翼尖装置制造方法及图纸

一种用于固定到机翼(401)外侧端的翼尖装置，该机翼限定了翼面，该翼尖装置包括：上部翼状元件(404)和下部翼状元件(407)；上部翼状元件相对于翼面向上突出并且具有后缘，下部翼状元件相对于上部翼状元件固定并且具有翼根弦(412)和后缘(417)，下部翼状元件的翼根弦与上部翼状元件相交，下部翼状元件从相交处向下突出，其中，上部翼状元件比下部翼状元件大，下部翼状元件的后缘与上部翼状元件的后缘(416)在相交处毗邻，其中，上、下部翼状元件之间的、在相交处的夹角小于或等于160度。还公开了一种带有该翼尖装置的机翼、一种带有该机翼的飞机、一种将该翼尖装置装配到或改装到机翼上的方法、一种改进现有机翼装置的方法、以及一种带有该翼尖装置的机翼的操作方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】翼尖装置本申请是名称为“翼尖装置”、国际申请日为2011年7月7日、国际申请号为PCT/EP2011/061552、国家申请号为201180034775.5的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于固定到机翼外侧端的翼尖装置。还涉及一种带有该翼尖装置的机翼、一种带有该机翼的飞机、一种将该翼尖装置装配到或改装到机翼上的方法、一种改进现有翼尖装置的方法、以及一种带有该翼尖装置的机翼的操作方法。
技术介绍
将翼尖装置连接到机翼外侧端上可以减小机翼上的诱导阻力。例如在飞机机翼的情况下，这样将会提高燃料效率、降低碳排放量。翼尖装置具有各种结构形式。小翼是一种从翼尖伸展的翼状元件。小翼可从翼尖向上或向下伸展。题名为“翼端安装的小翼的设计方法及选定的高亚音速风洞试验结果(A Design Approach andSelected Wing-Tunnel Results at High Subsonic Speeds for Wing-Tip Mountedffinglets) ”的文章(该篇文章于1976年出版，报告号为NASA TN D-8260,作者为Whitcomb, R.T)描述了一种翼尖装置，该翼尖装置具有位于上部小翼(从翼尖向上伸展)前方的下部小翼(从翼尖向下伸展)。这些翼尖装置的尺寸如题名为“小翼对理想翼形的诱导阻力的影响(Effect of ffinglets on the Induced Drag of Ideal Wing Shapes) ” 的这篇文章所介绍(该篇文章于1980年出版，报告号为NASA T M 81230，作者为RT Jones和TA Lasinski)。翼尖翼刀是翼尖装置的一种特殊结构形式，其在翼尖上方和下方垂直伸展。美国专利文献号US 4，714，215描述了一种翼尖翼刀。翼尖装置的另一个实例是非平面的翼尖延伸部分，S卩，其延伸到该翼尖延伸部分所连接的机翼的翼面之外。小翼可以被认为是非平面翼尖延伸部分的一种特殊实例。美国专利文献US 2002/0162917中描述了一种非平面的翼尖延伸部分，所述延伸部分具有连续增加的局部上反角曲率、连续增加的(前缘和后缘二者处的)后掠角以及在外侧方向上连续减小的為.弦。小翼可包括基本为平面的部分，该基本为平面的部分通过弯曲的过渡部分连接到翼尖上以形成融合式小翼，如美国专利文献US5，348，253中所述的那样。过渡部分的曲率半径不变。据报道这种特殊的接合方式可减小翼尖处的干扰阻力影响。可供选择地，小翼可包括基本为平面的部分，该基本为平面的部分通过非平面的翼尖延伸部分连接到翼尖，如专利文献W02008/061739中所述的那样。非平面的翼尖延伸部分在外侧方向上的局部上反角曲率增加。据报道，与半径不变的过渡部分相比，这种翼尖延伸部分可进一步减小干扰阻力影响。翼尖装置的另一个实例是基本上为平面的翼尖延伸部分，如美国专利文献US6, 089，502中所述的倾斜翼尖，其基本上不伸展到翼面之外。倾斜翼尖能实现与小翼相似的减阻性能。由于例如机场兼容机位限制或飞机种类飞行约束而导致的飞机翼展约束意味着:可能需要采用小翼或非平面的翼尖延伸部分而不是采用倾斜翼尖来降低机翼上的诱导阻力。因为小翼(更一般地，小翼以及非平面翼尖延伸部分)延伸到它们所连接的机翼的翼面之外，因而能实现有效地增加机翼展弦比(这会降低机翼上的涡流诱导阻力)，而不会显著增加翼展。传统上通过最优化飞机在可应用翼展约束的地面形态(燃料满负载)中的翼展来解决翼展约束问题。但是，由于飞行期间气动弹性效应致使翼形弯曲，最终飞行形态下的翼展通常减小，因而不再是最优。因而，传统方法性能不足。随着更广泛使用相对易弯曲的机翼来减小结构重量，这种问题变得更明显，与更刚硬的设计相比，这易于造成在气动载荷下机翼弯曲的增加。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种用于固定到机翼外侧端上的翼尖装置，该机翼界定了翼面，该翼尖装置包括:上部翼状元件，该上部翼状元件相对于翼面向上突出并具有后缘；以及，下部翼状元件，该下部翼状元件相对于上部翼状元件固定并具有翼根弦和后缘，下部翼状元件翼根弦与上部翼状元件相交，下部翼状元件从相交处向下突出；其中，上部翼状元件比下部翼状元件大，下部翼状元件的后缘与上部翼状元件的后缘在相交处毗邻，其中，上部翼状元件和下部翼状元件之间的、在所述相交处的夹角小于或等于160度。本专利技术的第二方面提供了一种机翼，该机翼具有外侧端和根据第一方面的翼尖装置，该翼尖装置固定到机翼的外侧端上。本专利技术的第三方面提供了一种飞机，该飞机具有根据第二方面的机翼。本专利技术的第四方面提供了一种将翼尖装置装配到或改装到机翼上的方法，该方法包括将根据第一方面的翼尖装置固定到机翼外侧端。本专利技术的第五方面提供了一种改进翼尖装置的方法，该翼尖装置固定到或用于固定到机翼外侧端，机翼限定了翼面，现有翼尖装置包括上部翼状元件，该上部翼状元件相对于翼面向上突出并具有后缘，该方法包括:提供下部翼状元件，使该下部翼状元件比上部翼状元件小并具有翼根弦和后缘；将下部翼状元件固定到所述上部翼状元件，以使得，下部翼状元件的翼根弦与上部翼状元件相交，下部翼状元件从相交处向下突出，下部翼状元件的后缘与上部翼状元件的后缘在所述相交处毗邻，上部翼状元件和下部翼状元件之间的、在所述相交处的夹角小于或等于160度。本专利技术的第六方面提供了一种操作机翼的方法，该机翼具有固定到机翼外侧端上的翼尖装置，该机翼界定了翼面，该翼尖装置包括:上部翼状元件，该上部翼状元件相对于翼面向上突出并具有后缘；以及，下部翼状元件，该下部翼状元件相对于上部翼状元件固定并具有翼根弦和后缘，下部翼状元件翼根弦与上部翼状元件相交，下部翼状元件从相交处向下突出，其中，上部翼状元件比下部翼状元件大，下部翼状元件的后缘与上部翼状元件的后缘在相交处毗邻，其中，上部翼状元件和下部翼状元件之间的、在相交处的夹角小于或等于160度；该方法包括，使机翼承受气动载荷以使翼形经历气动弹性变形至某状态，在该状态中，机翼的弯曲引起翼尖装置绕翼根旋转，从而使得:与上部翼状元件的尖端相比，下部翼状元件的尖端在翼展方向上更进一步地向外侧伸展。本专利技术的优点在于:下部翼状元件起到至少抵消一部分翼展减少量的作用，所述翼展减小是由于飞行形态下气动弹性变形所致；同时，仍可使上部翼状元件和下部翼状元件最优化，以满足地面形态下的任何可应用的翼展约束。已经表明:在仅具有上部翼状元件(如小翼)的翼尖装置上增加下部元件可让机翼/翼尖装置组合结构上的总阻力大致进一步降低1.9%，相对于仅设置有上部元件的情况相比，涡流阻力可进一步降低25%至40%。使上部元件的后缘与下部元件的后缘接近吻合对于避免尾流扰动效应至关重要。上部元件的后缘与下部元件的后缘不需要完全吻合，但是必须毗邻以避免在相交处一个元件的尾流影响另一元件上方的气流。上部翼状元件和下部翼状元件在相交处的夹角是重要的，这样下部元件能使飞行形态中的翼展增加。由于要考虑到将相交处的干扰效应降低到最小，因而可以对下部元件的倾斜角(即，竖直X-Z平面与该元件之间的夹角)进行最优化以便在飞行形态中获得最大翼展增量。请注意:翼尖翼刀的竖直的上、下部元件之间的夹角大致为180度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固定到机翼外侧端的翼尖装置，该机翼限定了翼面，该翼尖装置包括：上部翼状元件，该上部翼状元件相对于翼面向上突出并且具有后缘；以及，下部翼状元件，该下部翼状元件相对于上部翼状元件固定并且具有翼根弦和后缘，下部翼状元件的翼根弦与上部翼状元件相交，下部翼状元件从相交处向下突出，其中，上部翼状元件比下部翼状元件大，下部翼状元件的后缘与上部翼状元件的后缘在所述相交处毗邻，其中，上部翼状元件和下部翼状元件之间的、在相交处的夹角小于或等于160度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·赖特，J·K·查，J·希米施，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB