專利名稱：以球形表面匹配的鉸軸整流罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機的整流罩，特別涉及那些用于鉸接控制面的某些區(qū)域的整流罩，在這些區(qū)域操縱機構(gòu)的伸出會破壞理想的氣動外形。
橫跨鉸接面安裝的外部整流罩可能在與方向舵連接的整流罩和與方向舵調(diào)整片連接的接合整流罩之間存在不應(yīng)有的縫隙。理想情況下，這兩個相接合的整流罩應(yīng)相互匹配到這種程度，即它們能重迭而形成連續(xù)外形，且在繞鉸軸必須的相對運動全范圍內(nèi)不會彼此干涉。當(dāng)鉸軸不垂直于整流罩部件的縱軸時，這一問題變得尤為突出，該縱軸必須與氣流方向一致，以使氣動阻力維持在可接受的水平上。最近在飛機設(shè)計中，出于阻力方面的考慮，對方向舵和調(diào)整片上的推桿整流罩的外形作了別出心裁的設(shè)計，即盡量減小迎流面面積以降低阻力。對這種兩部件式整流罩需要重新設(shè)計其邊緣形狀以便在繞鉸軸運動時兩者沒有機械干涉，否則會出現(xiàn)導(dǎo)致過多空氣流入和阻力增大的縫隙，而且會因為有陰暗縫隙區(qū)而給用戶造成不美觀的感覺。
授予Williams等人的申請?zhí)枮镚B 2238991A的英國專利描述了一種整流罩，它覆蓋在機翼控制面的操縱機構(gòu)上，該罩的一個部分與機翼機連，另一部分與控制面相連，由柔性材料制成的中間部分可在其它兩部分中滑動，開可根據(jù)需要而變形，從而和它們的形狀相吻合。
由Williams等人發(fā)明的美國專利5,071,092還涉及機翼到控制面的操縱機構(gòu)的整流罩。若干薄條形成的重疊帶與整流罩在機翼這一側(cè)相連，且向后伸出至控制面一側(cè)上。當(dāng)控制面運動時，重疊帶被整流罩的后部推至一側(cè)，但是其彈力又使其緊壓在整流罩上。
授予Hofrichter的美國專利4,854,528中討論了一種用于襟翼控制系統(tǒng)的整流罩，它分成三部分，其運動由襟翼操縱機構(gòu)控制，因此每部分可隨襟翼一起運動且彼此之間可相對滑動，從而維持整流罩的連續(xù)性。
授予Rudolph的美國專利5,388,788中公開了一種用于鉸接控制面的整流罩，在整流罩上可移動面的較低面為柱形曲面。這樣，在控制面的各個角度看都是一個齊平的面，而且在兩個整流罩曲面之間操縱機構(gòu)的載荷分布為一曲線，這樣操縱機構(gòu)就不會破壞法向氣動面的外部包絡(luò)線。
上述問題是針對方向舵和方向舵調(diào)整片組件而討論的，對諸如副翼、前后緣襟翼、升降舵等類型的控制面也有同樣的問題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種用于鉸接面的整流罩，特別是與相對固定的翼相連的整流罩及與之相匹配的和可相對運動控制面相連的整流罩。本發(fā)明采用了兩個同心球表面部分，球心位于鉸軸上，從而使一個整流罩可在另一個整流罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。


圖1為裝有三個鉸軸整流罩的現(xiàn)代商用噴氣飛機的垂尾的側(cè)視圖。
圖2為已有技術(shù)三個鉸軸整流罩的放大的側(cè)視剖面圖。
圖3為方向舵和調(diào)整片推桿裝置的橫截面示意圖，虛線示出了其偏轉(zhuǎn)范圍。
圖4、圖5、圖6顯示了本發(fā)明的整流罩處于中立位置和極限位置時的幾何形狀。
圖7為已有技術(shù)的鉸軸整流罩的側(cè)視圖。
圖7A為鉸軸整流罩沿圖7中A-A線的截面圖。
圖8為本發(fā)明的鉸軸整流罩的側(cè)視圖。
圖8B為本發(fā)明的鉸軸裝置沿圖8中B-B線的截面圖。
圖9為三個鉸軸整流罩的放大側(cè)視剖面圖，它們是基于本發(fā)明的思想制造的。
圖1為垂尾10的側(cè)視圖，它包括方向舵12、方向舵調(diào)整片14、方向舵12與其調(diào)整片14之間的鉸軸16、垂尾10與方向舵12之間的鉸軸18及方向舵與調(diào)整片之間的三個鉸軸整流罩20。
