МЕХАНИЗИРОВАННОЕ КРЫЛО ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА Российский патент 2010 года по МПК B64C3/50 B64C9/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к механизированному крылу для летательного аппарата с устройством для уменьшения аэродинамического шума согласно ограничительной части п.1 формулы.

Уровень техники

Современные транспортные и пассажирские самолеты обладают средствами механизации крыла в виде дополнительных аэродинамических, или крыльевых, поверхностей, таких, например, как расположенные на передней кромке крыла предкрылки или закрылки, выпускаемые при взлете и посадке для повышения подъемной силы на малой скорости. Эти элементы механизации сочленены с самим крылом и выпускаются (выдвигаются) с образованием щелевой области между крылом и элементом механизации. Существенная проблема состоит в том, что при выпущенном элементе механизации крыла из-за вихревых течений в щелевой области создается значительный аэродинамический шум, который доставляет сильное беспокойство, особенно вблизи земли.

На задней стороне предкрылка имеется, например, вогнутость, в которой в выпущенном положении предкрылка происходит отрыв щелевого потока в виде вихря. Этот вихрь постоянно подпитывается энергией от граничащего с ним щелевого потока. При этом через линию раздела между областью вихревых течений и щелевым потоком в ускоряемый щелевой поток непрерывно попадают турбулентные моли, в результате чего возникает шум. Однако шум излучается за счет перемещения турбулентных молей по задней кромке предкрылка.

Из уровня техники известны различные устройства для уменьшения этого аэродинамического шума от элемента механизации крыла транспортного или пассажирского летательного аппарата, предусматривающие применение разделительной поверхности, которая при выпущенном элементе механизации способна перемещаться в щелевую область, где тянется в направлении размаха крыла и проходит, по меньшей мере частично, вдоль линии раздела потоков между областью вихревых течений и щелевым потоком воздуха, движущегося в щелевой области между элементом механизации крыла и самим крылом.

Так, например, из DE 19925560 А1 известен элемент механизации для крыльев самолетов, снабженный подобным устройством для уменьшения аэродинамического шума в виде расположенной на элементе механизации крыла разделительной поверхности, которая проходит в направлении крыла вдоль линии раздела между областью вихревых течений и щелевым потоком воздуха, движущегося между элементом механизации и крылом. Эта разделительная поверхность может быть предусмотрена в жестком исполнении, причем она сочленена с элементом механизации и убирается в него, если элемент механизации убирается в крыло или если при изменившемся угле атаки летательного аппарата требуется коррекция углового положения разделительной поверхности. С другой стороны, разделительная поверхность может быть выполнена также гибкой, например в виде надувного баллона или вытесняющего тела, который расположен на элементе механизации крыла и в который при выпуске элемента механизации крыла подается давление.

Из DE 10019185 А1 известно устройство для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка транспортного или пассажирского самолета, где в соответствующей внешнему контуру крыла вогнутости на задней стороне предкрылка расположено полое вытесняющее тело, которое управляемым образом надувается регулируемым потоком отбираемого воздуха, в результате чего вытесняющее тело образует разделительную поверхность, которая отделяет область вихревых течений от щелевого потока в щелевой области между предкрылком и крылом.

В другом устройстве для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка транспортного или пассажирского самолета, известном из DE 10157849 А1, разделительная поверхность, простирающаяся частично вдоль линии раздела между областью вихревых течений и щелевым потоком воздуха, движущегося в щелевой области между предкрылком и крылом, образована множеством последовательно расположенных щетинок, которые распределены по размаху предкрылка и расположены по меньшей мере в один ряд.

Другое устройство для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка транспортного или пассажирского самолета, в котором разделительная поверхность между областью вихревых течений и щелевым потоком воздуха, движущегося в щелевой области между элементом механизации и крылом, образована вытесняющим телом, которое надувается отбираемым воздухом, известно из DE 10019187 С1.

Недостаток устройств в виде створок, заслонок и им подобных состоит в том, что подобные конструкции большей частью отображают или закрывают область вихревых течений в недостаточной мере. При определенных обстоятельствах излучающие шум вихри образуются в другом месте. К тому же для приведения в действие таких конструкций и управления ими требуется системы привода со сложной кинематикой.

Надувные структуры с эластичными, или "мягкими", поверхностями, хотя и способны хорошо воспроизводить требуемый контур, но сложны при осуществлении на практике. Для регулирования впуска и выпуска воздуха обычно требуются сложные клапанные устройства. К тому же при использовании отбираемого от двигателей воздуха из-за его высокой температуры, составляющей обычно 280°С или более, требуется специальный выбор материалов. Другой недостаток состоит в том, что подходящие эластичные материалы подвержены старению, повреждениям и нестойки к ультрафиолетовому излучению, что заметно сокращает срок службы или значительно повышает эксплуатационные расходы.

Таким образом, в основу изобретения была положена задача создания усовершенствованного устройства для уменьшения аэродинамического шума от элемента механизации крыла летательного аппарата, которое, в частности, обладало бы простой конструкцией и было бы простым, надежным и долговечным в эксплуатации. Кроме того, отказ такого устройства не должен отрицательно сказываться на безопасности полета.

