本公開涉及包括可移動機翼梢部的飛行器機翼。本公開還涉及包括具有可移動機翼梢部的機翼的飛行器、用于在這種飛行器機翼中使用的機翼梢部、以及減少氣動彈性顫振的方法。

背景技術(shù)：

1、已知具有可移動機翼梢部的飛行器。機翼梢部可以從飛行構(gòu)型移動至載荷減緩構(gòu)型，在飛行構(gòu)型中，機翼梢部有助于機翼產(chǎn)生的升力，而且也有助于機翼在機翼梢部內(nèi)側(cè)所經(jīng)受的力，在載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部不會有助于機翼在機翼梢部內(nèi)側(cè)所經(jīng)受的載荷。機翼梢部通常響應(yīng)于例如由陣風(fēng)或特定的飛行器操縱所引起的高載荷事件而移動至載荷減緩構(gòu)型。在某些情況下，這樣的機翼梢部可能經(jīng)歷顫振，這是不希望的。

2、wo2017118832和gb2546246公開了一種其中機翼梢部能夠在這種飛行構(gòu)型與載荷減緩構(gòu)型之間移動的裝置。通過設(shè)置偏置構(gòu)件、阻尼器或者選擇合適的鉸接取向來減輕顫振。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用這些方法來減輕顫振具有一些缺點。例如，彈簧和阻尼器可能會限制機翼梢部自由旋轉(zhuǎn)的能力，并且鉸接取向在設(shè)計階段中被確定并因此一旦其已經(jīng)被設(shè)定就難以及時地進(jìn)行調(diào)整。

3、gb2584668也公開了一種其中機翼梢部能夠在這種飛行構(gòu)型與載荷減緩構(gòu)型之間移動的裝置。在這種情況下，通過設(shè)置平衡質(zhì)量件來增加機翼梢部的極慣性矩以減輕顫振。

4、本發(fā)明可以解決上述問題。替代性地或附加地，本發(fā)明試圖提供一種具有可移動機翼梢部的改進(jìn)的飛行器機翼。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種飛行器機翼，該機翼包括：固定機翼；以及機翼梢部，該機翼梢部安裝在固定機翼的端部處；其中，機翼梢部能夠相對于固定機翼繞鉸接軸線旋轉(zhuǎn)，機翼能夠在以下兩者之間操作：(i)用于在飛行期間使用的飛行構(gòu)型，在飛行構(gòu)型中，機翼梢部形成固定機翼的延伸部；以及(ii)在飛行期間用于載荷減緩的載荷減緩構(gòu)型，在載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部被允許在飛行期間施加于機翼梢部上的空氣動力學(xué)力的作用下繞鉸接軸線朝向平衡位置旋轉(zhuǎn)，使得機翼上的載荷減小。固定機翼的端部限定機翼平面，并且在飛行構(gòu)型中，機翼梢部在機翼平面下方延伸，使得機翼梢部的重心位于機翼平面下方。

2、在載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部的平衡位置——另外稱為滑行角度——可以相對于固定機翼以非零角度布置。在一些飛行場景中，已經(jīng)觀察到可能存在相對較早發(fā)生的顫振，這是不希望的?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，通過減小相對角度的大小，機翼梢部相對于固定機翼的重心降低，由此降低顫振發(fā)生的可能性(即增加顫振速度)。因此，本發(fā)明的各方面認(rèn)識到，可以有益的是設(shè)置有下述機翼梢部：該機翼梢部向下傾斜，由此降低重心并減少顫振發(fā)生的可能性。

3、除非另有說明，滑行角度是直接穿過鉸接軸線(即緊鄰鉸接軸線)被測量的。例如，滑行角度可以在機翼平面與包含機翼梢部根部的平面之間進(jìn)行測量。包含機翼梢部根部的平面可以包含機翼梢部根部的根部弦線。替代性地或附加地，包含機翼梢部根部的平面可以包含機翼梢部的第二弦線，該第二弦線位于根部外側(cè)的沿著機翼梢部的翼展的一距離處。第二弦線可以可選地位于沿著機翼梢部的長度的至少1％處、可選地至少5％處、可選地至少15％處。典型地，機翼梢部的長度是沿著1/4弦線測量的。

4、固定機翼的端部限定機翼平面。將理解的是，機翼平面因此可以保持固定機翼的與固定機翼的端部接近的一部分的上反角或下反角。因此，在本發(fā)明的各實施方式中，與機翼梢部僅是固定機翼的在鉸接軸線外側(cè)的平面內(nèi)延伸部的情況相比，該機翼梢部可以有效地具有較低的重心。機翼平面可以包含固定機翼的端部處的梢部弦線。替代性地或附加地，機翼平面可以包含固定機翼的第二弦線，該第二弦線位于固定機翼端部內(nèi)側(cè)的沿著固定機翼的翼展的一距離處。第二弦線可以可選地位于沿著固定機翼的長度的至少1％處、可選地至少5％處、可選地至少15％處、可選地至少25％處。在一些實施方式中，例如，在固定機翼通常是平面的情況下，第二位置可以是固定機翼的長度的至少50％并且可選地是100％。典型地，固定機翼的長度是沿著1/4弦線測量的。

5、機翼平面可以在固定機翼的端部處與固定機翼的頂表面或底表面基本平行。更優(yōu)選地，機翼平面包含固定機翼的弦線。機翼梢部的重心可以與機翼平面豎向向下間隔可選地至少0.05m、可選地至少0.1m、可選地至少0.5m、可選地至少1m、以及可選地至少2m。該間距可以從與機翼梢部的重心豎向?qū)?zhǔn)的位置進(jìn)行測量。

6、固定機翼可以具有上部表面和下部表面，并且機翼梢部可以具有上部表面和下部表面。在飛行構(gòu)型中，機翼梢部的上部表面和下部表面可以是固定機翼的上部表面和下部表面的延續(xù)部。在飛行構(gòu)型中，機翼梢部的后緣可以是固定機翼的后緣的延續(xù)部。機翼梢部的前緣可以是固定機翼的前緣的延續(xù)部。從固定機翼至機翼梢部可以具有平滑的過渡部。將理解的是，即使當(dāng)機翼的形狀使得在固定機翼與機翼梢部之間的接合處存在掃掠或扭轉(zhuǎn)的變化時，也可以存在平滑的過渡部。固定機翼與機翼梢部之間的接合處可能沒有間斷部。機翼梢部在機翼處于飛行構(gòu)型時的位置可以稱為機翼梢部的飛行位置。

7、在載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部可以相對于固定機翼移動，使得機翼梢部的上部表面和下部表面中的至少一者移動遠(yuǎn)離固定機翼的相應(yīng)表面。

8、在載荷減緩構(gòu)型中，可以沒有彎矩從機翼梢部傳遞至固定機翼。例如，當(dāng)機翼經(jīng)歷諸如強風(fēng)或特定的飛行器操縱之類的飛行狀況時，機翼能夠操作成進(jìn)入載荷減緩構(gòu)型中，如果機翼沒有處于載荷減緩構(gòu)型，強風(fēng)或特定的飛行器操縱則可能在機翼梢部上施加大升力，該大升力將導(dǎo)致相應(yīng)大的彎矩被傳遞至固定機翼。

9、根據(jù)本發(fā)明的各方面，機翼梢部在機翼平面下方的延伸部可以以多種替代布置或補充布置來實現(xiàn)，這將如下所述。這些布置試圖使顫振發(fā)生時的空速增加。

