具有固定和可运动部分的航行器整流片整流装置和相关系统及方法 |
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| 申请号 | CN200880129098.3 | 申请日 | 2008-05-09 | 公开(公告)号 | CN102015444B | 公开(公告)日 | 2014-02-19 |
| 申请人 | 波音公司; | 发明人 | D·S·拉西; G·S·本; J·M·惠顿; G·M·圣蒂尼; S·萨库拉伊; L·D·史密斯; | ||||
| 摘要 | 公开了具有固定和可运动部分的航行器整流片装置和相关系统及方法。根据特定 实施例 的系统包括具有上表面的机翼、内侧部分和外侧部分。机翼在内侧部分支持可展开装置。 襟翼 具有上表面且相对于机翼在收起 位置 与展开位置之间可运动，且襟翼在展开位置时延伸到机翼的后面。该系统进一步包括整流片，其依次包括相对于机翼固定且从机翼上表面向上突出的前部以及可与襟翼一起运动的后部。该后部从襟翼上表面突出并且与前部在轴向上大体排成一条直线。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种航行器系统，其包含： |
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| 说明书全文 | 具有固定和可运动部分的航行器整流片整流装置和相关系统及方法 技术领域背景技术[0002] 现代高速航行器一般具有在高速或巡航飞行期间提供低阻力外形的薄机翼。这些航行器的机翼通常包括各种可移动表面从而控制航行器和/或配置航行器以便低速操作(例如起飞和降落)。例如，除了携带燃料，高速运输机的机翼通常包括副翼表面、扰流板表面、前缘装置和后缘襟翼表面。这些可移动表面通常位于机翼的前缘和后缘处或与之接近，并且每个都取决于航行器的具体飞行状况在收起位置和多个展开位置之间可移动。 [0003] 现代高速运输机的机翼在机翼/机身连接处连接到机身。由于机翼和机身表面每个都在机翼/机身连接处具有不同的取向，该区域的气流交互作用一般比与机翼/机身连接处间隔开的区域的机翼或机身处的气流交互作用更复杂。当由于该装置添加到局部气流的三维，可展开装置位于该区域内时，该区域内的气流甚至可能变得更复杂。 [0004] 减小在机翼/机身连接处的三维气流的影响的一种方法是包括机身一侧的整流装置或整流片，其在该连接处提供用于外部气流表面的平滑过渡。当可展开装置位于连接区域内时，在先设计方法已经包含了试图减小该区域内的气流复杂性同时很大程度保留展开装置的效果的折中。该方法中的一种包括被最初设计用于巡航状况的整流片。该方法的缺点是当机翼襟翼和/或其它装置在非巡航状况展开时从性能角度来看该区域内的流动可能比最佳性能差。另一方法是提供可移动装置与机身之间的密封，该密封被配置为在巡航和非巡航状况下都工作。该方法通常需要以解决这些部件之间相对运动的方式密封内侧可展开装置表面与机身之间的交界面的大“擦拭”表面或隆起。这些表面可能设计起来很复杂，和/或可能增加航行器的重量。因此，存在对处理机翼-机身连接处的气流的改进装置的需要。 发明内容[0005] 以下内容只是为了读者方便提供的，并不意图以任何方式限制如在权利要求中阐明的发明。根据本发明的特定实施例的航行器系统包括具有上表面、内侧和外侧的机翼。该系统进一步包含由机翼在内侧支持的可展开襟翼，襟翼具有上表面且相对于机翼在收起位置与展开位置之间可运动。襟翼在展开位置时延伸到机翼后面。该系统进一步包括整流片，其依次包括相对于机翼固定且从机翼上表面向上突出的前部以及可与襟翼一起运动的后部。该后部从襟翼上表面突出并且与前部在轴向上大体排成一条直线。因此，在特定实施例中，将从襟翼之上通过的气流与位于襟翼内侧的区域(例如邻近航行器机身的区域)隔离开。 [0006] 在特定实施例中，机翼连接到机身并且并且当机翼在展开位置时第一间隙位于襟翼与襟翼前面的结构之间，且定位该第一间隙以允许襟翼与前面结构之间的空气流。当襟翼在展开位置时第二间隙位于整流片的后部与机身之间。该系统进一步包含扰流器和在整流器前部与后部之间的中部，且该中部至少可以大体根据扰流器的运动而运动，并且该中部从扰流器上表面向上突出。前部、后部和中部沿着前-后轴线大体排成一条直线，并且整流片的中部不直接连接到扰流器。机械联接位于襟翼与中部之间，并且被定位以使中部根据襟翼的运动而运动。扰流器可以使用电传操纵系统装置可操作地连接到襟翼从而根据襟翼的运动而运动。 [0007] 本发明的其它方面涉及用于控制航行器空气流的方法。一种该方法包括引导邻近航行器的机身、机翼和后缘襟翼的空气流，并且使用位于机身与机翼上表面之间的连接处的整流片前部引导沿着机翼的上表面的空气流。当后缘襟翼处于收起位置时，使用整流片后部至少限制沿着襟翼上表面的空气流暴露到在襟翼与机身之间的区域内的气流扰动。当后缘襟翼在展开位置时，通过使整流片后部与襟翼的运动协调运动至少限制沿着襟翼的上表面的空气流暴露到在襟翼与机身之间的区域内的气流扰动。附图说明 [0008] 图1为具有根据本发明的实施例配置的机翼/机身连接的航行器的局部等轴示意图。 [0009] 图2为图1所示航行器实施例的局部放大等轴后视示意图。 [0010] 图3A和图3B示出机身、整流片和具有分别在收起位置和展开位置示出的后缘襟翼的机翼。 [0011] 图4为图3B所示的机身、机翼、襟翼和整流片的局部等轴横截面后视图。 [0012] 图5A和图5B示出整流片中间部分、襟翼和相关联接，且该襟翼分别在收起位置和展开位置。 [0013] 图5C示意性地示出根据本发明的另一实施例而操作的整流片中间部分。 [0014] 图6为根据本发明的另一实施例配置的可移动整流片部分的局部等轴侧视图。 具体实施方式[0015] 下面的公开内容描述具有固定和可移动部分以及相关系统和方法的航行器整流片整流装置。在下面的描述和附图1-6中阐明一些具体细节以提供对本发明的各个实施例的透彻理解。下面的描述中没有描述通常与航行器、航行器机翼和相关展开装置相关的众所周知的结构和系统的细节，从而避免使对各个实施例的描述不必要地不清楚。 [0016] 附图中所示的许多细节、尺寸、角度和其它规格只是具体实施例的示例。因此，其它实施例可以具有不脱离本发明的其它细节、尺寸和规格。另外，其它实施例可以没有以下描述的细节中的几个而被实施。 [0017] 图1为具有机翼110和机身101的航行器100的等轴俯视图。机翼110的外侧部分可以可选地包括小翼。机翼110的内侧部分在相应的机翼/机身连接103处固定到机身。机身101可以沿着纵轴线105排列，并且可以包括被配置为承载多个乘客(未示出)的乘客舱102。在一个实施例中，可以将乘客舱102配置为承载至少50位乘客。在另一实施例中，可以将乘客舱102配置为承载至少150位乘客。在进一步的实施例中，可以将乘客舱102配置为承载其它数量的乘客，并且在更进一步的实施例中(例如军用实施例)，可以省略乘客舱102或者将其配置为承载货物。在特定实施例中，如以下将更详细讨论的，机翼110包括可展开装置(例如襟翼)和可以被配置为当襟翼收起或当襟翼展开时提供改善的航行器性能的机翼/机身连接103。 [0018] 图2为图1所示航行器100的局部等轴后(向前看)视图。图2更详细地示出在机身101与机翼110的内侧部分之间的机翼/机身连接103。机翼110包括机翼上表面111、下表面112和一个或更多个可展开装置。这些装置可以包括一个或更多个襟翼140和/或一个或更多个扰流器130。虽然航行器100可以包括另外的外侧襟翼140和/或扰流器130，但为了示出的目的，图2中只示出最接近机身101的扰流器130和襟翼140。另外，航行器100可以包括未在图2中示出的其它可展开装置(例如副翼和前缘缝翼)。 [0019] 机翼/机身连接103可以包括在机身101的外表面与机翼110的外表面以及相关可展开装置之间的过渡(例如平滑的或多台阶的轮廓改变)。在图2中所示的特定实施例中，整流片120包括前部121、后部122和中部123。前部121一般被排列为邻近机翼110的固定部分且在扰流器130与襟翼140前面。前部121相对于机身101和机翼110具有固定位置且从机翼上表面111向上突出，而且可以物理连接到机身101和机翼110中的一个或两个。 [0020] 后部122可以在纵向上轴向排在前部121后面(例如沿着机翼弦向轴线113)并且一般可以与襟翼140具有相同的轴向位置。后部122从襟翼140的上表面向上突出，且在特定实施例中，如下面将更详细讨论的，后部122与襟翼140一起运动或跟随襟翼140的运动而运动。中部123沿着机翼弦向轴线排在前部121与后部122之间，并且可以与扰流器130大体具有相同的轴向位置。中部123可以从扰流器130的上表面向上突出。在一些实施例中，中部123可以跟随扰流器130的至少部分运动，而在其它实施例中，中部123可以是固定的。下面将进一步描述固定中间部分123和可移动中间部分123的分别实施例的另外细节。 [0021] 图3A为航行器机身101和机翼110的一部分的示意图，示出在收起位置的襟翼140和扰流器130。机翼140可以如箭头D所示从其收起位置向下展开。扰流器130可以如箭头E所示从其收起位置向下或向上展开。整流器120的前部121具有第一面向外侧表面124a，后部具有第二面向外侧表面124b且中部123具有第三面向外侧表面124c。当襟翼140和扰流器130在其收起位置时，三个面向外侧表面124a-124b大体轴向相互在一条直线上(例如大体在同一平面内)并且与机翼上表面111形成钝角A从而在展向S上提供从机身101到机翼110的空气动力学平稳过渡。三个面向外侧表面124a-124b也在弦向方向C上沿着机翼/机身连接103提供从一个面向外侧表面到下一个面向外侧表面的空气动力学平稳过渡。 [0022] 图3B示意性地示出呈几个可用展开构造中的一个的襟翼140和扰流器130。在该特定实施例中，襟翼140和扰流器130向下展开呈典型的着陆构造。在该构造中，襟翼140相对于机翼100旋转和/或转换从而打开介于襟翼140的前缘144与在襟翼140前面的结构(例如机翼110和/或扰流器130的后缘)之间的第一间隙142。整流片120的后部122已经与襟翼140一起运动(例如相对于机翼110向下运动)，且由于机身101在该区域远离机翼110弯曲，第二间隙143已经在后部122与机身101之间打开。 [0023] 扰流器130也已经相对于机翼110运动(转动)。中部123已经相对于机翼110运动，第三间隙146位于中部123的后缘与后部122的前缘之间，且第四间隙147位于中部123的前缘与前部121的后缘之间。在特定实施例中，整流片120的相邻部分之间的间隙可以与机翼110的相应的相邻部分之间的间隙大小一致。例如，第三间隙146可以与第一间隙142大小一致(例如大体相等)。因此，可以在展向S上从机身101向外保持共同部件间距。但是，在其它实施例中，可以在一些或全部向下展开的襟翼位置消除第三间隙146。 可以通过可选择地致动中部123或如后面参照图6所描述的通过适当成形中部123和后部 122实现该结果。 [0024] 对于呈图3B所示构造的机翼，整流片120的前部121在机身101与机翼110的前表面之间提供平滑的空气动力学整流装置。整流片120的后部122已经与襟翼140一起运动并可以因此将沿着襟翼上表面141的气流与在第二间隙143内邻近机身101的气流隔离。具体地，可以限制穿过在襟翼140的前缘处的第一间隙142且在弦向C上在襟翼上表面141之上通过的空气流，和/或防止其暴露于第二间隙143内的气流扰动。当在襟翼140的下表面上的高压气流趋向于包围襟翼140的内侧边缘并且进入第二间隙143时可以产生该扰动。整流片120的中部123可以防止沿着扰流器130的上表面131通过的气流被在扰流器130与机身101之间的区域内的气流扰动影响。如后面更详细地讨论地，该设置意图增加在连接103的区域内的流动性能和/或效率。 [0025] 在特定实施例中，整流片120的中部123不直接连接到扰流器130，且扰流器130的内侧边缘刚好位于中部123的外侧。因此，当扰流器130向上偏离时(例如用于地面刹车和/或为了减轻重量)，其在中部123旁边通过，而中部123仍然在固定位置。中部123可以被配置为在扰流器向下展开期间(当保持可预知时，扰流器130上面的均匀气流一般是特定值)跟随扰流器130的运动，并且当扰流器130向上展开时可以保持不影响扰流器130的路线从而作为速度闸。在其向上位置上，扰流器130的目的是干扰机翼110之上的气流且因此减小在如此安装的扰流器130上面的保持均匀的可预知的气流值。 [0026] 图4为机身101和机翼110的局部示意性、局部横截面后视图，襟翼140和扰流器130呈与图3B所示的构造大体类似的展开构造。该放大视图示出当后部122跟随襟翼140到其展开位置时已经在后部122与机身101之间打开的第二间隙143。如还在图4中示出的，后部122可以包括向内倾斜从而当襟翼140收起时与机身101的相邻轮廓匹配的面向内侧表面125。因此，后部122与大体垂直于襟翼上表面141的平面P相交时可以具有大体三角形的横截面形状。 [0027] 在特定实施例中，后部直接连到襟翼140从而当襟翼140从收起位置向任何展开位置运动时跟随襟翼140的运动。因此，后部122并不是由独立的联接所驱动的。至少在一些实施例中，中部123可以连接到扰流器130从而随着在所有的扰流器安装情况下随着扰流器130运动。但是在特定实施例中，中部123不连接到扰流器130，而是由由中部联接126单独驱动。如下面参照图5A和图5B将进一步讨论的，虽然中部联接126邻近扰流器 130，但是中部联接126可以连接到襟翼140，以使中部123跟随襟翼140的运动(例如如以上参照图3B所描述的，以保持适当的间隙)。在该布置的另一方面，扰流器130可以是电传操纵系统(fly-by-wire)，当襟翼140远离其收起位置向下和/或向后展开时，该电传操纵系统在控制器150的方向下大体跟随襟翼140的运动。如以上讨论的，扰流器130也可以以不跟随襟翼140的运动的方式从其收起位置向上展开，并且在扰流器的该部分运动期间，中部123可以仍然保持在固定位置。 [0028] 图5A为襟翼140、后部122和中部123的局部示意图。为了示出的目的，图5A中所示示图已经省略了扰流器130(图4)和机翼110的前面结构。当襟翼140在其收起位置时(如图5A所示)，后部122的一部分在中部123的后面包围和/或接近襟翼140的前缘144。如也在图5A中所示的，中部联接126将中部123连接到襟翼140或驱动机构，该驱动机构连接到襟翼140。 [0029] 图5B在展开位置示出襟翼140。襟翼140已经被转矩管145驱动到展开位置。如也在图5B中所示的，中部联接126已驱动中部123从而使其大体跟随扰流器130的运动(图4)，扰流器130跟随向下展开的襟翼140的运动。如以上所讨论的，该特定实施例中的中部123不直接连接到扰流器130。因此，扰流器130可以在速度闸控制期间不受中部123的干扰向上运动。在该实施例的特定方面，中部联接126包括曲拐和顶杆布置。该布置的优点是其可以紧凑的从而被安装在机翼/机身连接区域内，而且还可以提供所需的运动水平。在其它实施例中，在襟翼140与中部123之间的该机械联接可以具有其它布置，例如滚筒和履带布置。 [0030] 图5C为根据本发明的另一实施例的用于使扰流器130和中部123运动的机构的示意图。在该实施例的一方面，通过施力元件128(例如弹簧)向上(如箭头U所示)偏压中部123。中部123的向上运动被挡块127限制。当扰流器130从图5C中所示位置向下(如箭头D所示)运动时，其驱动中部123沿着其向下运动，远离挡块127并抵抗施力元件128所施加的回复力。当扰流器130返回到图5C所示位置(例如收起位置)时，施力元件 128带动中部123。当扰流器130从图5C中所示位置向上展开时，挡块127防止中部123跟随。 [0031] 在又一布置中，中部123可以具有专门驱动它的致动器。该致动器可以结合到控制器(例如电传操纵系统控制器)，该控制器使中部123和扰流器130一齐移动以便扰流器向下展开，且使扰流器130独立于中部123移动以便向上展开。 [0032] 图6为根据本发明的另一实施例而配置的航行器机身101、机翼110和整流片620的局部示意性、向内侧看的示图。在该实施例中的特定方面，整流片620包括前部621、相对于机身101固定的中部623和相对于襟翼140固定的后部622。在该实施例的进一步特定方面，中部623可以与前部621制造成一体。因此，中部623形成前部621的一部分，且当扰流器130向下展开时不与扰流器130一起运动。代替地，可以调整中部623的大小以向下延伸从而即使当扰流器向下运动时，也能使扰流器130的上表面上的气流与沿着机身101的气流之间的气流隔离。换句话说，当扰流器130收起时，中部623可以在扰流器130旁边或下面延伸。当扰流器130向下运动时，中部623的下部暴露出来并且在沿着扰流器上表面的气流和沿着机身101的气流之间提供气流屏障或隔断。 [0033] 后部622可以在扰流器130与机身101之间另外提供气流隔离。例如，后部622可以像前延伸从而使其位于扰流器130旁边，并且可以安装到中部623和机身101之间的狭槽内。如图6所示，当襟翼140和扰流器130向下展开时，中部623和后部622的前面部分可以一起提供沿着扰流器130的内侧边缘的气流隔离。当扰流器130和襟翼140收起时，后部622与襟翼140一起向上转动并且安装在中部623与机身101之间。在另一实施例中，前述部件的布置可以不同。例如中部623可以安装到后部622与机身101之间的狭槽内。 [0034] 至少一些前面参照图1-图6描述的实施例的一个特征是它们可以包括与一个或更多个与后缘装置一起运动的整流片部分。该布置的一个令人期待的优点是即使当展开装置运动到明显偏离其收起位置时，该整流片部分仍可以提供展开装置的上表面的空气流与沿着航行器机身的空气流之间的气流隔离。因此，进一步期待可以减小或消除机身旁边的气流和沿着展开装置的上表面的气流之间的干扰。另外，可以通过增加在这些装置的上表面的气流均匀性来改善可展开装置的性能。例如，希望增加后缘装置上的气流均匀性可以减小在航行器左侧后缘装置上的气流与航行器右侧后缘装置上的气流之间的可能的气流对称性。这可以转而简化竖直飞行和水平飞行中的配平特征和/或简化在大倾斜角和/或大侧风状况下的航行器控制。 [0035] 整流片中部不直接固定到扰流器的至少一些实施例的另一令人期待的优点是该布置可以允许扰流器运动到向上偏转的位置而不受中部干扰，但当扰流器向下偏转时仍然允许中部跟随扰流器(并因此减小对沿着机身的气流的干扰)。该结果可以通过在向下倾斜角度从属于襟翼的运动而当扰流器运动到向上展开的角度时仍然固定的整流片中部实现。该结果也可以通过固定的中部实现，该中部被调整尺寸从而在扰流器向下偏转的角度下单独或与适当大小的可移动后部共同提供气流隔离。 [0036] 至少一些前述实施例的又一令人期待的优点是与襟翼或扰流器一齐运动的整流片部分的存在可以减小更具体更精确和/或完全密封机翼/机身连接区域内的界面的设计压力。例如，如图6所示，机身101可以包括转矩管145(图5)延伸通过的转矩管开口606。当襟翼140展开时，转矩管在狭槽状转矩管开口606内运动。在至少一些现有布置中，设置可密封、可运动的门从而当转矩管在开口606内向上和向下运动时封盖或不封盖转矩管开口606。但是，增添了与襟翼140和/或扰流器130一起运动的整流片部分，可以降低或取消对精确密封转矩管开口606(并且因此防止在开口内或周围的气流与在襟翼140和扰流器130的气流之间的干扰)的要求。这可以转而简化在连接区域的部件构造。 [0037] 从前述中可以知道已经为了阐明的目的在此描述了该发明的具体实施例，但是可以做多种不背离被发明的修改。例如整流片的部分和相关可展开装置可以具有不同于在前面的描述和附图中具体阐明的形状和/或布置。在特定实施例中，整流片的后部可以从属于而不是直接连接到相邻襟翼。在某些实施例中可以去掉整流片中部，例如当机翼不包括扰流器时。在特定实施例中，扰流器不需要运动到向下展开角度，在这种情况下整流片中部可以固定且可以比图6中所示的小。可展开装置可以简单旋转或可以通过更复杂的轨迹运动。在具有两个、三个(或更多个)狭槽的襟翼构造中，另外的襟翼元件也可以具有相应的可移动整流片部分。在其它实施例中，襟翼可以是没有间隙的，例如可以在一些或全部可展开位置用前面结构(机翼和/或扰流器)密封或大体密封襟翼。 [0038] 在其它实施例中可以组合或消除在特定实施例的上下文中描述的本发明的某些方面。进一步地，虽然已经在那些实施例的上下文中描述了与某些实施例有关的优点，但是其它实施例也可以展现出这些优点，且不是所有的实施例都必须展现出这些优点来落入本发明的范围。因此，本发明可以包括没有在前面详细示出或描述的其它实施例。 |
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