Объектом изобретения является механизированное крыло для летательного аппарата с устройством для уменьшения аэродинамического шума, содержащее сочлененный с крылом, т.е. основной частью крыла, элемент механизации, выпускаемый с образованием щелевой области между ним и крылом, и разделительную поверхность, установленную с возможностью ее перемещения при выпущенном элементе механизации в щелевую область в выдвинутое положение, причем разделительная поверхность образована жестким или податливым на изгиб листовым материалом и способна занимать несколько (n=1, 2, 3, 4, 5, … 10) дискретных положений, в каждом из которых она находится в устойчивом состоянии, оставаясь в соответствующем дискретном положении без воздействия на нее усилий со стороны исполнительного органа или удерживающих усилий, с возможностью ее перевода из одного дискретного положения по меньшей мере в одно другое положение путем приведения в действие исполнительного органа. Для решения поставленной задачи разделительная поверхность способна автоматически возвращаться по меньшей мере в одно дискретное положение, в котором она отведена из щелевой области.

Предлагаемое в изобретении решение позволяет простым образом смещать аэродинамически эффективную поверхность вызывающих вихревые течения выемок в элементах механизации или крыльях, полностью подавляя или значительно уменьшая вихреобразование, с одновременным повышением отказобезопасности, поскольку даже при отказе исполнительного органа разделительная поверхность автоматически возвращается в свое отведенное положение, без проблем обеспечивая уборку элемента механизации крыла.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства разделительная поверхность представляет собой поверхность с одним (n=1) устойчивым состоянием (т.н. моностабильная поверхность), самопроизвольно принимающую устойчивое состояние с возможностью ее вывода из этого состояния путем приведения в действие исполнительного органа.

При этом разделительная поверхность с одним устойчивым состоянием может быть выполнена с возможностью самопроизвольного возврата в устойчивое состояние по окончании работы исполнительного органа или при его отказе. Это решение позволяет простым образом обеспечить безопасность летательного аппарата при отказе устройства, поскольку разделительная поверхность смещается из своего устойчивого состояния в другое состояние только путем приведения в действие исполнительного органа и пребывает в этом другом состоянии только до тех пор, пока исполнительный орган задействован. Если работа исполнительного органа прекращается, т.е. исполнительный орган выключается, что может быть вызвано также его отказом, разделительная поверхность автоматически возвращается в свое устойчивое состояние.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения разделительная поверхность с одним устойчивым состоянием в своем устойчивом состоянии отведена из щелевой области и занимает положение, обеспечивающее возможность уборки элемента механизации в крыло с закрытием щелевой области, а при открытой в результате выпуска элемента механизации щелевой области разделительная поверхность с одним устойчивым состоянием за счет приведения в действие исполнительного органа, т.е. при его приведении в действие, занимает выдвинутое положение, в котором она по меньшей мере частично отделяет область вихревых течений от щелевого потока или занимает ее объем. Этим достигается то преимущество, что при отказе исполнительного органа разделительная поверхность автоматически возвращается в свое отведенное положение, без проблем обеспечивая уборку элемента механизации крыла в этой экстренной ситуации. Последнее должно быть обеспечено ввиду соответствующих требований безопасности к пассажирским летательным аппаратам.

Разделительную поверхность с одним устойчивым состоянием целесообразно выполнять из материала с пружинящими свойствами. В качестве альтернативы или в дополнение могут быть предусмотрены дополнительные устройства, в частности пружинящее устройство (пружина, пена и т.п.), под действием которого разделительная поверхность автоматически возвращается в свое устойчивое состояние.

В другом предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства разделительная поверхность представляет собой поверхность с двумя (n=2) устойчивыми состояниями (т.н. бистабильная поверхность), переводимую из одного устойчивого состояния в другое путем приведения в действие исполнительного органа. Это имеет то преимущество, что исполнительный орган приходится приводить в действие, или включать, только для перевода разделительной поверхности из одного устойчивого состояния в другое. Оба устойчивых состояния сохраняются без воздействия исполнительного органа, т.е. без приложения удерживающих усилий, что упрощает управление исполнительным органом и может позволить снизить потребление им электроэнергии.

В этом варианте разделительную поверхность с двумя устойчивыми состояниями предпочтительно выполнить таким образом, чтобы в одном своем устойчивом состоянии разделительная поверхность с двумя устойчивыми состояниями была отведена из щелевой области и занимала положение, обеспечивающее возможность уборки элемента механизации в крыло с закрытием щелевой области, а при открытой в результате выпуска элемента механизации щелевой области разделительная поверхность с двумя устойчивыми состояниями занимала в другом своем устойчивом состоянии выдвинутое положение, в котором она по меньшей мере частично отделяет область вихревых течений от щелевого потока или занимает ее объем. В этом варианте отказобезопасность обеспечивается за счет того, что при экстренной уборке элемента механизации крыла он давит на выдвинутую вперед разделительную поверхность, а это приводит к тому, что разделительная поверхность как бы "перескакивает" промежуточное положение и переходит в свое другое устойчивое состояние, соответствующее отведенному или втянутому положению.

Предпочтительно, чтобы оба устойчивых состояния разделительной поверхности с двумя устойчивыми состояниями устанавливались самопроизвольно за счет пружинящих свойств материала разделительной поверхности, фиксирующих приспособлений, используемых, например, в механизмах переключения скоростей велосипедов, и/или посредством отдельных устройств, в частности пружинящего устройства.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства разделительная поверхность представляет собой поверхность с тремя или более (n≥3) устойчивыми состояниями, переводимую между этими устойчивыми состояниями путем приведения в действие исполнительного органа. Значение n может составлять 3, 4, 5… или 10.

По меньшей мере в одном своем устойчивом состоянии такая разделительная поверхность с тремя или более устойчивыми состояниями может быть отведена из щелевой области, занимая положение, обеспечивающее возможность уборки элемента механизации в крыло с закрытием щелевой области, а при открытой в результате выпуска элемента механизации щелевой области разделительная поверхность с тремя или более устойчивыми состояниями может занимать, находясь по меньшей мере в одном из других своих устойчивых состояний, выдвинутое положение, в котором она по меньшей мере частично отделяет область вихревых течений от щелевого потока или занимает ее объем.

В случае разделительной поверхности с тремя или более устойчивыми состояниями ее устойчивые состояния могут устанавливаться автоматически за счет фиксирующих приспособлений, уже упомянутых в отношении разделительной поверхности с двумя устойчивыми состояниями, и/или за счет дополнительных устройств, в частности пружинящего устройства (пружина, пена и т.п.).

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства разделительная поверхность представляет собой поверхность, по меньшей мере частично закрывающую область вихревых течений и по меньшей мере с одной стороны шарнирно закрепленную либо по меньшей мере с одной стороны жестко зажатую вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла.

В альтернативном варианте разделительная поверхность представляет собой поверхность, по меньшей мере частично или полностью закрывающую область вихревых течений и с обеих сторон закрепленную вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства размер разделительной поверхности между проходящими в направлении размаха линиями, вдоль которых она закреплена, может превышать расстояние между этими линиями.

При этом в одном варианте разделительная поверхность может быть с обеих сторон шарнирно закреплена вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла.

В другом варианте разделительная поверхность может быть с одной стороны жестко зажата, а с другой стороны шарнирно закреплена вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла.

В еще одном варианте разделительная поверхность может быть жестко зажата вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла, с обеих сторон.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства разделительная поверхность образована податливым на изгиб листовым материалом.

Листовым материалом может быть податливый на изгиб металлический лист, стеклопластик, углепластик, армированный волокнами полимер или армированный волокнами эластомер.

Исполнительный орган может представлять собой вращательный привод, установленный по меньшей мере на одной стороне, на которой разделительная поверхность установлена вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла, и связанный с разделительной поверхностью с возможностью перевода ее между по меньшей мере одним устойчивым состоянием и по меньшей мере одним другим состоянием.

Исполнительным органом может быть также линейный привод, связанный с разделительной поверхностью с возможностью перевода ее между по меньшей мере одним устойчивым состоянием и по меньшей мере одним другим состоянием.

Исполнительным органом также может быть привод объемного типа (расширяющийся привод), связанный с разделительной поверхностью с возможностью перевода ее между по меньшей мере одним устойчивым состоянием и по меньшей мере одним другим состоянием и содержащий заполняемое текучей средой вытесняющее тело, расположенное в области вихревых течений.

Исполнительный орган может приводиться в действие серводвигателем, электродвигателем или электромагнитом.

Вместе с тем исполнительным органом может быть также пневматический или гидравлический привод.

Привод может быть выполнен простого (одностороннего) или двойного (двустороннего) действия, причем под двойным действием следует понимать, что привод может создавать усилия в противоположных направлениях, т.е. как тянуть, так и толкать.

Привод может быть выполнен с двойным или многократным резервированием.

В другом варианте исполнительный орган может быть выполнен в виде троса, рычага, тяги и т.п., причем они в предпочтительном исполнении кинематически связаны с приводным устройством для уборки и выпуска элемента механизации крыла.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства на задней стороне элемента механизации или крыла, на которой расположена разделительная поверхность, имеется выемка, выполненная с возможностью размещения в ней разделительной поверхности, находящейся после ее отведения из щелевой области в положении, обеспечивающем возможность уборки элемента механизации в крыло с закрытием щелевой области.

При этом особенно предпочтительно, если контур разделительной поверхности в отведенном положении по существу соответствует контуру выемки.

Элементом механизации может быть предкрылок или закрылок.

Краткое описание чертежей

Ниже рассмотрены примеры осуществления изобретения, поясняемые чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - сечение крыла летательного аппарата с элементами механизации в виде предкрылка и закрылка в выпущенном положении, а также линии потока обтекающего крыло и элементы механизации воздуха,

на фиг.2 - в увеличенном масштабе передняя кромка крыла и предкрылка в выпущенном положении, причем на задней стороне предкрылка предусмотрена разделительная поверхность, смещающаяся в щелевую область между предкрылком и крылом,

на фиг.3 - схематическое изображение четырех случаев так называемых ломаных Эйлера,

на фиг.4а-4в - сечения предкрылка со смещаемой в щелевую область разделительной поверхностью с двумя устойчивыми состояниями и с различными видами срабатывания в соответствии с тремя примерами осуществления изобретения,

на фиг.5а-5в - сечения предкрылка со смещаемой в щелевую область разделительной поверхностью с одним устойчивым состоянием и с различными видами срабатывания в соответствии с тремя другими примерами осуществления изобретения,

на фиг.6а-6в - сечения предкрылка со смещаемой в щелевую область разделительной поверхностью в соответствии с тремя другими примерами осуществления изобретения и с различными видами срабатывания в соответствии с тремя другими примерами осуществления изобретения;

на фиг.7а-7в - сечения предкрылка со смещаемой в щелевую область разделительной поверхностью, выполненной с двумя устойчивыми состояниями аналогично примерам, показанным на фиг.4, приводимой в действие с двойным резервированием.

