飞机襟翼的空间合叶动作系统技术方案

人们已经注意到了一个问题，那就是，飞机襟翼的动作机构外露在机翼翼型轮廓之外，形成附加外挂结构，既破坏了机翼流线型整体完整性、降低了机翼的升力效率，又造成附加阻力面积、浪费巨量燃油等。这一反一正，是双倍的损失。但是到目前为止人们所能做的，仅仅是设计出越来越复杂，因而也是越来越沉重的机械机构，来最大限度地减小襟翼动作系统的外挂尺寸。实际上，人们基本上已经不敢奢望，能有一种方案可以把襟翼动作机构完全彻底地隐藏在机翼翼型之内。但是在本发明专利技术中，本人把先前发明专利技术的“空间合叶”应用做为飞机襟翼动作系统，并且说明，只有空间合叶的襟翼动作系统方案，才能够轻松简单地做到，既让襟翼尽善尽美地发挥作用，又把襟翼的动作机构完全隐藏于机翼翼型之内。

【技术实现步骤摘要】
飞机襟翼的空间合叶动作系统
飞机的襟翼(英文:flap)，是现代飞机机翼边缘部分的一种辅助升力装置，可向下偏转或(和)向后(前)伸展，其基本效用是在飞行中增加升力。依据所安装部位，襟翼分为后缘襟翼，见附图1，和前缘襟翼，见附图2。按照襟翼与机翼主体之间的运动关系，又分为普通襟翼(Plain flap)，见附图3，分裂式襟翼(Split flap)，见附图4，开缝式襟翼(Slotted flap),见附图5,和佛勒氏襟翼(Fowler flap),见附图6。襟翼演化到佛勒氏形式，已经呈现出人们对襟翼的完整期待:一方面，它能够以自身前缘(仅以后缘襟翼为例)为轴，尾部向下摆动角α，就像垂直尾翼上的方向舵和水平尾翼上的升降舵以及位于翼尖后缘上的副翼那样；另一方面，襟翼还要能向机翼的后下方(仍然以后缘襟翼为例)伸出一段距离X和y，如附图7所示。但是，如此复杂的襟翼运动其实可以转化为，襟翼以ο点为圆心，以R为半径，作圆周运动旋转α角，如附图8所示。因为只有这样，才能达到襟翼被创造出来所要达到的两个目的，一，(向后伸出X距离)增大机翼面积，二，(向下摆动α角同时又下移y)使机翼流线型整体变得向下弯曲。道理很简单:机翼增加面积就能增加差不多同比例的升力，而弯曲的翼型更适合于低速飞行，两者同时发生就使飞机能够在比巡航速度低得多的速度下飞行。所以，襟翼一般多在飞机起飞和降落时使用，以大幅度降低起飞和着陆速度，缩短滑跑距离，提高安全性。最大限度地提高机翼升力，是飞机设计者最朴素的目标；增加机翼面积和使翼型弯曲也是最简单、最直接的方法，因此，襟翼的诞生应该说也是理所当然、顺理成章的事，但是一直到佛勒氏形式才勉强体现出的这种既伸出又旋转的襟翼运动本质，这个事实却让人们看到某种艰难——如此简单明了的原理怎么不是直截了当地提出的？原来，这种既伸出又旋转的襟翼运动，其工程实现，即，襟翼的实际安装、联接、支撑、展开的联动机构，简称为襟翼的“动作机构”或“动作系统”，却至今仍然是个十分复杂、困难课题；而像附图9，10，11，12，13，14等所示的各种实际使用方案，则更谈不上完美。本专利技术，借助“空间合叶”原理，提出一个全新的襟翼动作系统方案，与所有现有的解决方案都不同，它有可能是一个最简单、最合理，同时又有可能是最高效、最完美的襟翼动作系统方案。
技术介绍
