翼肋。
8.如權(quán)利要求6或7所述的固定翼，其特征在于，所述連接裝置設(shè)計(jì)為位于就從翼根觀察而言的所述外端上的主動鎖定部件，以主動地將要與所述翼盒適配段連接的翼尖裝置連接至所述翼盒適配段。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的前緣的局部后掠角至多增大45度。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的后緣的局部后掠角至多增大5度。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，在所述翼盒適配段的區(qū)域中，所述固定翼的后緣的局部后掠角至多增大20度。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，所述翼盒主段(KlO)的就從翼根觀察而言的外端以及與其相鄰的所述翼盒適配段(K20)的內(nèi)端各自具有將所述翼盒適配段連接至所述翼盒主段(KlO)的連接裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的固定翼，其特征在于，為了形成所述連接裝置，耦接裝置設(shè)計(jì)為，所述翼盒主段(Kio)的外翼肋和所述翼盒適配段的內(nèi)翼肋各自具有鉆孔，并且設(shè)置連接組件以將所述外翼肋固定至所述內(nèi)翼肋以將所述翼盒主段(Kio)與所述翼盒適配段耦接。
14.如權(quán)利要求13所述的固定翼，其特征在于，所述耦接裝置設(shè)計(jì)為，可通過破壞所述連接組件而分離。
15.如權(quán)利要求13所述的固定翼，其特征在于，所述連接設(shè)計(jì)為，可不進(jìn)行破壞而使得所述耦接裝置分離。
16.如權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的固定翼,其特征在于,所述翼盒適配段的內(nèi)翼肋和所述翼盒主段(KlO)的外翼肋設(shè)計(jì)為，當(dāng)相互固定時(shí)，它們互相主動地嚙合和結(jié)合。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固定翼，其特征在于，所述翼盒適配段的從所述翼盒主段(KlO)的外翼肋直到所述翼盒適配段的最外翼肋的區(qū)域中，所述固定翼的翼弦至少縮短至95 %并且至多縮短至45 %。
全文摘要
一種航空器的固定翼，其包括延伸過一半翼展的主翼，所述主翼帶有翼盒，所述翼盒包括沿所述主翼的翼展方向延伸的翼梁、沿所述翼展方向觀察其中一個(gè)位于另一個(gè)之后的多個(gè)翼肋、及外皮。所述翼盒包括翼盒主段(K10)和翼盒適配段(20)，所述翼盒適配段形成就從翼根觀察而言所述翼盒的外端區(qū)域并且設(shè)計(jì)為固定翼尖裝置(W)。在其構(gòu)造的標(biāo)稱狀態(tài)下，從所述翼盒主段(K10)的外翼肋(R3)到所述翼盒適配段(K20)的最外翼肋(R5)，所述翼盒適配段(K20)的參考各局部翼展方向的上反角連續(xù)增大至多60度。
文檔編號B64C23/06GK103068674SQ201080067356
公開日2013年4月24日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者格爾德·海勒, 亞歷山大·布斯切爾, 弗蘭克·蘇利奇, 湯姆·吉布森, 邁克爾·卡溫, 斯蒂芬·鮑威爾 申請人:空中客車運(yùn)作有限責(zé)任公司, 空客運(yùn)作有限公司