Осуществление изобретения

На фиг.1 изображено крыло 2 летательного аппарата, на котором расположены элементы механизации в виде предкрылка 1 и закрылка 11. Элементы 1, 11 механизации сочленены с крылом 2 и могут выдвигаться, открывая щелевые области 9 между крылом 2 и соответствующим элементом 1, 11 механизации. Элементы 1, 11 механизации служат для повышения подъемной силы на малых скоростях, например при взлете, посадке или заходе на посадку. В выпущенном положении элементы 1, 11 механизации открывают соответствующие щелевые области 9, в которых образуются щелевой поток 10 воздуха, движущегося между элементом 1, 11 механизации и крылом 2, и соответствующие области 12 вихревых течений. Области 12 вихревых течений образуются в вогнутостях 14, которые служат для создания по существу гладкого сопряжения элементов 1, 11 механизации в убранном положении и крыла 2. Области 12 вихревых течений являются сильно пульсирующими и приводят к нежелательному возникновению шума, поскольку через линии 13 раздела потоков между областями 12 вихревых течений и щелевыми потоками 10 в ускоряющийся щелевой поток непрерывно проникают турбулентные моли.

На фиг.2 изображен пример выполнения устройства для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка 1 крыла. Предкрылок 1 сочленен с крылом 2 и может выдвигаться, открывая щелевую область 9 между собой и крылом 2, например с помощью исполнительных устройств, называемых направляющими предкрылков или закрылков (не показаны). Это выпущенное положение изображено на фиг.2. Предкрылок 1 имеет в передней по направлению полета части внешнюю обшивку 15 и заднюю вогнутость 14. Задняя вогнутость 14 выполнена в виде выемки 8 и соответствует форме передней кромки 18 крыла 2, чтобы в убранном положении обеспечить их по существу гладкое сопряжение. При этом между первым шарниром 21, предусмотренным на проходящей в направлении размаха линии (т.е. перпендикулярно плоскости чертежа на фиг.2) на нижнем конце вогнутости 14, и вторым шарниром 22, предусмотренным на проходящей также в направлении размаха линии на верхнем конце вогнутости 14, расположена разделительная поверхность 7, простирающаяся в направлении размаха крыла, и при выпущенном предкрылке 1 проходящая по меньшей мере частично вдоль линии 13 разделения потоков между областью 12 вихревых течений и щелевым потоком 10 воздуха, движущегося в щелевой области 9 между предкрылком 1 и крылом 2 (фиг.1).

В общем случае разделительная поверхность 7 представляет собой поверхность с n устойчивыми состояниями, переводимую посредством исполнительного органа 4 между по меньшей мере одним из n устойчивых состояний и по меньшей мере одним другим состоянием. Контуры и соотношения усилий и перемещений разделительной поверхности 7 можно определить, например, с помощью известных формул ломаных Эйлера (фиг.3). Разумеется, для этого могут применяться и другие известные методы.

В изображенном на фиг.2 примере разделительная поверхность 7 представляет собой поверхность с двумя (n=2) устойчивыми состояниями поверхности, способную принимать два устойчивых состояния, а именно показанные на фиг.2 состояния 1 и 2. В устойчивом состоянии 1 разделительная поверхность 7 занимает отведенное из щелевой области 9 положение, в котором предкрылок 1 убирается в крыло 2, закрывая щелевую область 9. При выпущенном предкрылке 1 и тем самым открытой щелевой области 9 разделительная поверхность 7 с двумя устойчивыми состояниями занимает в устойчивом состоянии 2 выдвинутое в щелевую область 9 положение, т.е. разделительная поверхность 7 расположена вдоль линии 13 разделения потоков (фиг.1), отделяя область 12 вихревых течений от щелевого потока 10 и тем самым уменьшая излучение шума. Другими словами, состояние 1 соответствует аэродинамически неактивному состоянию, которое обеспечивает уборку предкрылка 1 в крыло 2, а состояние 2 соответствует аэродинамически активному состоянию, т.е. здесь возникает аэродинамический контур для уменьшения вызывающего шум вихреобразования.

Определение контура разделительных поверхностей 7 следует из четырех известных, схематично изображенных на фиг.3 случаев ломаных Эйлера. На фиг.3 они показаны с краевыми условиями "один край защемлен, другой край свободен" (случай 1), "оба края шарнирно закреплены" (случай 2), "один край защемлен, другой край шарнирно закреплен" (случай 3), "оба края защемлены" (случай 4). Каждый из этих случаев принципиально применим в настоящем изобретении.

На фиг.2 разделительная поверхность 7 подвижно закреплена с обеих сторон с возможностью вращения посредством шарниров 21, 22, так что разделительная поверхность 7 может занимать два устойчивых состояния излома в соответствии со случаем 2 из четырех случаев ломаных Эйлера. Это значит, что разделительная поверхность 7 путем приведения в действие исполнительного органа 4 может "перескакивать" из одного из двух показанных на фиг.2 устойчивых состояний 1 и 2 в другое. Следовательно, путем приведения в действие исполнительного органа 4 разделительная поверхность 7 "переключается" из одного устойчивого состояния в другое. Для пребывания в соответствующем устойчивом состоянии задействовать привод не требуется. За счет этого не только упрощается управление приводом, но и в случае привода с электроприводом может экономиться энергия. К тому же выдвинутая, т.е. находящаяся в устойчивом состоянии 2, разделительная поверхность 7 с упругими свойствами материала при уборке предкрылка 1 может также автоматически перескакивать в состояние 1 за счет соприкосновения с крылом 2. В результате технически простым образом обеспечивается отказобезопасность, благодаря чему в экстренной ситуации разделительная поверхность 7 не мешает уборке предкрылка 1.

Разделительную поверхность 7 с двумя устойчивыми состояниями целесообразно изготавливать из податливого на изгиб листового материала. При этом размер разделительной поверхности 7 между проходящими в направлении размаха линиями, вдоль которых разделительная поверхность 7 установлена на шарнирах 21, 22, предпочтительно больше расстояния между этими линиями. Кроме того, предпочтительно, чтобы контур разделительной поверхности 7 в отведенном положении (состояние 1) по существу соответствовал контуру выемки 8.

На фиг.4 изображены три возможных вида приведения в действие разделительной поверхности 7 посредством исполнительных органов 3, 4, 5.

В примере, показанном на фиг.4а, исполнительный орган 3 представляет собой вращательный привод, который на стороне, на которой разделительная поверхность 7 закреплена шарниром 21, связан с разделительной поверхностью 7 для приведения ее в действие. При повороте вращательного привода 3 в обоих обозначенных стрелками положениях разделительная поверхность 7 может перемещаться из состояния 1 в состояние 2 и наоборот. Привод в этом случае выполнен двойного действия, поскольку он создает усилия в разных направлениях.

На фиг.4б исполнительный орган 4 представляет собой линейный привод, связанный с разделительной поверхностью 7 с возможностью перевода ее из одного устойчивого состояния 1 в другое устойчивое состояние 2 и наоборот, как показано двумя стрелками.

На фиг.4в исполнительный орган 5 приводится в действие пневматически или гидравлически посредством текучей среды, с помощью которой вытесняющее тело 16 можно увеличить или уменьшить, как это обозначено стрелками. Это также позволяет переводить разделительную поверхность 7 из одного из устойчивых состояний 1 и 2 в другое.

На фиг.5 изображен еще один пример выполнения устройства для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка 1 летательного аппарата с разными исполнительными органами, причем использована разделительная поверхность 7 с одним (n=1) устойчивым состоянием. Здесь разделительная поверхность 7 закреплена на нижнем краю вогнутости 14 посредством первого шарнира 21 вдоль проходящей в направлении размаха линии, тогда как другой своей стороной она жестко зажата на верхнем краю вогнутости 14 вдоль линии, проходящей в направлении крыла. За счет этого возникает расположение разделительной поверхности 7 с одним (n=1) устойчивым состоянием аналогично показанному на фиг.3 третьему случаю ломаных Эйлера. Разделительная поверхность 7 самопроизвольно принимает устойчивое состояние, в котором она отведена из щелевой области 9 в профильную выпуклость 14, находясь в положении, позволяющем убрать предкрылок 1 в крыло 2 (на фиг.5 не показано). Если в результате выпуска предкрылка 1 образовалась щелевая область 9, разделительная поверхность 7 путем приведения в действие исполнительного органа 3, 4, 5 может быть выдвинута в положение, в котором она отделяет или занимает область 12 вихревых течений (фиг.1). При этом разделительная поверхность 7 удерживается в этом выдвинутом положении до тех пор, пока исполнительный орган 3, 4, 5 задействован. По окончании работы или при отказе исполнительного органа 3, 4, 5 разделительная поверхность 7 автоматически возвращается в свое устойчивое состояние, т.е. в отведенное назад положение. В результате очень простым образом достигается надежное поведение разделительной поверхности при отказе устройств, что гарантирует уборку предкрылка 1 в экстренной ситуации. Для этого материал разделительной поверхности 7 обладает пружинящими свойствами, что достигается, например, за счет применения податливого на изгиб упругого листового материала. Дополнительно к этому или вместо этого могут быть предусмотрены также отдельные устройства (не показаны), в частности пружинящее устройство, вызывающее самопроизвольное установление устойчивого состояния.

Исполнительный орган может быть также вращательным приводом (фиг.5а), который в зоне шарнира 21 связан с разделительной поверхностью 7. В примере, показанном на фиг.5б, исполнительный орган представляет собой линейный привод, связанный с разделительной поверхностью 7 с возможностью перевода ее из отведенного устойчивого состояния в выдвинутое состояние путем приведения линейного привода 4 в действие. В примере, показанном на фиг.5в, исполнительный орган представляет собой гидравлический или пневматический привод объемного типа, который образован расположенным в области 12 вихревых течений вытесняющим телом 16 (фиг.1). За счет увеличения вытесняющего тела поступающей в него текучей средой разделительная поверхность 7 перемещается из отведенного положения в выдвинутое положение.

На фиг.6 изображены другие примеры выполнения устройства для уменьшения аэродинамического шума от предкрылка 1 с разными исполнительными органами, причем предусмотрена разделительная поверхность 6, которая проходит только частично вдоль линии 13 разделения потоков между областью 12 вихревых течений и щелевым потоком 10 (фиг.1). Разделительная поверхность 6 выполнена с одним (n=1) устойчивым состоянием, т.е. она самопроизвольно принимает устойчивое состояние, в котором она отведена из щелевой области 9 в выпуклость 14, обеспечивая возможность уборки предкрылка 1 в крыло 2 с закрытием щелевой области 9. Посредством исполнительного органа 3, 4, 5 разделительная поверхность 6 может перемещаться в выдвинутое положение, в котором она частично отделяет область 12 вихревых течений от щелевого потока 10. По окончании работы исполнительного органа 3, 4, 5 разделительная поверхность 6 самопроизвольно, например за счет воздействия пружины (не показана), возвращается в свое устойчивое состояние, т.е. в отведенное положение. В качестве исполнительных органов могут также найти применение вращательный привод 3 (фиг.6а), линейный привод 4 (фиг.6б) и привод объемного типа, т.е. пневматический или гидравлический привод (фиг.6в).

На фиг.7 изображены три других примера, которые по выполнению разделительной поверхности 7 соответствуют изображенным на фиг.4 примерам. Следовательно, речь идет о разделительной поверхности 7 с двумя устойчивыми состояниями, которую, как и на фиг.4, можно переводить между двумя устойчивыми состояниями 1 и 2.

Как показано на чертежах, исполнительные органы выполнены с двойным резервированием.

В примере, показанном на фиг.7а, предусмотрены два вращательных привода 3а, 3b, которые с обеих сторон разделительной поверхности 7 в зоне шарниров 21, 22 связаны с разделительной поверхностью 7 с возможностью перевода ее между двумя устойчивыми состояниями 1 и 2.

В примере, показанном на фиг.7б, предусмотрены два параллельно включенных линейных привода 4а, 4b, которые связаны с разделительной поверхностью 7 с возможностью перевода ее между двумя устойчивыми состояниями 1 и 2.

В примере, показанном на фиг.7в, предусмотрены два привода объемного типа, т.е. гидравлических или пневматических привода 5а, 5b, которые при включении переводят разделительную поверхность 7 между устойчивыми состояниями 1 и 2.

Во всех описанных примерах вращательные приводы 3; 3а, 3b и линейные приводы 4; 4а, 4b могут приводиться в действие серводвигателями или электромагнитами либо пневматически, либо гидравлически.

В другом варианте осуществления изобретения (на чертежах не показан) исполнительный орган для приведения в действие разделительной поверхности с одним устойчивым состоянием, с двумя устойчивыми состояниями или с тремя или более устойчивыми состояниями также может быть выполнен также в виде троса, соответствующих рычагов или тяг, которые, при необходимости, могут быть кинематически связаны с приводным устройством для уборки и выпуска элемента механизации крыла (направляющие предкрылков или закрылков). Обычно такие исполнительные устройства жестко соединены с элементом механизации и подвижно установлены в крыле. За счет соответствующей связи может быть получен особенно простой приводной механизм.

В описанных выше примерах помимо выполнения разделительной поверхности 6; 7 с одним устойчивым состоянием и двумя устойчивыми состояниями возможен также вариант с тремя или более (n≥3) устойчивыми состояниями, в котором разделительная поверхность 6; 7 может принимать устойчивые состояния, между которыми она переходит путем приведения в действие исполнительных органов 3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b. При этом разделительная поверхность 6; 7 с тремя или более устойчивыми состояниями по меньшей мере в одном из своих устойчивых состояний занимает положение, обеспечивающее возможность уборки элемента 1 механизации в крыло 2 с закрытием щелевой области 9, а при открытой в результате выпуска элемента 1 механизации щелевой области 9 разделительная поверхность 6; 7 с тремя или более устойчивыми состояниями занимает по меньшей мере в одном из других своих устойчивых состояний выдвинутое положение, в котором она по меньшей мере частично отделяет область 12 вихревых течений от щелевого потока 10 или занимает ее объем.

Устойчивые состояния разделительной поверхности 6; 7 могут быть обусловлены свойствами листового материала, образующего разделительную поверхность 6; 7, и/или дополнительными, связанными с разделительной поверхностью 6; 7 устройствами, например пружинящими устройствами. В качестве альтернативы дополнительно могут быть также предусмотрены устройства, приводимые в действие жидким или газообразным рабочим телом, т.е. гидравлические или пневматические устройства, посредством которых разделительная поверхность 6; 7 удерживается в соответствующих устойчивых состояниях. Кроме того, в случае разделительной поверхности с двумя устойчивыми состояниями или с тремя или более устойчивыми состояниями для "переключения" между устойчивыми состояниями может использоваться фиксирующий механизм, аналогичный механизму переключения скоростей велосипеда.

В примере, показанном на фиг.6, разделительная поверхность 6, закрепленная с одной стороны, может быть образована в случае одностороннего крепления с возможностью вращения жестким листовым материалом, т.е. по существу пластиной или податливым на изгиб листовым материалом. В случае разделительной поверхности 7, закрепленной с обеих сторон и "перескакивающей" между отдельными устойчивыми состояниями, разделительная поверхность 7 образована податливым на изгиб листовым материалом. Листовым материалом разделительной поверхности 6; 7 может быть металлический лист, стеклопластик, углепластик, армированный волокном полимер или армированный волокном эластомер как в случае жесткого, так и в случае податливого на изгиб листового материала.

Выше с привлечением чертежей были рассмотрены примеры осуществления изобретения, в которых устройство для уменьшения аэродинамического шума реализовано применительно к предкрылку 1. Однако соответствующие меры могут быть реализованы и тогда, когда элементом механизации является закрылок 11. В этом случае выпуклость 14, в которой располагается разделительная поверхность 6; 7, расположена на задней стороне крыла 2.

Изобретение относится к области авиации. Механизированное крыло для летательного аппарата с устройством для уменьшения аэродинамического шума содержит элемент (1; 11), сочлененный с крылом (2) и выпускаемый с образованием щелевой области (9) между крылом (2) и элементом (1; 11) его механизации, а также разделительную поверхность (6; 7), установленную с возможностью ее перемещения при выпущенном элементе (1; 11) механизации в щелевую область (9) и проходящую вдоль линии (13) раздела потоков, устанавливающейся между областью (12) вихревых течений и щелевым потоком (10) воздуха, движущегося в щелевой области (9) между элементом (1; 11) механизации крыла и крылом (2). Разделительная поверхность (6; 7) представляет поверхность с n устойчивыми состояниями, переводимую посредством исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b) между дискретными положениями. Изобретение направлено на упрощение конструкции. 31 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Механизированное крыло для летательного аппарата с устройством для уменьшения аэродинамического шума, содержащее сочлененный с крылом (2) элемент (1; 11) механизации, выпускаемый с образованием щелевой области (9) между ним и крылом (2), и разделительную поверхность (6; 7), установленную с возможностью ее перемещения при выпущенном элементе (1; 11) механизации в щелевую область (9) в выдвинутое положение, причем разделительная поверхность (6; 7) образована жестким или податливым на изгиб листовым материалом и способна занимать несколько (n=1, 2, 3, 4, 5, … 10) дискретных положений, в каждом из которых она находится в устойчивом состоянии, оставаясь в соответствующем дискретном положении без воздействия на нее со стороны исполнительного органа или удерживающих усилий, с возможностью ее перевода из одного дискретного положения по меньшей мере в одно другое положение путем приведения в действие исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b), отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) способна автоматически возвращаться по меньшей мере в одно дискретное положение, из которого она отведена в щелевой области (9).

2. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) имеет ровно одно (n=1) дискретное положение, которое она занимает самостоятельно с возможностью ее вывода из этого положения путем приведения в действие исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b).

3. Механизированное крыло по п.2, отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) выполнена с возможностью самостоятельного возврата в дискретное положение при отказе исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b) или по окончании его работы.

4. Механизированное крыло по п.2 или 3, отличающееся тем, что в своем дискретном положении разделительная поверхность (6; 7) отведена из щелевой области (9) и занимает положение, обеспечивающее возможность уборки элемента (1; 11) механизации в крыло (2) с закрытием щелевой области (9), а при открытой в результате выпуска элемента (1; 11) механизации щелевой области (9) разделительная поверхность (6; 7) за счет приведения в действие исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b) занимает выдвинутое положение.

5. Механизированное крыло по п.2 или 3, отличающееся тем, что дискретное положение разделительной поверхности (6; 7) устанавливается самопроизвольно за счет пружинящих свойств материала разделительной поверхности (6; 7) и/или посредством отдельных устройств, в частности пружинящего устройства.

6. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) имеет ровно два (n=2) дискретных положения с возможностью ее перевода между этими положениями при приведении в действие исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b) за счет ее перетаскивания из одного устойчивого состояния в другое устойчивое состояние.

7. Механизированное крыло по п.6, отличающееся тем, что в одном своем устойчивом состоянии разделительная поверхность (6; 7) отведена из щелевой области (9) и занимает положение, обеспечивающее возможность уборки элемента (1; 11) механизации в крыло (2) с закрытием щелевой области (9), а при открытой в результате выпуска элемента (1; 11) механизации щелевой области (9) разделительная поверхность (6; 7) занимает в другом своем устойчивом состоянии выдвинутое положение.

8. Механизированное крыло по п. 6 или 7, отличающееся тем, что оба дискретных положения разделительной поверхности (6; 7) устанавливаются самопроизвольно за счет пружинящих свойств материала разделительной поверхности (6; 7), фиксирующих приспособлений и/или посредством отдельных устройств, в частности пружинящего устройства.

9. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) имеет более двух (n=3, 4, 5 … 10) дискретных положений с возможностью ее перевода между этими положениями при приведении в действие исполнительного органа (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b).

10. Механизированное крыло по п.9, отличающееся тем, что по меньшей мере в одном своем дискретном положении разделительная поверхность (6; 7) отведена из щелевой области (9) и занимает положение, обеспечивающее возможность уборки элемента (1; 11) механизации в крыло (2) с закрытием щелевой области (9), а при открытой в результате выпуска элемента (1; 11) механизации щелевой области (9) разделительная поверхность (6; 7) занимает по меньшей мере в одном из других своих дискретных положений выдвинутое положение.

11. Механизированное крыло по п.9 или 10, отличающееся тем, что дискретные положения разделительной поверхности (6; 7) устанавливаются самопроизвольно за счет фиксирующих приспособлений и/или посредством отдельных устройств, в частности пружинящего устройства.

12. Механизированное крыло по одному из пп.1-3, 6, 7, 9, 10, отличающееся тем, что разделительная поверхность (6; 7) по меньшей мере с одной стороны шарнирно закреплена либо по меньшей мере с одной стороны жестко зажата вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла.

13. Механизированное крыло по п,1, отличающееся тем, что разделительная поверхность (7) с обеих сторон закреплена вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла.

14. Механизированное крыло по п. 13, отличающееся тем, что размер разделительной поверхности (7) между проходящими в направлении размаха линиями, вдоль которых она закреплена, превышает расстояние между этими линиями.

15. Механизированное крыло по п. 13 или 14, отличающееся тем, что разделительная поверхность (7) с обеих сторон шарнирно закреплена вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла.

16. Механизированное крыло по п. 13 или 14, отличающееся тем, что разделительная поверхность (7) с одной стороны жестко зажата, а с другой стороны шарнирно закреплена вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла.

17. Механизированное крыло по п. 13 или 14, отличающееся тем, что разделительная поверхность (7) с обеих сторон жестко зажата вдоль линий, проходящих в направлении размаха крыла.

18. Механизированное крыло по одному из пп.1-3, 6, 7, 9, 10, 13, 14, отличающееся тем, что листовой материал представляет собой податливый на изгиб металлический лист, стеклопластик, углепластик, армированный волокнами полимер или армированный волокнами эластомер.

19. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что исполнительный орган (3; 3а, 3b) представляет собой вращательный привод, установленный по меньшей мере на одной стороне, на которой разделительная поверхность (6; 7) закреплена вдоль линии, проходящей в направлении размаха крыла, и связанный с разделительной поверхностью (6; 7) с возможностью ее перевода между по меньшей мере одним дискретным положением и по меньшей мере одним другим положением.

20. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что исполнительный орган (4; 4а, 4b) представляет собой линейный привод, связанный с разделительной поверхностью (6; 7) с возможностью ее перевода между по меньшей мере одним дискретным положением и по меньшей мере одним другим положением.

21. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что исполнительный орган (5; 5a, 5b) представляет собой привод объемного типа, связанный с разделительной поверхностью (6; 7) с возможностью ее перевода между по меньшей мере одним дискретным положением и по меньшей мере одним другим положением и содержащий заполняемое текучей средой вытесняющее тело (16), расположенное в области (12) вихревых течений.

22. Механизированное крыло по п.19 или 20, отличающееся тем, что исполнительный орган (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b) приводится в действие серводвигателем, электродвигателем или электромагнитом.

23. Механизированное крыло по п. 19 или 20, отличающееся тем, что исполнительный орган (3; 3а, 3b; 4; 4а, 4b; 5; 5а, 5b) представляет собой пневматический или гидравлический привод.

24. Механизированное крыло по п.1, отличающееся тем, что исполнительный орган выполнен в виде троса, рычага или тяги.

25. Механизированное крыло по п.24, отличающееся тем, что трос, рычаг или тяги связаны с приводным устройством для уборки и выпуска элемента (1; 11) механизации крыла.

26. Механизированное крыло по п.23, отличающееся тем, что исполнительный орган (3а, 3b; 4а, 4b; 5а, 5b) выполнен двойного или одинарного действия.

27. Механизированное крыло по п. 24 или 25, отличающееся тем, что исполнительный орган (3а, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b) выполнен двойного или одинарного действия.

28. Механизированное крыло по п.26, отличающееся тем, что исполнительный орган (3а, 3b; 4a, 4b; 5а, 5b) выполнен с двойным или многократным резервированием.

29. Механизированное крыло по п.27, отличающееся тем, что исполнительный орган (3а, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b) выполнен с двойным или многократным резервированием.

30. Механизированное крыло по одному из пп.1-3, 6, 7, 9, 10, 13, 14, 19-21, 24-26, 28, 29, отличающееся тем, что на задней стороне элемента (1) механизации или крыла (2), на которой расположена разделительная поверхность (6; 7), имеется выемка (8), выполненная с возможностью размещения в ней разделительной поверхности (6; 7), находящейся после ее отведения из щелевой области (9) в положении, обеспечивающем возможность уборки элемента (1; 11) механизации в крыло (2) с закрытием щелевой области (9).

31. Механизированное крыло по п.30, отличающееся тем, что контур разделительной поверхности (6; 7) в отведенном положении по существу соответствует контуру выемки (8).

32. Механизированное крыло по одному из пп.1-3, 6, 7, 9, 10, 13, 14, 19-21, 24-26, 28, 29, 31, отличающееся тем, что элемент механизации представляет собой предкрылок (1) или закрылок (11).