具有主动支撑件的飞行器制造技术

本发明专利技术涉及具有主动支撑件的飞行器。飞行器具有结构，结构的至少一部分能够产生气动升力。具有质量的本体通过主动支撑件可移动地安装到结构的一部分。主动支撑件包括：用于使本体相对于结构的该部分移动的致动器；以及用于响应于动态输入而控制致动器的移动的控制器。主动支撑件提供本体在至少一个自由度上的移动范围。致动器使本体在小于3秒的时间段内跨该一个自由度上的整个移动范围而移动。致动器使本体足够快速地移动以产生等于或大于在本体的该移动期间由本体产生的任何气动力的惯性力。主动支撑件可以用来减小飞行器结构上的载荷。

Aircraft with Active Support

【技术实现步骤摘要】
具有主动支撑件的飞行器
本专利技术涉及响应于动态输入的飞行器以及减小飞行器结构上的载荷的方法。
技术介绍
当前的飞行器系统使用快速作用的可移动飞行控制表面(例如副翼和扰流板)的受控移动来重新分配气动载荷。这些系统通常被称为载荷减轻功能(LAF)系统并且通常旨在减小根部处的机翼弯矩。最近，已经开发了LAF，该LAF除了用于影响稳态载荷(初始条件)之外，还用于响应于动态载荷，例如在遭遇阵风期间产生的载荷。阵风LAF系统通过测量飞行器的向上加速度并且将该向上加速度与飞行员命令的加速度进行比较来减小阵风载荷对飞行器的影响。可以通过飞行控制系统将任何差异作为校正信号添加到控制控制表面的偏转的信号，以抵消由阵风引起的加速度，从而还减小机翼弯矩。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种飞行器，该飞行器包括：结构，结构的至少一部分能够产生气动升力；以及具有质量的本体，该本体通过主动支撑件可移动地安装到结构的一部分，其中，主动支撑件包括：被配置成使本体相对于结构的该部分移动的致动器；以及用于响应于动态输入而控制致动器的移动的控制器，其中，主动支撑件被配置成提供本体在至少一个自由度上的移动范围，并且致动器被配置成使本体在小于3秒的时间段内跨所述一个自由度的整个移动范围而移动，并且其中，致动器被配置成使本体足够快速地移动以产生等于或大于在本体的该移动期间由本体产生的任何气动力的惯性力。本专利技术的又一方面提供了一种减小飞行器结构上的载荷的方法，该飞行器结构具有：能够产生气动升力的至少一部分；以及通过主动支撑件可移动地安装到结构的一部分的具有质量的本体，其中，主动支撑件包括被配置成使本体相对于结构的该部分移动的致动器，其中，主动支撑件被配置成提供本体在至少一个自由度上的移动范围，并且致动器被配置成使本体在小于3秒的时间段内跨所述一个自由度上的整个移动范围而移动，该方法包括：响应于动态输入而使本体相对于结构的该部分足够快速地移动，以产生等于或大于本体的该移动期间由本体产生的任何气动力的惯性力。本专利技术的有利之处在于可以使用质量来影响安装质量的飞行器结构的至少该部分的动态响应，从而可以减小在引起飞行器结构移动的事件期间产生的载荷。可以根据结构的预期动态响应选择质量的量值。例如，在动态响应相对较慢的情况下，可以使用相对较大的质量，但是在动态响应相对较快的情况下，可以使用相对较小的质量。在该上下文中的主动支撑件是任何支撑结构，其允许本体和结构之间的机动性或移动，并且由致动器主动控制该移动。主动支撑件可以包括弹簧，该弹簧在致动器内或者作为单独的部件，用于将主动支撑件偏置到一个或更多个位置。主动支撑件可以包括阻尼器，该阻尼器在致动器内或者作为单独的部件，用于消耗动能。本体可以包括以下中的一个或更多个：翼尖燃料箱、辅助燃料箱、吊舱式燃料箱、主引擎、辅助动力单元、起落架、翼尖装置或飞行器的有效载荷(例如乘客、货物、弹药等)。在一个示例中，可以使用本专利技术通过控制相对重的质量的动态响应来减小飞行器机翼载荷，该相对重的质量通过主动支撑件附接到机翼。在相对重的质量是翼尖燃料箱的示例中，主动支撑件可以减小可能超过载荷限制的机翼载荷，使得翼尖箱可以被装配或改装而无需对现有机翼结构进行修改。在另一个示例中，可以使用本专利技术来将引擎/挂架或任何外部存储装置(例如用于军事应用)安装到机翼上，以限制由于引擎动力学引入到机翼箱中的载荷。可替选地，本专利技术可以与折叠飞行器机翼尖端结合使用，其中主翼和折叠翼尖之间的铰链是主动支撑件，并且本体是铰链的外侧的折叠翼尖部分。另外可替选地，使用主动支撑件安装的翼尖燃料箱可以与安装在机翼的梢端上的相对大的翼尖装置结合使用。装配或改装大型小翼或其他翼尖装置通常可能需要对机翼结构特别是在机翼的外侧部分中进行加强工作或其他修改。翼尖装置可以被配置成当与使用主动支撑件安装的翼尖燃料箱结合使用时，产生相对大的气动力和结构力而无需对现有的机翼结构进行修改，或者具有减小的结构修改。这可以允许翼尖装置的设计空间中的附加变量，从而允许控制惯性力。动态输入可以是来自安装到飞行器的传感器的信号。传感器可以是以下中的一个或更多个：气压传感器、位置传感器、加速度计、空气密度计、迎角叶片或应变仪。主动支撑件可以被配置成提供本体在多个自由度、例如多达六个自由度上的移动范围。在主动支撑件被配置成支撑多于一个本体的情况下，主动支撑件可被配置成提供本体在超过六个自由度上的移动范围。本体的质量可以基本上恒定。在3秒的时间段期间，本体的质量可以基本上恒定。本体的质量可以基本上恒定达大于3秒的时间段的量级的至少一持续时间。动态输入可以代表作用在飞行器上的气动载荷或地面载荷，或者代表由飞行器的一部分产生的不平衡动态载荷。动态输入可以是气动阵风载荷。控制器可以被配置成为飞行器的结构提供载荷减轻。动态输入可以是在飞行器上的任何点处和/或前方的距离处感测到的气动阵风载荷。该方法可以为飞行器的结构提供载荷减轻。在飞行器具有客舱的情况下，那么该方法可以减小被施加到客舱的结构上的外部载荷的量级。动态输入可以从形成载荷减轻系统的一部分的传感器接收，载荷减轻系统耦合到飞行器的一个或更多个飞行控制表面。动态输入可以是飞行员控制的输入，例如，飞行员诱导的振荡或其他不利的飞行员交通工具交互。附图说明现在将参照附图描述本专利技术的实施方式，其中：图1示出了具有翼尖燃料箱的飞行器的平面图；图2示意性地示出了根据第一示例的通过主动支撑件附接到机翼的翼尖安装本体；图3示意性地示出了根据第二示例的通过主动支撑件附接到机翼的翼尖安装本体；图4示意性地示出了根据第三示例的通过主动支撑件附接在机翼下方的本体；图5示意性地示出了根据第四示例的通过主动支撑件附接在机翼上方的本体；图6示意性地示出了根据第五示例的通过主动支撑件附接到机翼的翼尖安装本体；图7示意性地示出了根据第六示例的通过主动支撑件附接到机翼的翼尖安装本体；图8示意性地示出了根据第七示例的通过主动支撑件附接到机翼的翼尖安装本体；图9示意性地示出了根据第八示例的具有可释放锁定机制的主动支撑件附接到机翼的本体；图10示意性地示出了根据第九示例的通过主动支撑件附接在飞行器结构的整流罩内的本体；图11示出了通过主动支撑件附接到飞行器结构的本体的自由体图；以及图12示出了主动支撑件的控制策略。具体实施方式图1示出了具有连接到机身3的机翼2的飞行器1的平面图。机翼2是飞行器的主升力产生表面，因此飞行器结构至少具有能够产生升力的部分。飞行器1具有机头4和尾部5。与尾部5相邻的是附接到飞行器机身3的尾翼部分的水平稳定器6和竖直稳定器7。飞行器1具有翼下安装的引擎8。每个机翼2以及水平稳定器表面6和竖直稳定器表面7具有各种飞行控制表面，包括扰流板、襟翼、副翼、升降舵、方向舵等，但是根据飞行器配置，可以采用各种不同的飞行控制表面，包括这里未列出的那些飞行控制表面。