10、在飛行構(gòu)型中，機翼梢部的一部分可以相對于機翼平面繞鷗軸線向下呈鷗形。

11、以這種方式，機翼梢部的重心可以由于機翼梢部的幾何形狀而降低。技術(shù)人員將熟悉機翼的“鷗形化”(也稱為“鷗形”機翼或類似機翼)。將理解的是，向下呈鷗形意味著相對于機翼平面向下傾斜。換句話說，鷗形化在飛行構(gòu)型中被限定時可以通過下述方式來呈現(xiàn)：機翼梢部的一部分或全部相對于固定機翼呈現(xiàn)下反角。鷗形部可以在5度與20度之間、例如在7.5度與12.5度之間、例如在9度與11度之間、例如大約10度。鷗形機翼梢部還可以有利于減小機翼的上反角效應(yīng)、另外被為clβ，其可以限定為所產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩量與側(cè)滑量成比例。這對于較高展弦比——展弦比即機翼翼展與其平均翼弦的比——的機翼可能更有利。

12、在飛行構(gòu)型中以下反角向下呈鷗形的機翼梢部仍可以在載荷減緩構(gòu)型中相對于固定機翼呈現(xiàn)上反角(由于機翼梢部在飛行期間施加于機翼梢部上的空氣動力學(xué)力的作用下相對于固定機翼繞鉸接軸線向上旋轉(zhuǎn))。

13、鉸接軸線優(yōu)選地定向成不平行于飛行器的縱向軸線。鉸接軸線優(yōu)選地定向成不平行于飛行方向的線。鉸接軸線優(yōu)選地定向成使得鉸接軸線在后緣區(qū)域中于鉸接軸線在前緣區(qū)域中與機翼相交的位置的內(nèi)側(cè)與機翼相交。在實施方式中，鉸接軸線可以與機翼的后緣和/或前緣相交(例如當(dāng)從上方觀察時)。

14、鷗軸線優(yōu)選地定向成不平行于飛行器的縱向軸線。鷗軸線優(yōu)選地定向成不平行于飛行方向的線。鷗軸線優(yōu)選地定向成使得鷗軸線在后緣區(qū)域中于鷗軸線在前緣區(qū)域中與機翼相交的位置的內(nèi)側(cè)與機翼相交。在實施方式中，鷗軸線可以與機翼的后緣和/或前緣相交(例如當(dāng)從上方觀察時)。

15、鉸接軸線可以位于豎向的第一平面中，其中，第一平面與機翼的后緣和機翼的前緣相交。優(yōu)選地，鉸接軸線定向成使得第一平面在第一平面與機翼的前緣相交的位置的內(nèi)側(cè)與機翼的后緣相交。

16、鷗軸線可以位于豎向的第一平面中，其中，第一平面與機翼的后緣和機翼的前緣相交。優(yōu)選地，鷗軸線定向成使得第一平面在第一平面與機翼的前緣相交的位置的內(nèi)側(cè)與機翼的后緣相交。

17、鉸接軸線優(yōu)選地定向成使得機翼梢部的平均迎角在機翼梢部繞鉸接軸線旋轉(zhuǎn)時改變。更優(yōu)選地，鉸接軸線定向成使得機翼梢部的平均迎角隨著機翼梢部旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離飛行構(gòu)型而減小。

18、鉸接軸線可以定向成基本垂直于機翼的掃掠平均翼弦軸線。掃掠平均翼弦軸線可以平行于機翼盒的縱向方向。鉸接軸線的取向可以被選定成使得機翼上的氣流于機翼梢部區(qū)域中的方向在飛行期間保持不平行于鉸接軸線。鉸接軸線的取向可以被選定成使得對于機翼梢部的給定方向，盡管飛行器偏航，氣流方向仍然入射在機翼梢部的同一側(cè)上。

19、鉸接軸線與飛行器的縱向軸線之間的角度可以稱為“展開角度”。展開角度可以在10度與20度之間。示例展開角度是17度。展開的旋轉(zhuǎn)軸線可以指機翼梢部的與飛行器的縱向軸線不平行的旋轉(zhuǎn)軸線。

