技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于飞机的漩涡发生器设备，所述漩涡发生器设备具有：面部段，所述面部段设置用于通过气流来溢流并且在所述面部段中构成有开口；和翻盖元件，所述翻盖元件以能够围绕枢
转轴线枢转的方式安置成使得翻盖元件能够在第一部位和第二部位之间枢转，其中在所述第一部位中翻盖元件在面部段的平面中延伸，在所述第二部位中翻盖元件延伸超出面部段的平面。
背景技术
[0002] 飞机部件，如机翼、垂直
尾翼、
水平尾翼、方向
舵、
襟翼和高升
力设备决定性地基于气流剖面，所述气流剖面在飞机飞行时构成在相应的飞机部件的表面处。然而在迎流
角增加时，会引起
失速，其中气流不再跟随相应的表面，而是与其分离并且移开，并且其中飞机部件失去其至少一部分作用。当表面上方的
边界层具有过小的
能量以至于无法维持沿着表面轮廓的气流时，首先出现气流的分离。
[0003] 也称为
涡流板或者
湍流发生器的漩涡发生器是设置在飞机部件的溢流的表面处的突出部，所述突出部构成用于：有针对性地在气流的边界层区域中产生涡流或湍流并且以这种方式给气流输送能量以及维持沿着表面的气流。由此能够防止或者推迟气流分离，并且在没有气流分离的情况下，较大的迎流角是可行的。
[0004] 大的迎流角此外在缓慢的飞行速度中是需要的，使得例如在
起飞和着陆阶段必须采取防止出现失速的措施。此外，当飞机部件的在空
气动力学上有效的形状例如因机翼的襟翼强烈地转向或者垂直尾翼的侧方向舵(Seitenruder)强烈地转向而有针对性地强烈改变时，也会得到较大的临界的迎流角。当因
推进器的失效或者功能干扰单侧地引起推力下降并且必须通过侧方向舵相反地操舵以便将飞机保持在航线上时，例如是需要侧方向舵的强烈的转向。
[0005] 因此存在特别的措施以防止主要在特定的飞行或运行情况中失速的必要性。然而，漩涡发生器总是也引起气流阻力的增大，使得其在这种飞行或运行情况以外是不利的。由于这个原因，已知选择性地可伸缩的或者选择性地可翻入翻出的漩涡发生器，所述漩涡发生器根据可能性仅在需要时伸出或者翻出并且在其它情况下移入或翻入，以便不提高气流阻力。
发明内容
[0006] 本发明具有如下目的：提供一种漩涡发生器设备以及一种具有这种漩涡发生器的飞机，所述漩涡发生器设备尤其简单地构造并且实现简单的翻入和翻出。
[0007] 该目的通过一种漩涡发生器设备来实现，其具有：-面部段，所述面部段设置用于通过气流来溢流并且在所述面部段中构成有开口，-翻盖元件，所述翻盖元件以能围绕枢转轴线枢转地安置成，使得所述翻盖元件能够在第一部位和第二部位之间枢转，在所述第一部位中，所述翻盖元件在所述面部段的平面中延伸，在所述第二部位中，所述翻盖元件延伸超出所述面部段的所述平面，-预紧装置，借助于所述预紧装置将所述翻盖元件沿着朝所述第二部位的方向预紧，-第一保持装置，所述第一保持装置适合于克服所述预紧装置的力将所述翻盖元件固持在所述第一部位中，-第二保持装置，所述第二保持装置适合于克服施加到所述翻盖元件上的、沿着朝所述第一部位的方向作用的转矩将所述翻盖元件固持在所述第二部位中，和-释放装置，所述释放装置适合于将所述翻盖元件与所述第一保持装置脱离，其中所述预紧装置、所述第一保持装置和所述第二保持装置构成为，使得-在所述翻盖元件由所述预紧装置从所述第一部位枢转到所述第二部位中之后，所述第二保持装置自动地将所述翻盖元件固持在所述第二部位中，并且-一旦所述转矩超出预设大小，那么所述第二保持装置自动地释放所述翻盖元件并且克服所述预紧装置的力将所述翻盖元件枢转到所述第一部位中并且自动地由所述第一保持装置固持在该处；和一种飞机来实现，其具有至少一个根据本发明的漩涡发生器设备，其中所述漩涡发生器设备设置为，使得在所述飞机飞行时在所述面部段上方产生气流，所述气流作用在所述翻盖元件上，并且当所述翻盖元件位于所述第二部位中时，将沿着朝所述第一部位作用的转矩施加到所述翻盖元件上。漩涡发生器设备和飞机的有利的实施方式是分别相应的本文的主题。
[0008] 根据本发明，用于飞机的漩涡发生器设备具有面部段，所述面部段在飞机运行或飞行时设置用于通过气流来溢流。在面部段中构成有开口。漩涡发生器设备此外具有翻盖元件，所述翻盖元件以可围绕枢转轴线枢转的方式安置成，使得翻盖元件能够在第一部位和第二部位之间枢转，其中在所述第一部位中翻盖元件在面部段的(必要时弯曲的)平面中延伸，在所述第二部位中翻盖元件延伸超出面部段的所述平面。换句话说，翻盖元件在横向于面部段的第二部位中至少部分地突出于该面部段，使得在面部段上方构成气流时伸入到该气流中并且在该处产生湍流或涡流。第一部位和第二部位优选是通过相应适合的止挡件所限定的末端部位。
[0009] 漩涡发生器设备此外具有预紧装置，借助于所述预紧装置将翻盖元件沿着朝第二部位或沿着进入第二部位的方向预紧。
[0010] 此外，漩涡发生器设备具有第一保持装置和第二保持装置。第一保持装置适合于克服预紧装置的力将翻盖元件固持在第一部位中，当第一部位是末端部位时所述第一保持装置也能够用作为止挡件。第二保持装置适合于克服施加到翻盖元件上的、沿着朝第一部位的方向作用的转矩将翻盖元件固持在第二部位中，当第二部位是末端部位时所述第二保持装置也能够用作为止挡件。如之后还将变得明确的是：这种转矩尤其能够通过面元件上方的气流来施加。
[0011] 最后，漩涡发生器设备具有释放装置，所述释放装置适合于将翻盖元件与第一保持装置脱离。释放装置能够需要手动操作、例如通过飞行员手动操作。然而优选的是，释放装置在预设的飞行情况中自动地释放，例如在低于特定的飞行高度或者超出特定的环境压强时自动地释放，这能够是起飞或着陆阶段的特征。
[0012] 预紧装置、第一保持装置和第二保持装置构成为，使得在翻盖元件由预紧装置从第一部位枢转到第二部位中之后，第二保持装置自动地将翻盖元件固持在第二部位中，并且使得一旦转矩超出预设的大小，第二保持装置就自动地释放翻盖元件并且克服预紧装置的力将翻盖元件枢转到第一部位中并且自动地由第一保持装置固持在该处。
[0013] 漩涡发生器设备的该构成方案具有如下优点：翻出和翻入能够以简单的方式并且尤其也无功率地实现。因此翻盖元件能够设置为，使得在配设有该漩涡发生器设备的飞机飞行时，如果翻盖元件处于第二部位中，那么气流沿着朝第一部位的方向将转矩施加到翻盖元件上。在此，转矩的预设的大小根据相应的飞机来选择，使得翻盖元件在起飞和着陆时位于第二部位中并且在这些阶段中飞机的速度从而作用于翻盖元件的气流的速度不足以使转矩超出预设的大小，并且使得仅在超出对于这些阶段而言特征性的速度时才超出转矩的预设的大小。因此不需要独立的机械或电设备来将翻盖元件移动到第一部位中，这简化了漩涡发生器设备的结构。通过在飞机上设置根据本发明的漩涡发生器设备，在迎流角大且速度低的情况下也能够将例如方向舵和襟翼的效率保持得高，使得方向舵和襟翼能够更小地构成。因为漩涡发生器设备简单地构成，所以整体上实现了重量节省。
[0014] 在一个优选的实施方式中，第一保持装置和/或第二保持装置适合于
磁性地将翻盖元件固持在第一部位或第二部位中。在此，原则上可行的是，设有相应的电磁设备。释放装置因此能够完全或者至少部分地通过如下装置来形成，所述装置能够切断流经第一保持装置的电磁设备的
电流。然而优选的是，第一保持装置和/或第二保持装置具有永磁设备，所述永磁设备例如能够包含钕
永磁体并且适合于将翻盖元件固持在第一部位或第二部位中。永磁体具有如下优点：第一或第二保持装置无功率地工作并且尤其简单地构成。
[0015] 在一个优选的实施方式中，翻盖元件是如下构件的一部分，所述构件以可围绕枢转轴线枢转的方式安置成，使得所述构件关于枢转轴线具有第一杠杆臂和第二杠杆臂，所述第一杠杆臂通过翻盖元件形成。这两个杠杆臂例如彼此平行地从枢转轴线的相对置的侧延伸。第一保持装置和第二保持装置分别接合在第二杠杆臂上，以便将翻盖元件固持在第一部位或第二部位中。此外，预紧装置也优选接合在第二杠杆臂上。翻盖元件作为两个杠杆臂中的一个的这种构成方案具有下述优点：通过杠杆臂的相对的尺寸设计，相对于在第二部位中通过气流施加到翻盖元件上的转矩能够以简单的方式改变通过保持装置施加的保持力的适配调整。由此漩涡发生器设备可以简单的方式匹配于不同的应用和飞机。
[0016] 在一个有利的构成方案中，预紧装置具有
弹簧元件或者通过弹簧元件形成。这种弹簧元件例如能够是压力弹簧或者拉力弹簧。
[0017] 在一个优选的实施方式中，释放装置适合于在超出预设的压强时自动地将翻盖元件与第一保持装置脱开。所述压强是环境压强、即漩涡发生器设备的周围环境中的压强。如在上文中已经阐述过的，超出特定的压强能够用于识别特定的飞行情况并且尤其是起飞或着陆阶段。
[0018] 在该实施方式中尤其优选的是，释放装置具有释放元件并且释放装置构成为，使得当翻盖元件位于第一部位中时，释放元件在低于预设的压强下与翻盖元件间隔开，并且在超出预设的压强
时移动，使得所述释放元件接合在翻盖元件上并且将沿着朝第二部位的方向作用的转矩施加到翻盖元件上。于是，第一保持装置适合于在通过释放元件施加该转矩时将翻盖元件从第一部位中释放。释放装置例如能够以有利的方式具有加载压强的或填充气体的容器，所述容器具有开口，所述开口通过膜片压力密封地封闭。膜片与释放元件连接并且构成为，使得所述膜片在超出预设的压强时
变形从而引起所描述的释放元件运动，以引起通过第一保持装置释放翻盖元件。这种释放装置能够以有利的方式无功率地并且全自动地工作。
[0019] 在一个优选的实施方式中，翻盖元件在第二部位中在面部段的一侧上突出于该面部段，并且预紧装置、第一保持装置、第二保持装置和/ 或释放装置设置在面部段的相对置的一侧上。当漩涡发生器是流动体 的一部分并且面部段是流动体的表面的一部分时，所述面部段的侧是流动体的内侧。
[0020] 在一个优选的实施方式中，面部段通过板状元件的表面形成，所述板状元件设有开口并且所述板状元件能够是平坦的或者弯曲的。在该实施方式中或者在一个替选的优选的实施方式中，漩涡发生器设备具有壳体，所述壳体具有内腔，所述内腔通过面部段的开口是可进入的。壳体不延伸超出面部段的平面。预紧装置、第一保持装置、第二保持装置和 /或释放装置设置在壳体中。如果将这两个实施方式组合，那么尤其优选的是，壳体与板状元件连接或者与该板状元件一件式地构成并且对壳体的内腔的一部分限界。在任何情况下，这种漩涡发生器设备都可尤其简单地安装在流动体或飞机中并且尤其能够部分地或者完全地作为一个单元安装。
[0021] 根据在上文中详细描述的实施方式或构成方案中的每一个的漩涡发生器设备能够是飞机的一部分，其中漩涡发生器设备设置为，使得在飞机飞行时在面部段上方产生气流，当翻盖元件位于第二部位中时，所述气流作用在翻盖元件上并且将沿着朝第一部位的方向作用的转矩施加到翻盖元件上。如已经阐述过的那样，因此能够通过以匹配于飞机的方式选择转矩的预设大小来实现全自动地且无功率地翻入到第一部位中。特别地，优选将转矩的预设大小选择为，使得在飞机的起飞阶段和着陆阶段中不超出该预设大小并且在达到飞机的巡航速度时达到该预设大小。
[0022] 在飞机的一个优选的实施方式中，面部段是机翼的、垂直尾翼的、水平尾翼的、方向舵的、襟翼的或者高升力设备的一部分。
附图说明
[0023] 在下文中参照附图阐述一个优选的
实施例。
[0024] 图1示出根据本发明的一个实施例的漩涡发生器设备的示意性的立体视图。
[0025] 图2示出图1的漩涡发生器设备与在第一部位中的翻盖元件的横截面视图。
[0026] 图3示出图1的漩涡发生器设备与在第二部位中的翻盖元件的横截面视图。
[0027] 图4示出具有多个漩涡发生器设备的垂直尾翼。
具体实施方式
[0028] 在图1中示出的漩涡发生器设备1具有面部段2，在所述面部段中构成有开口3。当漩涡发生器设备1装入到飞机中并且飞机运动或飞行时，面部段2设置通过让气流来溢流。漩涡发生器设备1此外具有翻盖元件4，所述翻盖元件关于面部段2可围绕构成为
铰链5的枢转轴线枢转。面部段2通过板状元件6的表面形成。
[0029] 在图1中示出在翻出部位中的翻盖元件4，在所述翻出部位中，翻盖元件垂直地突出于面部段2并且通过气流对面部段2溢流时伸入到该气流中。翻盖元件4能够在该部位中随后产生湍流，以便以在上文中所描述的方式给气流输送能量。
[0030] 在图2和3的横截面视图中可以观察到，漩涡发生器设备1为了在飞机中使用而安装在流动体的壁部8中的留空部7中，所述流动体是飞机的一部分，即例如垂直尾翼10的垂直稳定面9(Seitenflosse)(参见图4)。在此，板状元件6通过借助与其面部段2相对置的表面在留空部 7的边缘的周围中位于壁部8的外面上的环绕的边缘区域中。在该区域中，壁部8能够是加深的，由此面部段2能够与壁部8的外面一起形成尽可能统一的光滑表面。
[0031] 漩涡发生器设备1此外具有箱状的壳体9，所述壳体在与面部段相对置的一侧上与板状元件6连接或者与该板状元件一件式地构成。在该壳体9中，设置有漩涡发生器设备1的其它接下来描述的部件，其中所述壳体的内腔10经由开口3是可进入的。由此，漩涡发生器设备1能够以有利的方式作为一个单元安装在壁部8的留空部7中，使得所述安装通常是简单可行的并且尤其以漩涡发生器1加装现有的飞机也是简单可行的。
[0032] 如在图2和3中最佳可见，翻盖元件4是如下构件的一部分，所述构件整体上可围转动轴线5枢转。该构件11除了翻盖元件4外还具有板部段12，所述板部段在与翻盖元件4相对置的一侧上远离转动轴线5 延伸并且平行于翻盖元件4伸展。翻盖元件4和板部段12彼此刚性地连接，并且优选构件11一件式地构成，并且翻盖元件4和板部段12是构件11的部段。在任何情况下，翻盖元件4和板部段12关于枢转轴线 5形成两个杠杆臂。
[0033] 枢转轴线5在壳体9的内腔10中安装在开口3的边缘处，并且翻盖元件4的尺寸设计和设置为，使得所述翻盖元件在图2中所示出的部位中在通过板状元件6所限定的、必要时弯曲的平面中延伸并且基本上闭合开口3。翻盖元件4的背离内腔10的表面在该翻入部位中与面部段2 对齐，使得整体上形成基本上光滑的表面。为了将翻盖元件4和构件11 固持在该翻入部位中，而设有永磁体13的装置，所述装置在壳体9的
侧壁14和枢转轴线5之间的区域中固定在板状元件6的与面部段相对置的且朝向内腔10的表面上。在图1中未示出的这些永磁体13设置为，使得板部段12在翻盖元件4的翻入部位中贴靠所述永磁体并且由所述永磁体磁性地固持。板部段12因此必须由适合的材料构成，而翻盖元件4也能够由另一种材料构成。
[0034] 漩涡发生器设备1此外具有一个或多个弹簧元件15，所述弹簧元件在所示出的实例中是拉力弹簧。在图1中未示出的这些弹簧元件15中的每一个在一个端部处与板部段12的背离枢转轴线5的端部连接并且在另一个端部处与关于壳体9刚性地固定在内腔10中的固定元件16连接。一个或多个弹簧元件15构成为，使得翻盖元件4和构件11预紧到在图3中示出的且对应于图1的翻出部位中，但是使得所述预紧不足以克服永磁体13的保持力。
[0035] 为了能够使翻盖元件4和构件11进入到翻出部位中，漩涡发生器设备1此外具有测压计17，所述测压计就其而言具有壳体，所述壳体具有开口，所述开口通过可变形的膜片19压力密封地封闭。壳体18在所示出的实例中设置在内腔10中，使得当翻盖元件位于图2的翻入部位中时，膜片19背离该翻盖元件4。在壳体18中存在具有限定压强的气体。膜片19构成为，使得当内腔10中的与环境压强相同的压强超出壳体18 中的限定压强时，所述膜片能够在图2中所示出的凸形形状和在图3中所示出的凹形形状之间反转。在膜片19上固定有释放销20，所述释放销在壳体18的与膜片19相对置的且在朝向该翻入部位中的翻盖元件4 的一侧上压力密封地引导穿过该壳体并且沿着朝翻盖元件4的方向突出于壳体18。
[0036] 当膜片19处于其凸形形状中并且翻盖元件4如在图2中所示出的那样翻入时，释放销20与翻盖元件4间隔开。然而，一旦膜片19反转到其凹形形状中，那么所述膜片就沿着到翻盖元件4上的方向移动释放销 20，从而释放销20接合在翻盖元件4上并且沿着朝向翻出部位的方向将转矩施加到该翻盖元件上。膜片19和释放销20构成和设置为，使得由此(连同通过一个或多个弹簧元件15引起的预紧一起)克服永磁体 13的保持作用，并且翻盖元件4通过一个或多个弹簧元件15枢转到图 3的翻出部位中。释放销20的释放力在此例如也能够通过对测压计或壳体18和膜片19的尺寸设计的适当选择来调整。
[0037] 在该翻出部位中，翻盖元件4或构件11通过永磁体21的另一装置固持，所述另一装置固定在内腔10的内部中。在图1中未示出的所述永磁体与之相应地设置为，使得当翻盖元件以所描述的方式枢转到翻出部位中时，板部段12在翻盖元件4的翻出部位中贴靠在所述永磁体上并且由所述永磁体磁性地固持。永磁体21在此正如永磁体13那样形成止挡件，使得翻入部位和翻出部位是可行的枢转运动的末端部位。
[0038] 永磁体21和一个或多个弹簧元件15构成和设置为，使得通过在运行时溢流面部段2的气流22沿着朝翻盖元件4的翻入部位的方向施加到所述翻盖元件4上的预设大小的转矩(参见图3)克服永磁体21的固持力，并且足以将翻盖元件4和构件11克服预紧移动到翻入部位中，在该处所述翻盖元件随后又通过永磁体13固持。永磁体13和21的保持作用以及通过一个或多个弹簧元件15引起的预紧也能够替选地或附加地通过板部段12、即构件11的一个杠杆臂的尺寸设计以及永磁体13 和21的或者一个或多个弹簧元件15的设置来调整。通过气流22施加的转矩的大小显然与翻盖元件4、即另一杠杆臂的尺寸设计相关。
[0039] 特别地，因此以有利的方式可行的是，将漩涡发生器设备1构成为，使得根据使用所述漩涡发生器设备的飞机，气流22在起飞阶段和着陆阶段中不足以使翻盖元件4进入到翻入部位中。更确切地说，翻盖元件 4位于其翻出部位中，因为测压计17在低于预设的压强时从而在低于对于着陆特阶段征性的相应的高度时用于将翻盖元件4以所描述的方式枢转到翻出部位中。相反，在起飞阶段之后，最迟随达到巡航速度，气流 22足以将翻盖元件4以所描述的方式枢转到翻入部位中。由此可行的是，使漩涡发生器设备1完全无功率地运行。
[0040] 图4示出具有垂直稳定面9和侧方向舵23的垂直尾翼10。多个漩涡发生器设备1在垂直稳定面9中直接安装在侧方向舵23前方，以便防止在侧方向舵处的失速。