在飛機的這一區(qū)域內(nèi)有兩個控制面，即方向舵12和方向舵調(diào)整片14。對所述飛機來說，方向舵12好像一個約厚8英寸的巨大的氣動翼合，方向舵調(diào)整片14為楔形，前緣大約有8英寸厚，其向后緣逐漸減少到極薄。方向舵調(diào)整片14的前緣與方向舵12的后緣相連。調(diào)整片安裝在一組鉸鏈上可向正負方向擺動。鉸鏈及鉸軸18均處于飛機的氣動外形之內(nèi)。然而，用于移動調(diào)整片14的推桿操縱機構(gòu)(圖1未示)由于尺寸太大而無法被方向舵12和方向舵調(diào)整片14的氣動外形完全蓋住。因此需要安裝一個氣動整流罩以對吹過推桿形成的凸起部上的氣流進行平滑。
圖2顯示了已有技術(shù)的整流罩20，它安裝在推桿(未示出)形成的凸起部之上。整流罩20有兩個部件，即與方向舵12相連的第一整流罩部件22和與調(diào)整片14相連的第二整流罩部件24。在操作過程中，當(dāng)調(diào)整片14沿鉸軸26轉(zhuǎn)動時，必須使整流罩20的這兩個部件相互之間沒有機械干涉。尤其是整流罩部件22和24不能相互分開而出現(xiàn)開口30，因為空氣的流入會產(chǎn)生氣動阻力。而且這些開口會給乘客造成不好的印象。
然而，遺憾的是，由于重要的是要考慮到使整流罩20的取向和氣流方向一致，從而降小氣動阻力，而不是和鉸軸26垂直，因而如何確定整流罩的形狀，從而使整流罩的兩個部件不會相互分開而在兩部件之間留下既不美觀又會增加氣動阻力的開口，這是十分困難的。
圖3顯示了方向舵12、調(diào)整片14、推桿32及推桿搖臂34的截面圖。實線表示的是方向舵12和調(diào)整片14處于標(biāo)稱中央位置。虛線表示的是方向舵12和調(diào)整片14分別向左和向右擺動的極限位置。圖3還概略示出了根據(jù)本發(fā)明制造的由兩個整流罩部件組成的整流罩40。
圖4顯示了與方向舵12相連的第一整流罩部件22及與調(diào)整片14相連的第二整流罩部件24。整流罩上帶有標(biāo)記“C”的區(qū)域為以鉸軸16上的D點為圓心，半徑分別為r1和r2的球形表面，r1比r2小，二者之差為整流罩蒙皮的厚度加上一個很小的配合間隙，約為0.15，從而使第一整流罩部件24可以適當(dāng)?shù)匮b入第二整流罩部件22。
圖5顯示了處于標(biāo)稱位置的推桿和推桿搖臂34。和圖4一樣，整流罩部件24及22采用的是用標(biāo)記“C”標(biāo)識的球形表面接合面。
圖6同樣示出了從鉸軸上的中心點測得的整流罩半徑r1和r2。
圖7及圖7A示出現(xiàn)有技術(shù)的整流罩及其截面圖。為消除兩個整流罩部件之間的機械干涉，要對整流罩進行修整。如前面所述，這種修整造成的開口既不美觀，又會增加阻力。
圖8及圖8B顯示了本發(fā)明的整流罩，其中使用球形表面接合避免了為消除機械干涉而進行的修整，從而不會在整流罩部件之間留下開口。
權(quán)利要求
1.一種飛機裝置及其兩部件式鉸軸整流罩，它既能防止兩個整流罩部件之間的機械干涉，同時又能消除兩個整流罩部件之間的縫隙，其包括第一整流罩部件，它連接于所述的鉸軸的一側(cè)，且具有球面外形，所述球面外形的半徑近似等于其到鉸軸中心線的距離；第二整流罩部件，它連接于所述鉸軸的另一側(cè)，且具有球面外形，所述球面外形的半徑近似等于鉸軸中心線到第二整流罩部件球面外形的最短距離。
2.如權(quán)利要求1所述的飛機裝置，其特征在于，所述第二整流罩部件的球面外形半徑較第一整流罩部件大，二者之差為整流罩蒙皮的厚度和一適當(dāng)大小的配合間隙之和，以防止第一整流罩部件和第二整流罩部件的摩擦。
3.如權(quán)利要求2所述的飛機裝置，其特征在于，所述第一整流罩部件和第二整流罩部件彼此交迭，從而人看不到整流罩的內(nèi)部。
全文摘要
一種飛機鉸軸整流罩，既能防止兩個整流罩部件之間的機械干涉又能消除它們之間的縫隙，也不會增大氣動阻力。它由兩個球形表面接合，第一球形表面的曲率半徑r
文檔編號B64C7/00GK1156108SQ9611671
公開日1997年8月6日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月2日
發(fā)明者H·約翰·庫佩爾曼 申請人:波音公司