20、機翼梢部繞鉸接軸線的旋轉(zhuǎn)可以稱為機翼梢部的翻折。鉸接軸線可以是翻折軸線。

21、鷗軸線可以平行于鉸接軸線，并且更優(yōu)選地與鉸接軸線同軸。

22、在飛行構(gòu)型中，機翼梢部可以相對于固定機翼的端部呈現(xiàn)出機頭向下扭轉(zhuǎn)。這種布置可以在下述布置結(jié)構(gòu)中特別有利：在該布置結(jié)構(gòu)中，鷗軸線平行于鉸接軸線或者更優(yōu)選地與鉸接軸線同軸，并且在該布置結(jié)構(gòu)中，鉸接軸線定向成使得機翼梢部的平均迎角隨著機翼梢部向上旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離飛行構(gòu)型而減小。呈現(xiàn)機頭向下扭轉(zhuǎn)的機翼梢部可以相對于固定機翼呈現(xiàn)減小的攻角，由此導(dǎo)致升力損失。這種升力損失可以通過機翼梢部相對于機翼平面向下呈鷗形來彌補。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，機頭向下扭轉(zhuǎn)的大小和鷗形部的大小是互補的，使得相對于沒有鷗形部和扭轉(zhuǎn)的布置，升力基本上沒有凈變化。機頭向下扭轉(zhuǎn)可以是幾何扭轉(zhuǎn)。機翼梢部的機頭向下扭轉(zhuǎn)可以在1度與5度之間、例如在2度與3度之間、例如2.5度。在一些實施方式中，機頭向下扭轉(zhuǎn)可以是氣動扭轉(zhuǎn)而不是幾何扭轉(zhuǎn)。

23、在這種布置中，機翼梢部在載荷減緩構(gòu)型中傾向于呈現(xiàn)較低的滑行角度/平衡位置(與非鷗形/非扭轉(zhuǎn)的機翼梢部相比)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種滑行角度的減小與顫振速度的增加有關(guān)。在一些實施方式中，機頭向下扭轉(zhuǎn)可以在鉸接軸線處引入，并且在機翼梢部的一部分或全部上延伸。在其他實施方式中，機頭向下扭轉(zhuǎn)可以緊靠鉸接軸線的外側(cè)引入，并在機翼梢部的一部分或大部分上延伸。緊靠鉸接軸線的外側(cè)(但不在鉸接軸線處)引入機頭向下扭轉(zhuǎn)可能是有益的，因為由此產(chǎn)生的幾何形狀傾向于意味著需要更大的空氣動力學(xué)力來將機翼梢部移動至高滑行角度、比如大于70度、或者甚至高達(dá)90度。這可以減少用于防止運動超過高滑行角度的任何止動件上的載荷，并且因此減小所述任何止動件的尺寸。在一些實施方式中，鷗軸線可以位于鉸接軸線的外側(cè)。

24、使機翼梢部圍繞位于鉸接軸線外側(cè)的鷗軸線呈鷗形可以有利于在鄰近鉸接軸線的區(qū)域中使機翼梢部的結(jié)構(gòu)簡化。

25、鷗軸線可以平行于鉸接軸線。在一些實施方式中，鷗軸線可以平行于飛行線。鷗軸線的取向可以取決于鷗軸線的位置。例如，一旦已經(jīng)決定將鷗軸線定位在鉸接軸線的外側(cè)，那么將鷗軸線定向成平行于飛行線往往是有益的，因為鷗形部的大小已經(jīng)變得獨立于直接穿過鉸接軸線被測量的滑行角度。

26、機翼梢部可以基本上在鷗軸線處呈現(xiàn)出傾斜度的突然變化。將機翼梢部在鷗軸線處翻折可以簡化機翼梢部的結(jié)構(gòu)。

27、機翼梢部可以是彎曲的。將機翼梢部彎曲可以允許更好地控制機翼梢部的翼展上的鷗形化程度。將機翼梢部彎曲可以減少或避免對機翼梢部上的接頭的要求。機翼梢部的彎曲優(yōu)選在機翼平面之外的方向上，例如為機翼梢部的下反角的彎曲。