所示的飞行器1是固定翼喷气式客用飞行器，但在其他示例中，飞行器可以是任何飞行器类型，包括固定翼或旋翼、民用或军用、客用、货用、通用航空、有人或无人等，但不限于此。每个机翼2具有与机身3相邻的根端9和与根端相对的梢端10。安装在每个机翼2的梢端10处的是翼尖燃料箱吊舱11。布置翼尖箱11来承载额外的燃料体积，以补充在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器，所述飞行器包括：结构，所述结构的至少一部分能够产生气动升力；以及具有质量的本体，所述本体通过主动支撑件可移动地安装到所述结构的一部分，其中，所述主动支撑件包括：致动器，所述致动器被配置成使所述本体相对于所述结构的所述部分移动；以及控制器，所述控制器用于响应于动态输入而控制所述致动器的移动，其中，所述主动支撑件被配置成提供所述本体在至少一个自由度上的移动范围，并且所述致动器被配置成使所述本体在小于3秒的时间段内跨所述一个自由度上的整个移动范围而移动，并且其中，所述致动器被配置成使所述本体足够快速地移动以产生等于或大于在所述本体的该移动期间由所述本体产生的任何气动力的惯性力。

【技术特征摘要】
2017.12.08 GB 1720517.01.一种飞行器，所述飞行器包括：结构，所述结构的至少一部分能够产生气动升力；以及具有质量的本体，所述本体通过主动支撑件可移动地安装到所述结构的一部分，其中，所述主动支撑件包括：致动器，所述致动器被配置成使所述本体相对于所述结构的所述部分移动；以及控制器，所述控制器用于响应于动态输入而控制所述致动器的移动，其中，所述主动支撑件被配置成提供所述本体在至少一个自由度上的移动范围，并且所述致动器被配置成使所述本体在小于3秒的时间段内跨所述一个自由度上的整个移动范围而移动，并且其中，所述致动器被配置成使所述本体足够快速地移动以产生等于或大于在所述本体的该移动期间由所述本体产生的任何气动力的惯性力。2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述本体包括以下中的一个或更多个：翼尖燃料箱、辅助燃料箱、吊舱式燃料箱、主引擎、辅助动力单元、起落架、翼尖装置或所述飞行器的有效载荷。3.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述动态输入是来自安装到所述飞行器的传感器的信号。4.根据权利要求3所述的飞行器，其中，所述传感器是以下中的一个或更多个：空气压力传感器、位置传感器、加速度计、空气密度计、迎角叶片或应变仪。5.根据任一项前述权利要求所述的飞行器，其中，所述主动支撑件被配置成提供所述本体在多达六个自由度上的移动范围。6.根据任一项前述权利要求所述的飞行器，其中，所述本体的质量基本上恒定。7.根据权利要求6所述的飞行器，其中，所述本体的质量在所述3秒的时间段期间基本上恒定。8.根据权利要求6所述的飞行器，其中，所述本体的质量基本上恒定达大于所述3秒的时间段的量级的至少一持续时间。9.根据任一项前述权利要求所述的飞行器，其中，所述动态输入表示作用在所述飞行器上的气动载荷或地面载荷，或者代表由所述飞行器的一部分产生的不平衡动态载荷。10.根据任一项前述权利要求所述的飞行器，其中，所述动态输入是气动阵风载荷。11.根据任一项前述权利要求所述的飞行器，其中，所述控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗切斯科·甘比奥利，亨利·爱德华兹，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB