飛機機翼用凹穴填充縫翼及高升力系統(tǒng)和降噪方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種飛機機翼用凹穴填充縫翼，其包括：可展開的前緣縫翼；至少一個凹穴填充元件，其在所述可展開的前緣縫翼內(nèi)部的回收位置和所述可展開的前緣縫翼外部的展開位置之間可運動，所述至少一個凹穴填充元件構造成當展開所述可展開的前緣縫翼時從所述回收位置運動至所述展開位置，從而與所述前緣縫翼共同形成所述凹穴填充縫翼。本發(fā)明還提供一種飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)以及用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法。本發(fā)明在保證低速狀態(tài)下高升力系統(tǒng)氣動性能要求并節(jié)省固定翼前緣寶貴空間的同時，通過將凹穴填充元件展開，從而削弱或屏蔽前緣縫翼的主聲源區(qū)。
【專利說明】飛機機翼用凹穴填充縫翼及高升力系統(tǒng)和降噪方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一套用于實現(xiàn)具有低噪聲特性的前緣縫翼在高升力狀態(tài)下展開以及在飛機巡航狀態(tài)下回收的裝置，屬于飛機高升力系統(tǒng)領域。
【背景技術】
[0002]飛機噪聲輻射水平是現(xiàn)代大型客機安全性、經(jīng)濟性、舒適性、環(huán)保性(噪聲、碳排放等)“四性”要求中一項非常重要的指標。近幾十年來，隨著高涵道比航空發(fā)動機噪聲的明顯下降，飛機機體噪聲成為飛機起飛和降落時噪音的最主要的來源，而飛機的高升力系統(tǒng)氣動噪聲是飛機機體噪音的最重要組成部分。
[0003]現(xiàn)代大型民機高升力系統(tǒng)前緣裝置通常采用縫翼的形式。如圖1所示，傳統(tǒng)的前緣縫翼101外形與飛機固定翼102前緣相匹配，以便在巡航狀態(tài)下通過高升力機構將前緣縫翼101回收。為此，所設計的前緣縫翼101后表面111通常會形成一個凹穴區(qū)。在前緣縫翼展開狀態(tài)下，來流將在此凹穴區(qū)域內(nèi)形成一個回流區(qū)121。該回流區(qū)主要由一個強度很強的大渦組成，而且在該凹穴區(qū)域內(nèi)流動結構很不穩(wěn)定，致使前緣縫翼101產(chǎn)生很高的噪音輻射水平。為降低前緣縫翼氣動噪聲的輻射水平，有人提出縫翼凹穴填充技術，即形成凹穴填充縫翼(SCF縫翼)。然而，為保證高升力系統(tǒng)氣動性能不被削弱，固定翼前緣外形必須保持不變，這樣一來將導致前緣縫翼后表面外形與固定翼前緣外形不匹配，致使前緣縫翼在巡航狀態(tài)下無法回收。
[0004]為實現(xiàn)SCF縫翼在高速狀態(tài)下的回收，發(fā)明人A.什米洛維奇等在申請公布號為CN102834315A的中國專利申請中提出將固定翼前緣設計成為可移動式。具體地，如圖2所示，在該專利申請所披露的飛機大升力系統(tǒng)400的實施方式中，前緣機翼縫翼202構造成凹穴填充縫翼，這時，如果仍使用傳統(tǒng)的機翼，則前緣機翼縫翼202的存放構造將會與主翼元件形成重疊區(qū)208從而構成前緣機翼縫翼在存放位置時對主翼元件的干涉。為了實現(xiàn)對凹穴填充縫翼的回收，該專利同時提供一種剛性前緣元件402，其可移動地連接至主翼元件，該剛性前緣元件402構造成在展開位置時連接主翼元件的上部機翼表面408的外緣和下部機翼表面410的外緣從而形成飛機機翼的連續(xù)外模線形狀，并構造成在存放位置時其放置在所述上部機翼表面408的外緣和下部機翼表面410的外緣的后方，從而使得當前緣機翼縫翼202縮回至存放位置時，前緣機翼縫翼202鄰接所述上部機翼表面408的外緣和下部機翼表面410的外緣從而形成飛機機翼的連續(xù)外模線形狀。為此，該專利特別設計了一套回收機構，該回收機構包括板件402、線性驅動機構404和導向器406。再如圖2所示，對前緣機翼縫翼202回收的具體實現(xiàn)為:板件402被構造成在存放位置時，板件被擱置在主翼元件內(nèi)。通過使用線性驅動器404，板件402在存放位置(見圖中虛線所示)和展開位置之間轉換。為了輔助板件402在展開位置和存放位置之間恰當?shù)剞D換，導向器406可將板件引導和/或旋轉就位。
[0005]然而，上述回收機構必然需要占據(jù)主翼元件前緣大量的空間，這勢必會受到主翼元件內(nèi)其他作動裝置和管路的極大限制。此外，在低速增升狀態(tài)下，主翼元件前緣氣動載荷很大，要求可移動的板件402具有很大的剛性，同時要求在凹穴填充縫翼202展開時，板件402與主翼元件前緣的其他部分連接后應具有很好的密封性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明通過采用傳統(tǒng)前緣縫翼和凹穴填充元件相結合的方式來形成凹穴填充縫翼是有利的，其可以在飛機的固定翼前緣外形不變的情況下，實現(xiàn)凹穴填充縫翼在高速狀態(tài)下的回收，同時降低飛機噪聲并保證高升力系統(tǒng)的氣動性能。
[0007]為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種飛機機翼用凹穴填充縫翼，其包括:
[0008]可展開的前緣縫翼；
[0009]至少一個凹穴填充元件，其在所述可展開的前緣縫翼內(nèi)部的回收位置和所述可展開的前緣縫翼外部的展開位置之間可移動，所述至少一個凹穴填充元件構造成當展開所述可展開的前緣縫翼時從所述回收位置移動至所述展開位置，從而與所述前緣縫翼共同形成所述凹穴填充縫翼。
[0010]優(yōu)選地，所述凹穴填充元件為凹穴填充片。
[0011]進一步優(yōu)選地，所述至少一個凹穴填充元件被構造成向外樞轉至所述展開位置并且向內(nèi)樞轉至所述回收位置。
[0012]再進一步優(yōu)選地，所述至少一個凹穴填充元件包含上凹穴填充片和下凹穴填充片。
[0013]又進一步優(yōu)選地，所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述可展開的前緣縫翼的縫翼后表面連接，所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述可展開的前緣縫翼的縫翼下表面連接。
[0014]又再進一步優(yōu)選地，所述上凹穴填充片和所述下凹穴填充片分別連接有作動機構從而能夠在離開所述回收位置時自動向外樞轉至所述展開位置。
[0015]還再進一步優(yōu)選地，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述可展開的前緣縫翼內(nèi)部。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其包括:
[0017]固定翼，其包含前緣上表面和前緣下表面；
[0018]前緣縫翼，其可操作地連接至所述固定翼以在回收位置和展開位置之間移動，所述前緣縫翼包含縫翼上表面、縫翼下表面和縫翼后表面，所述縫翼上表面和縫翼下表面構造成在回收位置時分別與所述前緣上表面和前緣下表面形成連續(xù)的外形輪廓線；
[0019]至少一個凹穴填充元件，其可移動地連接至所述前緣縫翼，其中，所述至少一個凹穴填充元件構造成在所述回收位置時縮回至所述前緣縫翼內(nèi)部而在所述展開位置時伸出至所述縫翼后表面外以與所述前緣縫翼共同形成凹穴填充縫翼。
[0020]優(yōu)選地，所述凹穴填充元件為凹穴填充片。
[0021]進一步優(yōu)選地，所述至少一個凹穴填充元件被構造成向外樞轉至所述展開位置并且向內(nèi)樞轉至所述回收位置。
[0022]再進一步優(yōu)選地，所述至少一個凹穴填充元件包含上凹穴填充片和下凹穴填充片。
[0023]又進一步優(yōu)選地，所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述縫翼后表面連接，所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述縫翼下表面連接。[0024]又再進一步優(yōu)選地，所述上凹穴填充片和所述下凹穴填充片分別連接有作動機構從而能夠在離開所述回收位置時自動向外樞轉至所述展開位置。
[0025]還再進一步優(yōu)選地，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述前緣縫翼內(nèi)部。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其包括:
[0027]將前緣縫翼從固定翼的前緣展開到高升力位置；以及
[0028]將與所述前緣縫翼關聯(lián)的至少一個凹穴填充元件從所述前緣縫翼內(nèi)部的回收位置重置到展開位置，在該展開位置，所述至少一個凹穴填充元件與所述前緣縫翼共同形成凹穴填充縫翼。
[0029]優(yōu)選地，所述凹穴填充元件包含凹穴填充片，其中重置至少一個凹穴填充片包括將所述至少一個凹穴填充片向外樞轉至所述展開位置以形成所述凹穴填充縫翼外形輪廓。
[0030]進一步優(yōu)選地，所述至少一個凹穴填充片包含上凹穴填充片和下凹穴填充片，其中，與所述前緣縫翼關聯(lián)所述至少一個凹穴填充元件包括將所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述前緣縫翼的縫翼后表面連接，以及將所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述前緣縫翼的縫翼下表面連接。
[0031]再進一步優(yōu)選地，向外樞轉所述至少一個凹穴填充片包括使連接至所述至少一個凹穴填充片的作動機構從其縮回位置釋放至伸出位置。
[0032]又進一步優(yōu)選地，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述前緣縫翼內(nèi)部。
[0033]通過上述方面，本發(fā)明不需要改變飛機固定翼前緣外形，故可以節(jié)約固定翼前緣的寶貴空間。同時，由于縫翼后表面氣動載荷較小，故前緣縫翼的凹穴填充元件所承受的載荷較小，不易發(fā)生彎曲變形，不易疲勞。本發(fā)明在保證低速狀態(tài)下高升力系統(tǒng)氣動性能要求的同時，通過將凹穴填充元件展開，從而削弱或屏蔽前緣縫翼的主聲源區(qū)，降低縫翼氣動噪聲輻射水平。
[0034]通過參考下面所描述的實施方式，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會得到清晰地闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]本發(fā)明的結構和操作方式以及進一步的目的和優(yōu)點將通過下面結合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標記標識相同的元件:
[0036]圖1是現(xiàn)有大升力系統(tǒng)下前緣縫翼凹穴區(qū)氣動噪聲產(chǎn)生原理示意圖；
[0037]圖2是另一種現(xiàn)有的大升力系統(tǒng)的橫截面示意圖，其中示出的前緣縫翼為凹穴填充縫翼，而主翼元件配備有可移動的板件；
[0038]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的高升力系統(tǒng)的橫截面圖，其中與前緣縫翼關聯(lián)的兩個凹穴填充片在展開位置和回收位置呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0039]根據(jù)要求，這里將披露本發(fā)明的【具體實施方式】。然而，應當理解的是，這里所披露的實施方式僅僅是本發(fā)明的典型例子而已，其可體現(xiàn)為各種形式。因此，這里披露的具體細節(jié)不被認為是限制性的，而僅僅是作為權利要求的基礎以及作為用于教導本領域技術人員以實際中任何恰當?shù)姆绞讲煌貞帽景l(fā)明的代表性的基礎，包括采用這里所披露的各種特征并結合這里可能沒有明確披露的特征。
[0040]應當注意到，在本文中，用于解釋所揭露實施方式的各個部分的結構和動作的方向表示，諸如上表面、下表面、向內(nèi)、向外等等，并不是絕對的，而是相對的。當所揭露實施方式的各個部分位于圖中所示位置時，這些表示是合適的。如果所揭露實施方式的位置或參照系改變，這些表示也要根據(jù)所揭露實施方式的位置或參照系的改變而發(fā)生改變。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)如圖3所示。如圖3所示，在本實施方式中，飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)包括固定翼10、前緣縫翼30、上凹穴填充片51和下凹穴填充片53。固定翼10具有前緣上表面11和前緣下表面13。前緣縫翼30相對于固定翼10有兩個不同位置，分別是回收位置(以虛線示出)和展開位置。前緣縫翼30例如通過導軌70可操作地連接至固定翼10上，從而其回收與展開通過導軌70實現(xiàn)。如圖3所示，導軌70受固定翼10的前梁15限制，并可伸出固定翼前緣外和縮回固定翼內(nèi)部，從而實現(xiàn)前緣縫翼30的展開和回收。
[0042]如圖3所示，在本實施方式中，前緣縫翼30包含縫翼上表面31、縫翼下表面33和縫翼后表面35，縫翼上表面31和縫翼下表面33構造成在回收位置時分別與前緣上表面11和前緣下表面13形成連續(xù)的外形輪廓線。
[0043]如圖3所示，在本實施方式中，上凹穴填充片51和下凹穴填充片53分別可樞轉地連接至前緣縫翼30從而共同構成凹穴填充縫翼，例如，上凹穴填充片51通過上鉸鏈61與縫翼后表面35連接，下凹穴填充片53通過下鉸鏈63與縫翼下表面33連接。其中，上凹穴填充片51和下凹穴填充片53構造成在回收位置時縮回至前緣縫翼30內(nèi)部而在展開位置時伸出至縫翼后表面35外以與所述前緣縫翼30共同形成凹穴填充縫翼。
[0044]具體地，當飛機處于低速增升狀態(tài)時，上凹穴填充片51和下凹穴填充片53由于通過鉸鏈與前緣縫翼30關聯(lián)，因而可借助于彈簧機構或液壓機構等作動機構(圖未示)自動向外樞轉至展開位置，以形成完整的凹穴填充片外形，滿足所設計的凹穴填充縫翼外形輪廓；當飛機處于巡航狀態(tài)時，上凹穴填充片51和下凹穴填充片53在前緣縫翼30回收過程中被固定翼10的前緣頂入至前緣縫翼30內(nèi)部進入回收狀態(tài)，或者作動機構自動向內(nèi)樞轉至回收狀態(tài)。在該回收狀態(tài)下，上凹穴填充片51和下凹穴填充片53均被收容于前緣縫翼30的內(nèi)部。凹穴填充片的回收和展開用的作動裝置例如可安裝在縫翼后表面35的內(nèi)部，跟隨前緣縫翼30 —起運動。
[0045]盡管本實施方式中有兩個凹穴填充片，但應當理解，在另外的實施方式中，凹穴填充片的個數(shù)也可以是一個，或者在可能的情況下設置為多個。
[0046]應當理解的是，在本實施方式中，回收的前緣縫翼30的縫翼上表面31與固定翼10的前緣上表面11形成連續(xù)的外形輪廓線，并且曲率連續(xù)。前緣縫翼30的縫翼下表面33與固定翼10的前緣下表面13形成連續(xù)的外形輪廓線，并且曲率也連續(xù)?；厥蘸蟮目p翼下表面33與前緣下表面13連接處可借助于橡膠條或橡膠墊圈使其具有良好的氣密性，防止在巡航狀態(tài)下，外部氣流從飛機機翼的下表面連接處流入機翼內(nèi)部而影響機翼氣動性能。
[0047]需要說明的是，在圖3中，虛線L表示的是如果上凹穴填充片51和下凹穴填充片53未進入收回位置所應處的位置，但由于填充片的上述構造，使得處于它們處于收回位置上，這樣，前緣縫翼30的縫翼后表面35則與固定翼10的前緣表面貼合，完成前緣縫翼30的回收。
[0048]本發(fā)明的技術內(nèi)容及技術特點已揭示如上，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領域的技術人員可以對上述結構和形狀作各種變化和改進，包括這里單獨披露或要求保護的技術特征的組合，明顯地包括這些特征的其它組合。這些變形和/或組合均落入本發(fā)明所涉及的【技術領域】內(nèi)，并落入本發(fā)明權利要求的保護范圍。需要注意的是，按照慣例，權利要求中使用單個元件意在包括一個或多個這樣的元件。此外，不應該將權利要求書中的任何參考標記構造為限制本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種飛機機翼用凹穴填充縫翼，其包括: 可展開的前緣縫翼； 至少一個凹穴填充元件，其在所述可展開的前緣縫翼內(nèi)部的回收位置和所述可展開的前緣縫翼外部的展開位置之間可移動，所述至少一個凹穴填充元件構造成當展開所述可展開的前緣縫翼時從所述回收位置移動至所述展開位置，從而與所述前緣縫翼共同形成所述凹穴填充縫翼。
2.根據(jù)權利要求1所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述凹穴填充元件為凹穴填充片。
3.根據(jù)權利要求2所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述至少一個凹穴填充元件被構造成向外樞轉至所述展開位置并且向內(nèi)樞轉至所述回收位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述至少一個凹穴填充元件包含上凹穴填充片和下凹穴填充片。
5.根據(jù)權利要求4所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述可展開的前緣縫翼的縫翼后表面連接，所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述可展開的前緣縫翼的縫翼下表面連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述上凹穴填充片和所述下凹穴填充片分別連接有作動機構從而能夠在離開所述回收位置時自動向外樞轉至所述展開位置。
7.根據(jù)權利要求6所述的飛機用凹穴填充縫翼，其特征在于，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述可展開的前緣縫翼內(nèi)部。
8.一種飛機機翼用低噪聲高`升力系統(tǒng)，其包括: 固定翼，其包含前緣上表面和前緣下表面； 前緣縫翼，其可操作地連接至所述固定翼以在回收位置和展開位置之間移動，所述前緣縫翼包含縫翼上表面、縫翼下表面和縫翼后表面，所述縫翼上表面和縫翼下表面構造成在回收位置時分別與所述前緣上表面和前緣下表面形成連續(xù)的外形輪廓線； 至少一個凹穴填充元件，其可移動地連接至所述前緣縫翼，其中，所述至少一個凹穴填充元件構造成在所述回收位置時縮回至所述前緣縫翼內(nèi)部而在所述展開位置時伸出至所述縫翼后表面外以與所述前緣縫翼共同形成凹穴填充縫翼。
9.根據(jù)權利要求8所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述凹穴填充元件為凹穴填充片。
10.根據(jù)權利要求9所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個凹穴填充元件被構造成向外樞轉至所述展開位置并且向內(nèi)樞轉至所述回收位置。
11.根據(jù)權利要求10所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個凹穴填充元件包含上凹穴填充片和下凹穴填充片。
12.根據(jù)權利要求11所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述縫翼后表面連接，所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述縫翼下表面連接。
13.根據(jù)權利要求12所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述上凹穴填充片和所述下凹穴填充片分別連接有作動機構從而能夠在離開所述回收位置時自動向外樞轉至所述展開位置。
14.根據(jù)權利要求13所述的飛機機翼用低噪聲高升力系統(tǒng)，其特征在于，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述前緣縫翼內(nèi)部。
15.一種用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其包括: 將前緣縫翼從固定翼的前緣展開到高升力位置；以及 將與所述前緣縫翼關聯(lián)的至少一個凹穴填充元件從所述前緣縫翼內(nèi)部的回收位置重置到展開位置，在該展開位置，所述至少一個凹穴填充元件與所述前緣縫翼共同形成凹穴填充縫翼。
16.根據(jù)權利要求15所述的用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其特征在于，所述凹穴填充元件為凹穴填充片，其中重置至少一個凹穴填充片包括將所述至少一個凹穴填充片向外樞轉至所述展開位置以形成所述凹穴填充縫翼外形輪廓。
17.根據(jù)權利要求16所述的用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其特征在于，所述至少一個凹穴填充片包含上凹穴填充片和下凹穴填充片，其中，與所述前緣縫翼關聯(lián)所述至少一個凹穴填充元件包括將所述上凹穴填充片通過上鉸鏈與所述前緣縫翼的縫翼后表面連接，以及將所述下凹穴填充片通過下鉸鏈與所述前緣縫翼的縫翼下表面連接。
18.根據(jù)權利要求17所述的用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其特征在于，向外樞轉所述至少一個凹穴填充片包括使連接至所述至少一個凹穴填充片的作動機構從其縮回位置釋放至伸出位置。
19.根據(jù)權利要求18所述的用于降低與高升力系統(tǒng)有關的飛機噪音的方法，其特征在于，所述作動機構包含彈簧機構或液壓機構，所述彈簧機構或液壓機構設置于所述前緣縫翼內(nèi)部。`
【文檔編號】B64C9/24GK103879551SQ201410103950
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】徐康樂, 陳迎春, 李亞林, 葉軍科, 毛俊, 蔡錦陽 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院