阅读说明：本技术 用于在缩回位置与伸出位置之间驱动襟翼安排的系统 (System for driving a flap arrangement between a retracted position and an extended position ) 是由 马库斯·吉贝特 布拉任科·科斯科维奇 于 2019-07-16 设计创作，主要内容包括：一种襟翼系统包括前缘襟翼、致动器、第一、第二和第三固定连杆,第一和第二连接连杆及辅助连杆,第一至第三固定连杆包括分别将其可旋转地支撑在第一至第三结构性固定点上的第一至第三支撑接头,第一固定连杆包括与第一连接连杆的端部(其另一端部与第一襟翼接头联接)联接的第一连接接头,第二固定连杆包括与第一连接连杆的中心区域可旋转地联接的第二连接接头,第三固定连杆包括与第二连接连杆的端部(其另一端部与第二襟翼接头联接)可旋转地联接的第三连接接头,第二连接与第一固定连杆在相应端部内的位置由辅助连杆相联,固定、连接及辅助连杆安排成将前缘缝翼从缩回位置主动地放置到伸出位置。本申请还提供包括该襟翼系统的机翼和飞行器。(A flap system includes a leading edge flap, an actuator, a first, second and third fixed links, first and second connecting links and an auxiliary link, the first to third fixed links including first to third support joints rotatably supporting them at first to third structural fixing points respectively, the first fixed link including a first connecting joint rotatably coupled to an end of the first connecting link (the other end of which is coupled to the first flap joint), the second fixed link including a second connecting joint rotatably coupled to a central region of the first connecting link, the third fixed link including a third connecting joint rotatably coupled to an end of the second connecting link (the other end of which is coupled to the second flap joint), the position of the second connecting link within the respective ends being coupled by the auxiliary link, the fixed, connecting and auxiliary links being arranged to positively place the slat from the retracted position to the extended position. The application also provides a wing and an aircraft comprising the flap system.)

用于在缩回位置与伸出位置之间驱动襟翼安排的系统

技术领域

本发明涉及一种用于在缩回位置和伸出位置之间驱动襟翼安排的系统，一种具有这种系统的机翼，以及一种飞行器。

背景技术

在商用飞行器中，通常所谓的高升力系统设置在机翼上，从而允许增加机翼的升力产生面积及其弯度。这些高升力系统主要包括后缘襟翼安排和前缘襟翼安排。例如，前缘襟翼安排包括从机翼下侧处的凹部延伸至机翼上游的位置的襟翼。对于这种所谓的克鲁格襟翼，存在许多不同的致动机构。

克鲁格襟翼通常位于机翼下侧处、后缘指向向前方向且前缘指向向后。在襟翼展开过程中，该襟翼大致遵循旋转运动，以到达机翼前缘前方的位置并与其产生间隙，其中，襟翼前缘指向飞行方向，并且其中，后缘指向后向方向。

DE 102011018906 A1示例性地示出了具有克鲁格襟翼的前缘襟翼系统。此处，附加的保持元件附接到襟翼的后缘，以影响襟翼与机翼前缘之间的间隙。

EP 2509859 B1示出了一种高升力系统，该高升力系统也可以包括克鲁格襟翼，该克鲁格襟翼具有一定的设计以将襟翼与机翼的前缘之间的所得间隙成形为严格收敛。

发明内容

用于使呈克鲁格襟翼形式的前缘缝翼伸出的普通运动学通常提供附接至杠杆的前缘襟翼的严格运动，该杠杆绕旋转轴转动。因此，襟翼的翼弦轴线与机翼的翼弦轴线之间的角度基本上与所述杠杆的位置成比例。然而，提供不同的运动来优化前缘襟翼和机翼前缘之间的间隙以及襟翼和机翼上的气流可以是有利的。

因此，本发明的目的是提出一种用于提供前缘襟翼的运动的改进的襟翼系统，该襟翼系统改善了襟翼区域中的流动，同时该系统应尽可能简单。

该目的通过具有独立权利要求1的特征的襟翼系统来实现。有利的实施例和进一步的改进可以从从属权利要求和以下描述中获得。

提出了一种用于在缩回位置和伸出位置之间驱动前缘襟翼的襟翼系统，所述系统包括：前缘襟翼，致动器，第一固定连杆，第二固定连杆，第三固定连杆，第一连接连杆，第二连接连杆，以及辅助连杆，其中，所述第一固定连杆包括用于将所述第一固定连杆可旋转地支撑在第一结构性固定点上的第一支撑接头，其中，所述第二固定连杆包括用于将所述第二固定连杆可旋转地支撑在第二结构性固定点上的第二支撑接头，其中，所述第三固定连杆包括用于将所述第三固定连杆可旋转地支撑在第三结构性固定点上的第三支撑接头，其中，所述第一固定连杆包括与所述第一连接连杆的端部联接的第一连接接头，所述第一连接连杆在另一端部处与第一襟翼接头联接，其中，所述第二固定连杆包括与所述第一连接连杆的中心区域可旋转地联接的第二连接接头，其中，所述第三固定连杆包括与所述第二连接连杆的端部可旋转地联接的第三连接接头，所述第二连接连杆在另一端部处与第二襟翼接头联接，其中，所述致动器、所述第二连接连杆与所述第一固定连杆各自在相应端部内的位置处通过辅助连杆相联接，并且其中，所述固定连杆、所述连接连杆、以及所述辅助连杆被安排成用于将所述前缘缝翼从缩回位置主动地放置到伸出位置。

利用根据本发明的襟翼系统，可以到达某些空气动力襟翼位置，这些位置引起更高的高升力性能。主要优点在于，直到具有局部机翼翼弦和前缘襟翼翼弦之间测得的大约117°的展开角的中间位置，克鲁格襟翼的后缘都保持在机翼前缘点以下。襟翼的后缘与机翼的前缘之间的间隙也可以是局部机翼翼弦的2％或更小。这防止了克鲁格襟翼展开期间主机翼上的气流分离。在随后的运动中，可以到达伸出位置，该伸出位置可以包括局部襟翼翼弦与局部机翼翼弦之间的大约130°的角度，同时维持间隙的尺寸。总之，根据本发明的襟翼系统能够提供前缘襟翼的更复杂的运动，该运动优化至少前缘区域中的流动。消除了角度调节和襟翼展开状态的直接联接。

联接三个结构性固定点的连杆的安排将使襟翼与机翼翼弦之间的角度改变直到某个状态。此后，襟翼角度可以保持基本恒定，或者可以仅略微增加。这意味着，在襟翼完全展开之前并且仍然在局部机翼翼弦之下时，可以几乎在中间位置达到襟翼的期望的展开角度。之后，襟翼可以提供基本平移的运动，即在随后的基本平行的运动过程中的运动。

前缘襟翼可以是具有细长形状、并且具有前缘和后缘的流动本体。它可以以类似于普通克鲁格襟翼或影响飞行器的另一种流动影响操纵面的方式弯曲。主襟翼是旨在相对于机翼前缘移动的前缘襟翼。在缩回状态下，襟翼安排在当襟翼系统安装在机翼中时处于机翼下侧的凹部中。本申请中所提及的运动涉及从所述凹部到机翼前缘前方的位置的展开运动。

根据本发明的襟翼系统基于第一实施例中六个连杆的安排。三个固定连杆可旋转地可支撑在三个单独的结构性固定点上。两个连接连杆可旋转地支撑在两个单独的襟翼接头上，这两个襟翼接头在前缘襟翼上被安排为彼此相距一定距离。通过固定连杆和连接连杆的互连(这种连接还包括使用辅助连杆)，确定了襟翼接头的空间位置，并且因此确定襟翼的空间位置。为了驱动连杆的安排，致动器可以与固定连杆中的一个固定连杆联接。在下文中，将更详细地描述这些组件。

致动器可以是旋转致动器，该旋转致动器示例性地与固定连杆中的一个固定连杆直接联接。在安装在机翼上的状态下，致动器还可以与结构性固定点连接。通过旋转致动器，相应的固定连杆围绕相应的结构性固定点旋转，并且从而使与其直接或间接联接的所有连杆移动。

第一固定连杆和第二固定连杆各自包括可旋转地支撑在单独的结构性固定点上的端部和与第一连接连杆可旋转地联接的相反的端部。通过使第一固定连杆和第二固定连杆围绕它们各自的支撑接头(在安装状态下，这些支撑接头与结构性固定点联接)转动，第一连接连杆被迫使进行由第一结构性固定点和第二结构性固定点的位置、第一固定连杆和第二固定连杆的长度、以及第一连接连杆上的联接位置确定的运动。

示例性地，第一连接连杆可以沿其主延伸分成两个半部。在一个半部的外端部处，第一连接连杆与第一襟翼接头连接。在另一个半部处，它可以联接至第一固定连杆和第二固定连杆。可以优选的是将第一固定连杆与第一连接连杆的外端部联接，而第二固定连杆与第一连接连杆上的朝向第一连接连杆的中心偏移的位置联接。在缩回位置，第一固定连杆和第二固定连杆可以基本上彼此平行安排，而第一固定连杆可以包括比第二固定杆更长的长度。因此，在缩回位置，第一连接连杆相对于第一固定连杆和第二固定连杆明显倾斜。结果，在展开过程的第一部分中，第一连接连杆将保持其取向，并且第一连接连杆的外端部由此沿基本圆形的路径移动。

根据第一固定连杆和第二固定连杆的长度关系以及第一结构性固定点和第二结构性固定点的位置，第一连接连杆的取向将沿展开过程改变，使得在展开过程的第一部分之后，第一连接连杆的外端部的运动路径的半径越来越小。

同时，第三固定连杆以及辅助连杆迫使第二连接连杆进行某个运动。在辅助连杆直接根据第一固定连杆移动的同时，辅助连杆和第三固定连杆确定第二连接连杆的取向。可以优选的是，第二襟翼接头进行与第一襟翼接头类似的运动，即进行具有在展开的第一部分之后半径减小的旋转运动。因此，可以通过以下方式调整根据本发明的襟翼系统使得即使在襟翼的后缘在襟翼系统可附接的机翼翼弦线之下的情况下，襟翼的前缘也处于相对远的向前位置。前缘襟翼将优选地采取相对于机翼翼弦的大约117°的角度，同时襟翼的后缘仍在翼弦线之下，之后进行基本平行或平移运动。这可以引起大约130°的角度。因此，襟翼和机翼前缘之间维持一定间隙。

在优选实施例中，所述第一固定连杆具有大于所述第二固定连杆的长度。这使得根据本发明的襟翼系统能够如上所述地提供第一襟翼接头的特定运动路线。长度的不同将引起第一连接连杆在特定展开状态下的取向的明显变化。

优选地，在所述缩回位置，所述第一固定连杆和所述第二固定连杆围成小于10°的角度。因此，在这个位置或展开状态，第一固定连杆和第二固定连杆基本上彼此平行安排。这引起第一连接连杆的运动遵循大致圆形的路径，直到第一连接连杆的取向发生更强烈的变化，使得第一襟翼接头以渐减的半径进行运动。因此，第一襟翼接头的运动是螺旋趋势。

在所述缩回位置，所述第一连接连杆和所述第一固定连杆围成25°至45°范围内的角度。第一连接连杆与第一固定连杆的与第一结构性固定点相反的端部联接。为了达到上述运动，优选的是，当襟翼缩回时，第一连接连杆和第一固定连杆的所述端部处于最后向的位置。因此，第一连接连杆稍微向前定向。在展开期间，根据第二固定连杆的尺寸，在完全伸出位置，第一固定连杆和第一连接连杆所围成的角度可以基本相同。

优选地，所述第三固定连杆所具有的长度最大为所述第一固定连杆的长度的一半。由于第三固定连杆的优选向前的位置，与第三支撑接头相反的端部只需要进行半径相对较小的运动。因此，需要较小的长度。在这点上，所指出的是，第二连接连杆以及辅助连杆可以包括与第三固定连杆的长度相当的长度，特别是最大为第一固定连杆长度的一半的长度。

优选地，所述固定连杆、所述连接连杆、以及所述辅助连杆被安排成用于：将所述前缘襟翼从缩回位置主动地放置到中间位置，在所述中间位置所述襟翼的翼弦轴线被调节到期望的角度；并且用于随后提供沿所述襟翼的翼弦轴线的平移运动，同时所述翼弦轴线的取向基本保持恒定。因此，襟翼系统中使用的所有连杆将以使得能够实现这种行为的方式设计。翼弦轴线的取向因而应该保持恒定。由于运动链依赖于旋转运动，让襟翼的翼弦轴线的取向在±2°的范围内变化就可以足够了。因此，如以上描述所呈现的襟翼将被移动到向前的位置，在该向前的位置，翼弦在刚好到达机翼的翼弦轴线之前已经采取了期望角度。之后，襟翼可以沿翼弦轴线基本平移移动，而机翼前缘与前缘襟翼之间有一定间隙。

在有利的实施例中，前缘襟翼包括主体部分和鼻部部分，其中，所述系统进一步包括第三连接连杆、第二辅助连杆、以及第四连接连杆，其中，所述第二连接连杆与所述第三连接连杆的端部联接，其中，所述第三连接连杆在相反的端部处与所述第二辅助连杆联接，其中，所述第二辅助连杆的中心区域可转动地支撑在所述第一襟翼接头上，并且在一个端部处与所述第三连接连杆联接，并且在相反的端部处与所述第四连接连杆联接，并且其中，所述襟翼鼻部与所述第四连接连杆和所述第一襟翼接头联接。因此，前缘襟翼被分成两个部分，这两个部分相对于彼此可移动。它们可以示例性地通过铰链联接。这允许襟翼容易地存放在机翼的下侧处，因为襟翼鼻部可以折叠到襟翼主体的方向。为了展开襟翼鼻部，提供了第三连接连杆、第四连接连杆、以及第二辅助连杆的组。第三连接连杆将运动从第一连接连杆传递到第二辅助连杆，该第二辅助连杆优选地设计为摇杆。因此，当第三连接连杆被朝向第一襟翼接头推动时，襟翼的鼻部部分被朝向第一襟翼接头拉动。这引起在缩回位置的襟翼的压紧/折叠。因此，第三连接连杆将被确定尺寸为使得第三连接连杆的附接点与第三连接连杆的指向鼻部部分的相应端部之间的距离超过到第一襟翼接头的距离。在伸出运动期间，第三连接连杆被拉到第二襟翼接头上并超过该接头，使得第二辅助连杆旋转以向外推动鼻部部分。

并且，可以排他地使用单个致动器。因此，襟翼系统的优点可以通过使连杆中的仅一个连杆移动来实现，而不必利用第二致动器用于例如改变襟翼相对于襟翼系统安装到其上的机翼的角度或平移位置。根据本发明的襟翼系统简单，但能有效地提供襟翼期望的运动。

优选地，所述固定连杆、所述连接连杆、以及所述辅助连杆被安排成用于：将所述前缘缝翼从缩回位置主动地放置到中间位置，在所述中间位置所述襟翼的翼弦轴线被调节到期望的角度；并且用于随后提供沿所述襟翼的翼弦轴线的平移运动，同时所述翼弦轴线的取向基本保持恒定或者略微增加(例如增加大约10°至15°)。因此，襟翼系统中使用的所有连杆将以使得能够实现这种行为的方式设计。因此，如以上描述呈现的襟翼将被移动到向前的位置，在该向前的位置，局部襟翼翼弦在刚好达到机翼的局部翼弦轴线之前已经采取了期望角度。之后，襟翼可以沿翼弦轴线基本平移移动到完全伸出位置，而机翼前缘与前缘襟翼之间有一定间隙。

如下文进一步所述，中间位置的特定角度可以大约为117°。在伸出位置，该角度可以大约为130°。然而，根据飞行器的设计，这些角度可以稍微变化(例如大约+/-2°)。

本发明进一步涉及一种机翼，该机翼具有前缘区域和后缘区域以及至少一个根据上述描述的襟翼系统。

有利的是，该系统安排在前缘区域中。

优选地，所述襟翼系统被设计成用于使机翼前缘下方的所述襟翼移动直到在局部襟翼翼弦和局部机翼翼弦之间形成117°的角度。这防止了机翼上侧上的气流分离。襟翼在机翼前缘点正下方的位置被认为是上面和进一步在下面提到的中间位置。

在从中间位置到伸出位置随后延伸中，局部襟翼翼弦达到相对于局部机翼翼弦的示例性的130°的角度。然后，襟翼在保持间隙的情况下已经以基本平移运动的方式沿机翼前缘移动。

襟翼系统进一步被设计成用于将襟翼后缘与机翼前缘点之间的间隙限制在局部机翼翼弦的2％。这协调了从襟翼到机翼上侧的气流。襟翼后缘与机翼前缘之间的间隙不应大于局部机翼翼弦的2％。这防止了襟翼展开期间机翼上的气流分离。这可以包括中间位置。并且，这可以包括伸出位置。

最后，本发明涉及一种具有至少一个这样的机翼的飞行器。

附图说明

从以下对附图中所展示的示例性实施例的描述中得出本发明的其他特征、优点、以及潜在应用。在此方面，描述和/或图示地展示的所有特征还单独地和以任意组合形成本发明的目的，而不管它们在独立权利要求中的组成或它们对其他权利要求的参考。另外，在附图中，相同或相似的物体由相同的附图标记标识。

图1至图7以不同的视图示出了根据本发明的襟翼系统的第一示例性实施例。

图8至图12以不同的视图示出了根据本发明的襟翼系统的第二示例性实施例。

图13示出了具有包括根据本发明的至少一个襟翼系统的机翼的飞行器。

具体实施方式

图1示出了安装在机翼6的前缘区域4中的襟翼系统2。襟翼系统2包括第一固定连杆8，该第一固定连杆可转动地或可旋转地安装在第一结构性固定点10上。例如，第一固定连杆8的内端12包括第一支撑接头14，该第一支撑接头连接到机翼6的第一结构性固定点10。第一固定连杆8进一步包括与内端12相反的外端16。术语“外端”应理解为在处于伸出位置的机翼6轮廓外部的端部。在图1中，示出了缩回位置。此处，第一固定连杆8示例性地沿基本水平的轴线从前缘区域4进一步向内延伸。

襟翼系统2进一步包括第二固定连杆18，该第二固定连杆可转动地或可旋转地安装在第二结构性固定点20上。为此目的，第二固定连杆18包括第二支撑接头22。在缩回位置，第二固定连杆18从前缘区域4进一步向内延伸。在这个位置，第一固定连杆8和第二固定连杆18示例性地围成大约10°的角度，该角度也可以变化到上至10°-15°。第一结构性固定点10在第二结构性固定点20的稍微前方和上方。第二固定连杆18所包括的长度低于第一固定连杆8的长度。

襟翼系统2进一步包括第一连接连杆24，该第一连接连杆在一个端部26处与第一固定连杆8的端部16联接，并且在相反的端部30处与第一襟翼接头28联接。第一连接连杆24进一步包括中间接头32，该中间接头进而在与第一支撑接头20相反的端部处与第二固定连杆18联接。

在移动第一固定连杆8和第二固定连杆18时，第一连接连杆24被迫使进行运动。这决定了第一襟翼接头30的运动。由于在缩回位置的取向，以及第一固定连杆8和第二固定连杆18的关系，第一襟翼接头30将进行旋转运动，旋转运动的半径从某个展开阶段减小。

更进一步，襟翼系统2包括第三固定连杆34，该第三固定连杆借助于第三支撑接头38可旋转或可转动地支撑在第三结构性固定点36上。与第三支撑接头38相反的端部40与第二连接连杆42联接，该第二连接连杆进而在第二连接连杆42的端部46处与第二襟翼接头44联接。中间接头50定位在第二连接连杆42的端部40与44之间，辅助连杆48联接至该中间接头。辅助连杆48的相反的端部在辅助连杆接头52处与第一固定连杆8联接，该辅助连杆接头被置于第一支撑接头14与外端16之间。因此，第二连接连杆42由于与第三固定连杆34联接而开始运动。相对于中间接头50，第二连接连杆42以摇杆状的方式起作用，使得第二襟翼接头46遵循由第三固定连杆34引起的旋转运动。除此之外，中间连杆50通过第一固定连杆8的动作移动。第三固定连杆34、第二连接连杆42、以及辅助连杆48包括大致相同数量级的长度。然而，由于这三个连杆的安排的紧凑性，辅助连杆48具有弯曲形状。另外，第三固定连杆34包括L形或J形形状。

襟翼接头30和46的展开引起前缘襟翼54的运动，该前缘襟翼承载襟翼接头30和46。如上所述，在图1中，显示了襟翼54的缩回位置。此处，襟翼54布置在机翼的下侧56、在凹部58中。此处，襟翼54的前缘60处于向后位置，而后缘62安排在向前位置。襟翼54使凹部58闭合，以便产生调和的(harmonic)外表面。

在图2至图4中，示出了襟翼54的其他展开阶段。图2对应于图4、并且示出了机翼6的后缘62与前缘64之间的细节。此处，襟翼54的后缘62产生间隙66，该间隙不应超过局部机翼翼弦的2％。此处，襟翼54处于伸出位置。

在图3中，示出了襟翼54的中间位置。此处，局部襟翼翼弦68和局部机翼翼弦70围成大约117°的角度α，其中襟翼54的后缘62在机翼翼弦70正下方。紧接着，襟翼54提供基本平行的运动，并且仅将角度α稍微改变到大约130°。

图5以三维视图示出了襟翼系统2的设置。此处，显而易见的是，第一连接连杆24和辅助连杆48是仅有的被设计为单个主体的部件。由于连杆8、18、24、34、42和48在展开运动期间彼此交叉，因此剩余的连杆8、18、34被设置为成双且对称安排的连杆。因此，第一固定连杆8由两个第一固定子连杆8a和8b制成。第二固定连杆18以两个第二固定子连杆18a和18b的形式实现。这同样适用于包括两个子连杆42a和42b的第二连接连杆42。这些也在图6中以另一种视角示出。

图7至图12示出了修改的襟翼系统72，该襟翼系统包括附加的部件。这些部件包括呈主体部分74和鼻部部分76形式的襟翼73的不同设计。第二连接连杆42附加地与第三连接连杆78联接，该第三连接连杆从第二连接连杆42延伸至第二辅助连杆80，该第二辅助连杆围绕第一襟翼接头支架84上的中心接头82可转动地支撑。第二辅助连杆80的两个端部86和88围绕接头82转动。第四连接连杆90与第二辅助连杆80联接，并附接到安排在鼻部部分76上的鼻部接头92。因此，第二辅助连杆80被第三连接连杆78迫使进行运动，并且从而拉动鼻部部分76或将其向外推动。

在图7中，襟翼系统72处于缩回位置，其中鼻部部分76呈紧凑的折叠形式。在图8中，稍微延伸襟翼，其中第三连接连杆78被拉到第二连接连杆42，使得第四连接连杆90被向外推动。

在图9中，襟翼在中间位置处几乎延伸至大约117°的期望角度，其中襟翼73在机翼翼弦线正下方。

在图10中，示出了在随后的基本平行的运动之后的襟翼73，其中襟翼73达到大约130°的角度。这与关于第一示例性实施例的图3和图4中的图示相当。这些图中所示的位置是伸出位置。

更进一步，图11和图12以三维视图示出了襟翼系统72。此处，第四连接连杆和第二辅助连杆被示出为双连杆。这同样适用于第三连接连杆78。

最后，图13示出了具有两个机翼96的飞行器94，这种襟翼系统2或72可以安装到这些机翼上、在前缘区域4处。

此外，应当指出的是，“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且“一(a)”或“一(an)”不排除复数。另外，应当指出的是，已经参考上述示例性实施例之一所描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不应被解释为限制。