既伸出又旋转的襟翼运动本质，理想的描述，应该是襟翼围绕机翼下方一个适当位置作圆心，做圆周运动，如附图8所示。这一点已经完整地体现在了一些常用的简易动作机构上，如附图13所示 。但是在工程实现方面，目前使用的所有动作系统，都存在着一个巨大问题，那就是，由于它们技术方案中存在内在制约与限制，动作系统本身，无论是在动作过程中还是襟翼闭合状态下，都不得不延展到机翼流线型(简称“翼型”，下同)整体轮廓之夕卜，变成了机翼上的附加外挂结构，如附图10所示，在破坏了机翼流线型翼型的完整性、降低了升力效率的同时，还造成了额外的迎风面积，产生额外飞行阻力。这是一反一正的双倍损失，直接体现在所消耗的额外燃油，所增加的额外碳排放……是绝对可以精确计算出来的，这项消耗和损失的积累数量，也绝对将是巨大的。同时，这个附加的外挂结构也大大增加了飞机的碰撞风险。而就附图13的方案而言，随着机型的增大，襟翼向后伸出的距离增大，向下的移动量和旋转量也增大，导致襟翼的实际旋转半径急剧增大，以至于由这种动作系统驱动的襟翼所产生的附加升力，被其自身的过分重量和附加阻力所抵消，甚至可能是得不偿失。这也正是为什么这种动作系统看起来理所应当、简单直观，但却没有在大型飞机上使用的原因。所谓不完美之处，正在于这种由襟翼动作系统技术原理的内在制约(在本专利人看来是缺陷)，所导致的翼型外附加部分给系统带来的，似乎是避免不了的牺牲或损失。最理想、最完美的动作系统是，襟翼动作系统在襟翼完全闭合时，如果能够完全隐藏或包含在翼型之内就好了。这个目标对于所有现有方案，都过于理想化了，于是人们就着眼于一个更现实的目标一尽量缩小襟翼动作系统的外露尺寸。于是就有了像附图1，2，9，10，14所示的那样一些现代使用实例。这些动作系统的特点是，使用越来越复杂的机械原理和越来越重量的机构，在实现襟翼圆弧运动的同时，最大限度地减小外露部分——以复杂性和重量来换取空间尺寸。这种种努力，可谓不屈不挠，但却都没能最终彻底解决问题，进而就都显得悲壮。本专利技术利用空间合叶，来作为飞机襟翼动作机构的结构原理，既能够完美地体现襟翼原理的完整内涵，又在工程层面将动作系统完全隐藏于机翼翼型轮廓之内——不给整体体系增添一点麻烦，轻松地捍卫了翼型的完整型，同时又使佛勒氏形襟翼回归它应有的工程地位、体现出它应有的原理价值。
技术实现思路
空间合叶，是本人的另一个专利技术专利，专利申请号为2011102239776，已于2012年11月21日，在第28卷第47号《专利公报》上公布，公布号为CN102787772A。空间合叶，简单地说就是，把具有2个或2个以上轴的多叶多轴合叶中，轴的不平行关系，作为中心功能加以确立的一类合叶。或者反过来说，合叶的轴的不平行关系，在通常情况下是错误，但在空间合叶上，是功能。这里，仅以“3轴4页同侧等夹角空间合叶”为例，来说明空间合叶作为一个全新方案，在飞机襟翼动作系统上应用的原理可行性，以及工程新颖性和实用性。以“3轴4页同侧等夹角空间合叶”为例，第一叶和第4叶分别与机翼本体和襟翼固接，或者反过来说，机翼本体和襟翼本身就是空间合叶的第一叶和第4叶，原理与结构示意图，如附图15所示。“空间合叶专利技术专利”说明，空间合叶有两个功能特点，一，叶扇做开合运动将引起处于相隔叶扇上的点(简称“隔叶点”，下同)作空间圆弧运动；二，空间合叶折叠起来时，各叶扇可以完全重合。第一个功能特点决定了，空间合叶可以并且正好适合于做飞机襟翼的动作机构。空间合叶的叶扇体本身就直接做为襟翼的支撑体、连接体和运动轨迹的导轨——它自身直接就构成动作系统，当然，动作系统的控制与驱动力需要另外配置，这一点跟所有现存方案一样。但是，空间合叶本身的结构超常的简单、直接，这个巨大特点本身就构成它作为襟翼动作系统的新颖性，因为，这允许它被设计的足够的轻巧、简明，是现有各种方案都无法比拟的。它第二个特点，则可以让襟翼动作系统完全隐蔽或包含在翼型之内，就像附图16、17，18，19所示，尤其是附图16。这就使得空间合叶襟翼动作系统具有不可比拟的新颖性。综观现存的各种襟翼动作系统，除附图11所示的方案之外，都是把动作系统的整体或部分，安装暴露在翼型之外，形成机翼外挂。而就附图11的方案而言，把襟翼导轨系统隐藏在翼型之内，已经是一款非常巧妙、很是独具匠心的方案，但是，在图上可以清楚地看到，它的导轨是一块事先冲压好了导轨形状的一体式零件，为了能够完全隐蔽地安装固定在机翼内部，它只有最大限度地使用它在翼型内的有限空间，但这反过来看，它的能够引导襟翼伸出的距离和向下旋转的角度，就都完全受限于其所在的翼型空间，也就是说，襟翼的运动轨迹设计仅仅看那一点翼型空间能够允许襟翼做什么轨迹的运动，而完全不能把飞机整体的流体力学规划与要求放到第一位一完全是一种被动设计，从而使人们对襟翼性能的期望大打折扣。但是在空间合叶的情况下，襟翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间合叶可以被使用在任何能够在流体介质中，比如空气、液体等，以流体力学法则为运动原理，以翼状装置来维持运行姿态和控制运动轨道的运动体或运载器上（简称“流体运载器”），不管这些流体运载器具体被叫做什么，“飞机”、“直升机”、“旋翼机”，“气垫船”，“船”、“潜水艇”，等等，用以把一个或一系列另外的翼形装置，与流体运载器相连接，使这些另外的翼形装置，可以像现代飞机的佛勒氏襟翼(Fowler?flap)那样做伸出和弯曲动作，而无论这些另外的翼形装置被叫做什么；由于到目前为止人们称呼这类装置的名字只有“襟翼”这一个实例，这里就沿用“襟翼”这个名字，用以在类的层面，指代这类由空间合叶连接安装到流体运载器上的所谓“另外的翼形装置”，并且包含所有可能已有的和即将出现的对这类装置的别称，同时，把空间合叶就称为襟翼的“动作机构（或系统）”。

【技术特征摘要】
1.空间合叶可以被使用在任何能够在流体介质中，比如空气、液体等，以流体力学法则为运动原理，以翼状装置来维持运行姿态和控制运动轨道的运动体或运载器上(简称“流体运载器”)，不管这些流体运载器具体被叫做什么，“飞机”、“直升机”、“旋翼机”，“气垫船”，“船”、“潜水艇”，等等，用以把一个或一系列另外的翼形装置，与流体运载器相连接，使这些另外的翼形装置，可以像现代飞机的佛勒氏襟翼(Fowler flap)那样做伸出和弯曲动作，而无论这些另外的翼形装置被叫做什么；由于到目前为止人们称呼这类装置的名字只有“襟翼”这一个实例，这里就沿用“襟翼”这个名字，用以在类的层面，指代这类由空间合叶连接安装到流体运载器上的所谓“另外的翼形装置”，并且包含所有可能已有的和即将出现的对这类装置的别称，同时，把空间合叶就称为襟翼的“动作机构(或系统)”。2.权利要求1中作为襟翼动作机构的空间合叶，既可以将襟翼直接安装连接到流体运载器的本体自身(而无论流体运载器的本体自身是什么形状)，也可以将襟翼安装连接到流体运载器上原来已有的翼状装置上，而无论那个或那些已有的翼状装置在流体运载器上原有的安装位置与方式，比如在前或在后，固接或柔性连接，等等，也无论那些已有的翼状装置已经被叫做什么，“机翼”、“水平尾翼”、“垂直尾翼”，乃至“螺旋桨”，“旋翼”，“推进器”，“安定翼”，等等；为陈述方便起见，相对于襟翼而言，不妨把这些原先已有的翼状装置叫做“主置，，ο3.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛广振，
申请(专利权)人：薛广振，
类型：发明
国别省市：