包括可折叠空气动力学结构的飞行器及制造用于飞行器的可折叠空气动力学结构的方法技术

一种制造用于飞行器的可折叠空气动力学结构比如机翼的方法。机翼(1)包括内部区域(1)和能够在飞行构型与地面构型之间相对于内部区域旋转的外部区域(3)。该方法包括：通过确定欧拉旋转轴线(11)的位置和取向以及确定切割面(13)来设计可折叠空气空力学结构的步骤，其中，外部区域绕该欧拉旋转轴线旋转以到达地面构型，切割面垂直于欧拉轴线并分离内部区域和外部区域；以及反复地重复该过程直到获得满足至少一个设计准则的优选切割面(13)为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及飞行器并且涉及制造包括可折叠空气动力学结构的飞行器的方法。
技术介绍
存在朝向具有更高性能效率(例如燃料消耗减少)的大型载客飞行器发展的趋势，为此而希望相应地具有较大的机翼跨度。然而，最大的飞行器跨度通过管理在机场周围操纵时所要求的各种间隙(比如登机口和安全滑行道使用所需的跨度和/或离地间隙)的机场运行规则而被有效地限制。在一些建议的设计中，飞行器设置有可以绕以复合角度定向的轴线旋转的机翼，使得机翼的一部分被折叠(例如向上或向下以及向后或向前折叠)，以减小飞行器位于地面上的跨度(与在飞行器构造成用于飞行时相比)。然而，这些布置(其示例是格鲁曼复仇者(Grumman Avenger)飞行器上的折叠机翼)的缺点在于这些布置趋于需要移动一系列的二级结构以避免机翼的内部与外部之间的碰撞。折叠机翼设计中的另一缺点更一般地在于机翼趋于在机翼的固定部与折叠部之间的接合部附近具有有限的容积。为了将必要的内部结构(例如，翼肋、翼梁或其他支承结构)和/或飞行器系统(例如致动器)容置在机翼内，可能有必要重新设计机翼的内部布局，局部增大接合部附近的机翼容积和/或显著地约束该接合部的可能位置。本专利技术的目的在于减轻上述问题中的至少一些问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种制造飞行器机翼的方法，机翼包括固定翼和位于固定翼的梢端处的翼梢装置，其中，翼梢装置能够在下述构型之间相对于固定翼旋转：用于在飞行期间使用的飞行构型以及用于在基于地面的操作期间使用的地面构型，在地面构型中，翼梢装置相对于固定翼旋转使得机翼的跨度被减小。该方法包括下述步骤，通过下述方面来设计机翼：(a)确定欧拉旋转轴线的取向以使翼梢装置从飞行构型向地面构型旋转，并且随后确定使固定翼和翼梢装置分离的切割面的位置，切割面正交于欧拉轴线定向；或者(b)确定使固定翼和翼梢装置分离的切割面的位置和取向，并且随后确定欧拉旋转轴线的位置以使翼梢装置从飞行构型向地面构型旋转，欧拉轴线正交于切割面定向。该方法还包括反复地重复步骤(a)或步骤(b)直到获得实现一个或更多个设计准则的优选切割面为止；并且然后根据该设计来制造机翼。通过在设计过程中使用欧拉旋转轴线和切割面，就可以确保固定翼和翼梢装置在绕欧拉轴线旋转期间不碰撞。这消除了在折叠期间对要被移动的任何二级结构的需要。这种设计过程还使得能够获得实现一个或更多个设计准则的切割面。换句话说，优选的切割面的位置和/或取向考虑到飞行器机翼的特定需求而可以被最优化并且因此可以对特定的机翼进行定制。这给飞行器设计者提供了更大的灵活性并且可以有利于折叠的翼梢装置更有效地接合到机翼中。一个或更多个设计准则可以包括处于地面构型的翼梢装置的选定位置。例如，可以希望翼梢装置采用处于地面构型的特定(选定)位置使得其超过最小离地间隙。一个或更多个设计准则可以包括用于在飞行构型与地面构型之间致动翼梢装置的选定致动载荷阈值。本专利技术认识到切割面的取向可以影响使翼梢装置移动所需的致动载荷。通过具有浅切割面(并且因此与竖向成相对较小角度的欧拉轴线)，翼梢装置的大部分不需要被提升得特别远(对于浅切割面而言向地面构型的运动主要在水平平面中)。本专利技术还认识到优选的切割面在设计过程中可以被定制，以实现用于致动翼梢装置的特定(选定)致动载荷。一个或更多个设计准则可以包括使与容置在机翼内的内部系统的干涉最小化。例如，优选的切割面可以被获得以避免机翼中的诸如致动器之类的系统。一个或更多个设计准则可以包括使与机翼内的内部结构的干涉最小化。例如，优选的切割面可以被获得以避免与机翼中的诸如翼肋之类的结构相交。应当理解的是，内部系统或结构实际上不需要在该阶段在实体上存在于机翼中；可以暂时作为另一设计过程的一部分位于机翼中。一个或更多个设计准则可以包括固定翼与翼梢装置之间的在切割面内的分界面的区域的选择。一个或更多个设计准则可以包括在机翼的上表面与机翼的下表面之间沿切割面的距离的选择。沿着切割面的区域和/或距离可以影响翼梢装置与固定翼之间的载荷传递。欧拉轴线的取向优选地使得当翼梢装置绕轴线从飞行构型旋转至地面构型时，该结构的跨度被减小。欧拉轴线优选地定向成与三个相互垂直的方向都成一定角度(即，不包括平行或垂直)。欧拉轴线优选地与纵向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。欧拉轴线优选地与横向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。欧拉轴线优选地与竖向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。竖向方向优选地垂直于纵向方向和横向方向。在一些实施方式中，纵向方向、横向方向和竖向方向可以在绝对的参照系中(即，纵向为机首-机尾方向，并且横向为左舷-右舷方向)。在结构为机翼的实施方式中，纵向方向可以是翼弦方向；横向方向可以是翼展方向。在其他实施方式中，可以适当地将局部参照系中的纵向方向、横向方向和竖向方向用于空气动力学结构。例如，对于后掠翼而言，纵向方向可以替代地沿着机翼的长度，并且横向方向可以沿着机翼的宽度(即，从前缘至后缘垂直于纵向方向测量到的距离)。角度可以是锐角。锐角可以是正的或负的。该角度可以被称为复合角。欧拉轴线优选地定向成与包含机翼并且更优选地包含固定翼的平面(即，通常包含固定翼的翼梁和翼肋的平面)(即，假想平面)成复合角。欧拉轴线优选地与竖向成小于45度的角度，并且更优选地小于25度。欧拉轴线可以与竖向轴线成15度的角度。使欧拉轴线与竖向成相对较小的角度已经被发现是有益的，因为这意味着翼梢装置的重量在装置旋转时仅仅上升较短的竖向距离(相对直立的轴线实现相对更大分量的前后旋转而非上下旋转)。在翼梢装置旋转时还不太可能存在竖向间隙问题。此外，这种轴线的取向导致浅的切割面，这可以实现接合分界面的相对较长的长度。欧拉轴线垂直于切割面，因此切割面优选地为倾斜的(即，非竖向并且非水平)平面。切割表面优选地与包含纵向方向、横向方向和竖向方向的平面中的每个平面成一定角度(即，不包括平行或垂直)。该方法包括反复地重复步骤(a)或步骤(b)直到获得实现一个或更多个设计准则的优选切割面为止。反复的过程被优选地进行直到优选的欧拉轴线和切割面被建立为止。应当理解的是，步骤(a)和/或步骤(b)可以被执行。在本专利技术的一些实施方式中，仅执行步骤(a)。这是因为步骤(a)在设计成从(初始)欧拉轴线取向开始并从此处工作时可以是最容易的。在本专利技术的一些其他实施方式中，仅执行步骤(b)。这是因为步骤(b)在设计成从(初始)切割面趋向和/或位置开始并从此处工作时可以是最容易的。欧拉轴线的位置和/或取向的确定可以使得欧拉轴线靠近翼梢装置的形心穿过并且优选地大致穿过该形心，并且更优选地靠近翼梢装置的质心穿过并且更优选地大致穿过质心。这种布置可以在使翼梢装置绕欧拉轴线旋转所需的致动器的功率最小化时是有益的。这种布置可以在翼梢装置为非平面翼梢装置(比如小翼)时特别地有益。翼梢装置能够在飞行构型与地面构型之间移动。翼梢装置还能够移动至这两种构型之间的中间构型。翼梢装置能够在飞行构型与用于在飞行期间使用的飞行控制构型之间相对于固定翼旋转。在飞行控制构型中，空气动力学结构的翼梢装置可以朝向或离开地面构型旋转很小一部分距离，使得当在飞行控制构型中时，机翼上的载荷被改变以控制飞行(例如，飞行方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造飞行器的机翼的方法，所述机翼包括固定翼和位于所述固定翼的梢端处的翼梢装置，其中，所述翼梢装置能够在飞行构型与地面构型之间相对于所述固定翼旋转，其中，所述飞行构型用于在飞行期间使用，并且所述地面构型用于在基于地面的操作期间使用，在所述地面构型中，所述翼梢装置相对于所述固定翼旋转使得所述机翼的跨度减小，所述方法包括下述步骤：通过下述步骤来设计所述机翼：a)确定使所述翼梢装置从所述飞行构型向所述地面构型旋转的欧拉旋转轴线的取向，并且随后确定将所述固定翼和所述翼梢装置分开的切割面的位置，所述切割面正交于所述欧拉旋转轴线定向；或者b)确定将所述固定翼和所述翼梢装置分开的切割面的位置和取向，并且随后确定使所述翼梢装置从所述飞行构型向所述地面构型旋转的欧拉旋转轴线的位置，所述欧拉旋转轴线正交于所述切割面定向，以及反复地重复步骤(a)或步骤(b)直到获得实现一个或更多个设计准则的优选切割面为止；然后根据所述设计来制造机翼。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 GB 1406104.81.一种制造飞行器的机翼的方法，所述机翼包括固定翼和位于所述固定翼的梢端处的翼梢装置，其中，所述翼梢装置能够在飞行构型与地面构型之间相对于所述固定翼旋转，其中，所述飞行构型用于在飞行期间使用，并且所述地面构型用于在基于地面的操作期间使用，在所述地面构型中，所述翼梢装置相对于所述固定翼旋转使得所述机翼的跨度减小，所述方法包括下述步骤：通过下述步骤来设计所述机翼：a)确定使所述翼梢装置从所述飞行构型向所述地面构型旋转的欧拉旋转轴线的取向，并且随后确定将所述固定翼和所述翼梢装置分开的切割面的位置，所述切割面正交于所述欧拉旋转轴线定向；或者b)确定将所述固定翼和所述翼梢装置分开的切割面的位置和取向，并且随后确定使所述翼梢装置从所述飞行构型向所述地面构型旋转的欧拉旋转轴线的位置，所述欧拉旋转轴线正交于所述切割面定向，以及反复地重复步骤(a)或步骤(b)直到获得实现一个或更多个设计准则的优选切割面为止；然后根据所述设计来制造机翼。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个设计准则包括下述方面中的至少一者：i.处于所述地面构型的所述翼梢装置的选定位置；ii.用于在所述飞行构型与所述地面构型之间致动所述翼梢装置的选定致动载荷阈值；iii.与容置在所述机翼内的内部系统的干涉的最小化；iv.与所述机翼内的内部结构的干涉的最小化；v.所述固定翼与所述翼梢装置之间的在所述切割面内的分界面的区域的选择；和/或vi.所述机翼的上表面与所述机翼的下表面之间的沿着所述切割面的距离的选择。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述翼梢装置还能够在所述飞行构型与用于在飞行期间使用的飞行控制构型之间相对于所述固定翼旋转，在所述飞行控制构型中，所述翼梢装置朝向所述地面构型或远离所述地面构型旋转一小部分距离，使得在处于所述飞行控制构型中时，所述机翼上的载荷被改变以控制飞行。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述翼梢装置能够从所述飞行控制构型或朝向所述飞行控制构型绕所述欧拉旋转轴线旋转，并且所述一个或更多个设计准则包括：vii.处于所述飞行控制构型的所述翼梢装置的选定位置。5.根据任一前述权利要求所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特·亚历山大，约翰·兰德尔，
申请(专利权)人：空中客车英国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB