ПРЕДКРЫЛОК Российский патент 2013 года по МПК B64C9/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к узлу крыла воздушного судна, содержащему предкрылок, и к способу управления узлом крыла воздушного судна.

Уровень техники

Предкрылки представляют собой устройства, расположенные на передней кромке крыла, которые выпускаются во время взлета и посадки для увеличения подъемной силы крыла. Во время посадки желательно, чтобы предкрылок был полностью выпущен для создания максимальной подъемной силы. Кроме того, во время посадки желательно открывать небольшую щель между предкрылком и передней кромкой крыла, что позволяет воздуху высокого давления с нижней поверхности в небольшом количестве проходить к верхней поверхности, где он способствует задержке срыва потока. Однако несмотря на то, что во время взлета желательно по меньшей мере частично выпустить предкрылки для увеличения подъемной силы, предпочтительно отсутствие щели между предкрылком и крылом, поскольку это увеличивает аэродинамическое лобовое сопротивление.

Так называемый, "бесщелевой предкрылок" плотно соединяется с передней кромкой в своей убранной (крейсерской) конфигурации. Предкрылок устанавливается на направляющем устройстве, которое имеет такую форму, что предкрылок повторяет кривизну передней кромки, когда он перемещается в позицию взлета и, следовательно, остается плотно соединенным с передней кромкой. Проблема такой конструкции заключается в том, что направляющее устройство должно иметь высокую кривизну, соответствующую кривизне передней кромки. Это делает громоздким направляющее устройство и связанные с ним роликовые опоры и, следовательно, усложняет их подгонку в пределах плоской передней кромки.

Раскрытие изобретения

Первый аспект изобретения обеспечивает узел крыла воздушного судна, содержащий главный элемент крыла с передней кромкой, предкрылок на передней кромке главного элемента крыла и уплотняющий элемент, при этом узел выполнен с возможностью изменения положения между:

первой конфигурацией, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, причем уплотняющий элемент также находится в развернутой позиции, в которой он закрывает щель,

второй конфигурацией, в которой предкрылок и уплотняющий элемент находятся в убранных позициях, и

третьей конфигурацией, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент находится в убранной позиции, в которой он не закрывает щель.

Второй аспект изобретения обеспечивает способ управления узлом крыла воздушного судна, содержащим главный элемент крыла с передней кромкой, предкрылок на передней кромке главного элемента крыла, и уплотняющий элемент, при этом указанный способ включает:

перевод узла в первую конфигурацию, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, причем уплотняющий элемент также находится в развернутой позиции, в которой он закрывает щель,

перевод узла во вторую конфигурацию, в которой предкрылок и уплотняющий элемент находятся в убранных позициях, и

перевод узла в третью конфигурацию, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент находится в убранной позиции, в которой он не закрывает щель.

Уплотняющий элемент предпочтительно прикреплен к главному элементу крыла, хотя он может быть также прикреплен к предкрылку.

Уплотняющий элемент предпочтительно шарнирно прикреплен к главному элементу крыла, и таким образом, может поворачиваться между убранной и развернутой позициями. Альтернативно уплотняющий элемент может быть выполнен с возможностью прямолинейного перемещения между его убранной и развернутой позициями, перемещения под действием надувания, или с возможностью перемещения иным образом.

Уплотняющий элемент предпочтительно закрывает верхнее выходное отверстие щели, когда он находится в развернутой позиции, хотя он может закрывать нижнее выходное отверстие щели или центральную часть щели. Закрытие верхнего выходного отверстия является предпочтительным, поскольку это наиболее существенно уменьшает аэродинамическое лобовое сопротивление.

Узел обычно содержит приводной механизм предкрылка для перемещения предкрылка между его развернутой и убранной позициями, а также приводной механизм уплотняющего элемента для перемещения уплотняющего элемента между его развернутой и убранной позициями. Приводные механизмы могут приводиться в действие независимо друг от друга. Так, например, приводной механизм уплотняющего элемента может содержать надувной мешок, пневматический или гидравлический толкатель или электрический поворотный двигатель, который приводится в действие независимо от приводного механизма предкрылка. Альтернативно движущую силу для приводного механизма уплотняющего элемента может обеспечивать приводной механизм предкрылка, что приводит к зависимому движению.

Кроме того, узел обычно содержит также направляющее устройство предкрылка, на котором закреплен предкрылок, прикрепленное с возможностью скольжения к главному элементу крыла, например, при помощи ряда роликовых опор. В этом случае направляющее устройство предкрылка может иметь меньшую кривизну, чем поверхность передней кромки, к которой плотно прилегает предкрылок во второй конфигурации узла. Если предусмотрено направляющее устройство предкрылка, то приводной механизм уплотняющего элемента (в частности, поворотная тяга или комбинация рычагов и кулачков) может функционировать между направляющим устройством предкрылка и уплотняющим элементом, при этом приводной механизм уплотняющего элемента выполнен с возможностью перемещения уплотняющего элемента между его развернутой и убранной позициями в ответ на скользящее движение предкрылка.

Узел обычно находится в первой конфигурации во время взлета воздушного судна, во второй конфигурации - во время крейсерского полета воздушного судна, и в третьей конфигурации - во время посадки воздушного судна.

Предкрылок может находиться в одной и той же позиции, когда узел находится в первой и третьей конфигурациях. Однако более предпочтительно предкрылок полностью развернут, когда узел находится в третьей конфигурации, и лишь частично развернут, когда узел находится в первой конфигурации.

Аналогично этому уплотняющий элемент может быть частично убран, когда узел находится в третьей конфигурации, и полностью убран, когда узел находится во второй конфигурации. Однако более предпочтительно уплотняющий элемент является полностью убранным, когда узел находится во второй и в третьей конфигурациях.

Краткое описание чертежей

Далее приведено описание вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

фигура 1 - вид сбоку в разрезе передней кромки крыла воздушного судна с предкрылком в промежуточной (взлетной) позиции,

фигура 2 - вид сбоку в разрезе передней кромки крыла воздушного судна с предкрылком в убранной (крейсерской) позиции,

фигура 3 - вид сбоку в разрезе передней кромки крыла воздушного судна с предкрылком в полностью развернутой (посадочной) позиции,

фигура 4 - увеличенный вид сбоку в разрезе, подробно показывающий уплотняющий элемент,

фигура 5 - вид в разрезе по оси А-А с фигуры 4, и

фигура 6 - вид сбоку в разрезе уплотняющего элемента, приводимого в действие надувным мешком.

Осуществление изобретения

Узел крыла воздушного судна, показанный на фигурах 1-3, содержит главный элемент 1 крыла с передней кромкой 2, предкрылок 3 на передней кромке главного элемента крыла и уплотняющий элемент 4.

Предкрылок закреплен на направляющем устройстве 5 предкрылка, при этом конструкция, крепящая предкрылок на направляющем устройстве, не показана на фигурах 1-3 для упрощения. Ряд роликов 16 действует в качестве опор между главным элементом 1 крыла и направляющим устройством 5 предкрылка. Для наглядности на фигурах 1-3 показано три ролика 16, однако, следует отметить, что количество роликов может быть увеличено и позиции роликов могут отличаться от указанных позиций. Направляющее устройство 5 предкрылка содержит зубчатую рейку 17 (не видна на фигурах 1-3, но показана на фигуре 5), которая приводится в действие шестерней 18. Приводной механизм, содержащий зубчатую рейку и шестерню, может перемещать направляющее устройство 5 предкрылка по роликам 16 между убранной позицией (показанной на фигуре 2) и полностью развернутой позицией (показанной на фигуре 3) через частично развернутую позицию (показанную на фигуре 1).

Тяга 9 шарнирно присоединена к уплотняющему элементу 4 в точке 10 поворота и соединена с направляющим устройством 5 предкрылка в точке 11 поворота.

Уплотняющий элемент 4 более подробно показан на фигуре 4 и содержит клин с широкой передней частью 6 и тонким задним концом 7. Уплотняющий элемент шарнирно присоединен к главному элементу крыла в точке 8 поворота.

Фигура 5 представляет собой поперечный разрез через тягу 9. Тяга содержит пару рычагов 12, 13, которые шарнирно присоединены к направляющему устройству 5 и к зубчатой рейке 17 осью поворота 14, а также к уплотняющему элементу 4 - осью 15 поворота.

Как видно на фигуре 4, когда направляющее устройство 5 прямолинейно перемещается, тяга из позиции 9а, 10а, 11а переходит в промежуточную позицию 9b, 10b, 11b, перемещая уплотняющий элемент вокруг точки 8 поворота из убранной позиции (показанной сплошной линией и обозначенной 4, 6 на фигуре 4) в развернутую позицию (показанную прерывистой линией и обозначенной 4а, 6а на фигуре 4). Когда направляющее устройство выдвигается далее, тяга переходит из позиции 9b, 10b, 11b в позицию 9с, 10а, 11с, возвращая уплотняющий элемент в его убранную позицию 4, 6.

В убранной позиции уплотняющий элемент 4 размещается в выемке в главном элементе 1 крыла, при этом его верхняя поверхность 21 находится заподлицо с верхней поверхностью 22 главного элемента 1 крыла.

Три конфигурации узла показаны на фигурах 1-3.

В первой (взлетной) конфигурации предкрылок 3 и уплотняющий элемент 4 перемещаются в позиции, показанные на фигуре 1. В этой взлетной конфигурации предкрылок 3 находится в частично развернутой позиции с малой щелью 23 между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент 4 находится в развернутой позиции, в которой он закрывает верхнее выходное отверстие щели 23, упираясь в заднюю кромку нижней поверхности 24 предкрылка. Во взлетной конфигурации верхняя поверхность уплотняющего элемента 4 образует по существу гладкую и непрерывную аэродинамическую поверхность, которая перекрывает и полностью закрывает щель 23 между предкрылком и передней кромкой. Это минимизирует аэродинамическое лобовое сопротивление узла крыла во время взлета.

Во второй (крейсерской) конфигурации, показанной на фигуре 2, предкрылок и уплотняющий элемент перемещаются в убранные позиции. В этой конфигурации щель 23 закрывается, а нижняя поверхность 24 предкрылка плотно прижимается к передней кромке главного элемента 1 крыла.

В третьей (посадочной) конфигурации, показанной на фигуре 3, предкрылок перемещается в полностью развернутую позицию, образуя большую щель 25 между предкрылком и главным элементом крыла. В посадочной конфигурации уплотняющий элемент 4 находится в убранной позиции, поэтому он не закрывает щель, и щель остается открытой, позволяя воздуху высокого давления проходить с нижней поверхности крыла к верхней поверхности крыла.

Уплотняющий элемент 4 позволяет получать более простую геометрию направляющего устройства предкрылка, чем в случае традиционного бесщелевого предкрылка. Такой традиционный бесщелевой предкрылок устанавливается на направляющее устройство с высокой кривизной, при этом направляющее устройство имеет такую форму, что предкрылок повторяет кривизну передней кромки, когда он перемещается во взлетную позицию. Кривизна направляющего устройства в таком механизме бесщелевого предкрылка должна соответствовать кривизне передней кромки. В отличие от этого направляющее устройство, показанное на фигурах 1-3, может иметь конструкцию, независимую от кривизны передней кромки. Это дает больше свободы для конструирования направляющего устройства. Так, например, направляющее устройство может иметь меньшую кривизну, чем передняя кромка, поэтому оно может быть подогнано к относительно тонкой части крыла.

На фигуре 6 показан альтернативный уплотняющий элемент с надувным приводным механизмом. Уплотняющий элемент представляет собой тонкую криволинейную панель (в отличие от клиновидного уплотняющего элемента 4, показанного на фигуре 2). Уплотняющий элемент показан в убранной позиции 40а и в развернутой позиции 40b. В убранной позиции 40а уплотняющий элемент лежит на передней кромке. Надувной мешок располагается под уплотняющим элементом в выемке 42, выполненной в передней кромке. Мешок показан в откачанном состоянии сплошными линиями 41а и в накачанном состоянии - прерывистыми линиями 41b.

Для того чтобы закрыть щель, мешок заполняется воздухом, прижимается к панели, и поворачивает ее в развернутую позицию 40b. В отличие от конструкции, показанной на фигурах 1-5 (в которой движущая сила для перемещения уплотняющего элемента 4 создается движением направляющего устройства предкрылка 5, что приводит к зависимому движению), надувной мешок можно приводить в действие независимо от направляющего устройства предкрылка.

Хотя изобретение описано выше со ссылкой на один или более предпочтительных вариантов осуществления, следует понимать, что различные изменения или модификации могут быть внесены в него без отклонения от объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Узел крыла воздушного судна содержит главный элемент (1) крыла с передней кромкой (2), предкрылок (3) на передней кромке главного элемента крыла и уплотняющий элемент (4). Узел выполнен с возможностью во время взлета перевода в первую конфигурацию, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла. Уплотняющий элемент находится в развернутой позиции, в которой он закрывает щель (23). Во время крейсерского полета предкрылок и уплотняющий элемент находятся в убранной позиции. Во время посадки предкрылок полностью развернут с образованием щели (25) между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент остается в убранной позиции, поэтому щель остается открытой. Способ управления характеризуется использованием узла крыла воздушного судна. Группа изобретений направлена на упрощение конструкции. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Узел крыла воздушного судна, содержащий главный элемент крыла с неподвижной передней кромкой, которая образует, по существу, непрерывную наружную поверхность между верхней и нижней поверхностями крыла; предкрылок, расположенный на неподвижной передней кромке главного элемента крыла; и уплотняющий элемент, прикрепленный к главному элементу крыла, при этом уплотняющий элемент имеет наружную поверхность, которая в убранной позиции уплотняющего элемента расположена, по существу, заподлицо с наружной поверхностью неподвижной передней кромки, при этом узел выполнен с возможностью изменения положения между
первой конфигурацией, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, причем уплотняющий элемент также находится в развернутой позиции, в которой он закрывает указанную щель,
второй конфигурацией, в которой предкрылок и уплотняющий элемент находятся в убранных позициях, и
третьей конфигурацией, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент находится в убранной позиции, в которой он не закрывает указанную щель.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий элемент шарнирно прикреплен к главному элементу крыла.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий элемент закрывает верхнее выходное отверстие щели, когда он находится в развернутой позиции.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, что предкрылок плотно прилегает к главному элементу крыла, когда узел находится во второй конфигурации.

5. Узел по п.1, отличающийся тем, что указанный узел содержит надувной мешок, выполненный с возможностью развертывания уплотняющего элемента при надувании.

6. Узел по п.1, отличающийся тем, что указанный узел содержит приводной механизм предкрылка для перемещения предкрылка между его развернутой и убранной позициями и приводной механизм уплотняющего элемента для перемещения уплотняющего элемента между его развернутой и убранной позициями.

7. Узел по п.6, отличающийся тем, что движущую силу для приводного механизма уплотняющего элемента обеспечивает приводной механизм предкрылка.

8. Узел по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный узел содержит направляющее устройство предкрылка, на котором закреплен предкрылок, прикрепленное с возможностью скольжения к главному элементу крыла.

9. Узел по п.8, отличающийся тем, что указанный узел содержит приводной механизм уплотняющего элемента, функционирующий между направляющим устройством предкрылка и уплотняющим элементом, при этом приводной механизм уплотняющего элемента выполнен с возможностью перемещения уплотняющего элемента между его развернутой и убранной позициями в ответ на скользящее движение предкрылка.

10. Узел по п.9, отличающийся тем, что приводной механизм уплотняющего элемента содержит тягу, которая шарнирно присоединена к направляющему устройству предкрылка и к уплотняющему элементу.

11. Способ управления узлом крыла воздушного судна, содержащим главный элемент крыла с неподвижной передней кромкой, которая образует, по существу, непрерывную наружную поверхность между верхней и нижней поверхностями крыла; предкрылок, расположенный на неподвижной передней кромке главного элемента крыла; и развертываемый уплотняющий элемент, прикрепленный к главному элементу крыла, при этом уплотняющий элемент имеет наружную поверхность, которая в убранной позиции уплотняющего элемента расположена, по существу, заподлицо с наружной поверхностью неподвижной передней кромки, включающий следующие этапы:
перевод узла в первую конфигурацию, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, причем уплотняющий элемент также находится в развернутой позиции, в которой он закрывает указанную щель,
перевод узла во вторую конфигурацию, в которой предкрылок и уплотняющий элемент находятся в убранных позициях, и
перевод узла в третью конфигурацию, в которой предкрылок находится в развернутой позиции со щелью между предкрылком и главным элементом крыла, а уплотняющий элемент находится в убранной позиции, в которой он не закрывает указанную щель.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что узел переводят в первую конфигурацию во время взлета воздушного судна.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что узел переводят в третью конфигурацию во время посадки воздушного судна.

14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что предкрылок полностью разворачивают, когда узел находится в третьей конфигурации, и частично разворачивают, когда узел находится в первой конфигурации.