28、機翼梢部可以包括下行翼。在機翼梢部處于飛行構(gòu)型時，與機翼梢部的大部分上的鷗形部相比，下行翼可以使得能夠減小飛行器機翼的翼展并改善登機門間隙。

29、機翼可以設(shè)置有限制組件，該限制組件用于阻止機翼梢部從飛行構(gòu)型移動至載荷減輕構(gòu)型。限制組件能夠在限制模式與釋放模式之間操作，在限制模式中，使用限制力將機翼梢部保持處于飛行構(gòu)型，在釋放模式中，機翼梢部上的限制力被釋放，使得機翼梢部可以采用載荷減緩構(gòu)型。在gb2546246中描述了這種限制組件。限制組件可以結(jié)合gb2546246中描述的限制組件的特征中的任何特征，gb2546246的內(nèi)容并入本文中。

30、可選地，機翼可以設(shè)置有致動器，該致動器用于使機翼梢部從載荷減緩構(gòu)型移動至飛行構(gòu)型。

31、機翼梢部能夠操作至地面構(gòu)型，在地面構(gòu)型中，機翼梢部移動遠(yuǎn)離飛行構(gòu)型，使得飛行器機翼的翼展減小?？蛇x地，機翼包括用于使機翼梢部移動至地面構(gòu)型的致動器。該致動器可以用于使機翼梢部從載荷減緩構(gòu)型移動至飛行構(gòu)型。

32、機翼梢部在載荷減緩構(gòu)型與地面構(gòu)型之間的旋轉(zhuǎn)的角度可以可選地為至少10度、可選地至少20度、可選地至少30度、可選地至少45度、可選地至少60度、以及可選地高達(dá)90度。該角度將取決于飛行期間施加在機翼梢部上的空氣動力學(xué)力。

33、沿著機翼的中點限定的機翼梢部長度可以為機翼長度的可選地至少10％、可選地至少15％、可選地至少20％、可選地至少25％、可選地至少30％、可選地至少35％、以及機翼長度的可選地至少40％。

34、沿著機翼的中點限定的機翼梢部長度可以不超過機翼長度的60％、可選地不超過50％、可選地不超過40％、以及可選地不超過機翼長度的30％。

35、沿著機翼的中點限定的機翼梢部長度可以可選地是至少1.0m、可選地至少2.5m、可選地至少3.0m、可選地至少4.0m、可選地至少5.0m、可選地至少6.0m、可選地至少7.0m、以及可選地至少20.0m。

36、沿著機翼的中點限定的機翼梢部長度可以不超過20.0m、可選地不超過15.0m、可選地不超過10.0m、可選地不超過8.0m、可選地不超過7.0m、可選地不超過6.0m、以及可選地不超過5.0m。

37、沿著機翼的中點測量的機翼的從根部至梢部的長度(特別是，但不僅限于雙引擎飛行器)可以為至少5m、可選地至少15m、可選地至少20m、可選地至少25m、可選地至少30m、可選地至少35m、可選地至少40m、可選地至少45m、以及可選地至少60m。設(shè)想的是，本發(fā)明的飛行器機翼可以有利于使用更長的并且可選地面積更大的可移動機翼梢部。

38、飛行器機翼可以用于在下述飛行器中使用：該飛行器可選地具有至少20,000kg、可選地至少25,000kg、可選地至少30,000kg、可選地至少40,000kg、可選地至少100,000kg、以及可選地至少300,000kg的操作空載重量。

39、如上所述，機翼能夠可選地操作成進(jìn)入以及脫離(iii)地面構(gòu)型，該地面構(gòu)型用于飛行器在地面上進(jìn)行操作。在地面構(gòu)型中，機翼梢部定位成遠(yuǎn)離飛行構(gòu)型，使得飛行器機翼的翼展減小。例如，如果機翼梢部能夠操作成進(jìn)入地面構(gòu)型，則機翼梢部在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間繞鉸接軸線的旋轉(zhuǎn)角度可選地為至少60度、可選地至少80度、可選地至少90度、以及可選地至少110度。在第一構(gòu)型中，翼展可以超過機場兼容性登機口限制。在地面構(gòu)型中，翼展減小成使得翼展(其中機翼梢部處于地面構(gòu)型中)小于或基本上等于機場兼容性登機口限制。在地面構(gòu)型中，機翼梢部可以定位成使得機翼具有最短的翼展。在地面構(gòu)型中，機翼梢部可以定向成基本上豎向。通過使機翼繞鉸接軸線旋轉(zhuǎn)，機翼梢部可以從飛行構(gòu)型或載荷減緩構(gòu)型移動至地面構(gòu)型。機翼梢部在機翼處于地面構(gòu)型時的位置可以稱為地面位置。

40、在地面構(gòu)型中，如果機翼梢部包括上部表面和下部表面，則機翼梢部的上部表面和下部表面中的至少一者比機翼處于載荷減緩構(gòu)型時可選地進(jìn)一步移動遠(yuǎn)離固定機翼的相應(yīng)表面。與機翼處于飛行構(gòu)型時以及處于載荷減緩構(gòu)型時相比，機翼的有效長度在地面構(gòu)型中被減小。

41、機翼梢部可以是機翼梢部延伸部；例如，機翼梢部可以是平面梢部延伸部。在其他實施方式中，機翼梢部可以包括非平面裝置、比如小翼，或者由非平面裝置、比如小翼組成。

42、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種飛行器，該飛行器包括根據(jù)第一方面的機翼。

43、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種使機翼梢部——該機翼梢部附接在固定機翼的端部處以用于旋轉(zhuǎn)運動——中的氣動彈性顫振減少的方法，該方法包括提供一種機翼梢部，該機翼梢部在由固定機翼的端部限定的機翼平面下方延伸，由此使機翼梢部的重心降低了機翼平面以下的第一距離，該第一距離在機翼梢部形成固定機翼的延伸部時被限定。

44、該方法可以包括上述與本發(fā)明的第一方面的飛行器機翼相關(guān)的那些特征。

45、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種飛行器機翼，該機翼包括：固定機翼；以及機翼梢部，該機翼梢部安裝在固定機翼的端部處；其中，機翼梢部能夠相對于固定機翼繞鉸接軸線旋轉(zhuǎn)，機翼能夠在以下兩者之間操作：(i)用于在飛行期間使用的飛行構(gòu)型，在飛行構(gòu)型中，機翼梢部形成固定機翼的延伸部；以及(ii)在飛行期間用于載荷減緩的載荷減緩構(gòu)型，在該載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部被允許在飛行期間施加于機翼梢部上的空氣動力學(xué)力的作用下繞鉸接軸線朝向平衡位置旋轉(zhuǎn)，使得機翼上的載荷減小；其中，在飛行構(gòu)型中，機翼梢部相對于固定機翼向下呈鷗形，使得在飛行構(gòu)型和/或載荷減緩構(gòu)型中減輕顫振。

46、根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種飛行器機翼，該機翼包括：固定機翼；以及機翼梢部，該機翼梢部安裝在固定機翼的端部處；其中，機翼梢部能夠相對于固定機翼繞鉸接軸線旋轉(zhuǎn)，機翼能夠在以下兩者之間操作：(i)用于在飛行期間使用的飛行構(gòu)型，在飛行構(gòu)型中，機翼梢部形成固定機翼的延伸部；以及(ii)在飛行期間用于載荷減緩的載荷減緩構(gòu)型，在載荷減緩構(gòu)型中，機翼梢部被允許在飛行期間施加于機翼梢部上的空氣動力學(xué)力的作用下繞鉸接軸線朝向平衡位置旋轉(zhuǎn)，使得機翼上的載荷減??；其中，在飛行構(gòu)型和載荷減緩構(gòu)型兩者中，機翼梢部的一部分以與固定機翼的上反角或下反角不同的上反角或下反角布置。

47、當(dāng)然，將理解的是，關(guān)于本發(fā)明的一個方面所描述的特征可以結(jié)合到本發(fā)明的其他方面中。例如，本發(fā)明的方法可以結(jié)合參考本發(fā)明的設(shè)備描述的特征中的任何特征，并且反之亦然。