КОНСТРУКЦИЯ ПЕРЕДНЕЙ КРОМКИ ДЛЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ
AEROFIL SECTION LEADING EDGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к конструкции передней кромки для аэродинамического профиля. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к опускающейся передней кромке крыла самолета.
Уровень техники
Аэродинамические профили, например, используемые в самолете, обычно содержат конструкции передней или задней кромки. Эти конструкции выполнены с возможностью изменения формы аэродинамического профиля для обеспечения возможности изменения аэродинамической подъемной силы аэродинамического профиля. В основном подъемная сила изменяется для снижения скорости срыва аэродинамического профиля во время взлета или приземления самолета.
Конструкции передней кромки обычно содержат неподвижную часть, прикрепленную к кессону крыла, и подвижную часть, подвешенную на неподвижной части. Приводы выполнены с возможностью перемещения подвижной части между убранным положением, в котором подъемная сила аэродинамического профиля пригодна для полета самолета с крейсерскими скоростями, и раскрытым положением, в котором подъемная сила аэродинамического профиля увеличивается для сниженных скоростей взлета и приземления.
В некоторых конструкциях передней кромки, например опускающихся носах, убранная подвижная часть обеспечивает поверхность передней кромки для аэродинамического профиля. Убранная подвижная часть расположена впереди неподвижной части, которая сама имеет поверхность передней кромки, которая по меньшей мере частично закрыта убранной подвижной частью. В раскрытом положении подвижная часть висит сверху вниз и открывает закрытую часть поверхности передней кромки неподвижной части.
Подвижная конструкция передней кромки сама имеет заднюю кромку, которая граничит с поверхностью передней кромки неподвижной части. Существует несколько проблем, относящихся к этой области конструкции передней кромки. Например, когда подвижная часть раскрывается, ее задняя кромка может подниматься из-за разности аэродинамических давлений на аэродинамическом профиле. Такой подъем может вызывать нагнетание воздуха между подвижной и неподвижной частями конструкции передней кромки, таким образом снижая эффективность аэродинамического профиля путем увеличения сопротивления. Для устранения этой проблемы задняя кромка поджимается к открываемой передней кромке неподвижной части. Однако это поджимание может приводить к значительному износу между задней кромкой подвижной части и открываемой поверхностью передней кромки неподвижной части. Другая проблема с этой конструкцией состоит в том, что форма открываемой поверхности передней кромки неподвижной части должна быть профилирована для размещения положения задней кромки подвижной части, когда она перемещается между убранным и раскрытым положениями. Таким образом, профиль открываемой поверхности передней кромки может не быть оптимальным. Более того, переход между задней кромкой раскрытой подвижной части и открытой поверхностью передней кромки неподвижной части может не быть аэродинамически оптимальным.
Раскрытие изобретения
Вариант осуществления изобретения предусматривает конструкцию передней кромки для аэродинамического профиля, причем конструкция передней кромки содержит:
неподвижную конструкцию передней кромки для прикрепления к кессону крыла, причем неподвижная конструкция передней кромки имеет поверхность аэродинамического профиля;
подвижную конструкцию передней кромки, содержащую заднюю кромку, причем подвижная конструкция передней кромки прикрепляется к неподвижной конструкции передней кромки первым и вторым наборами манипуляторов, причем каждый из манипуляторов с возможностью поворота связан с неподвижной и подвижной конструкциями передней кромки и расположен с возможностью ограничения перемещения подвижной конструкции передней кромки относительно неподвижной конструкции передней кромки;
привод, расположенный с возможностью действовать на подвижную конструкцию передней кромки так, чтобы перемещать подвижную конструкцию передней кромки между раскрытым положением и убранным положением относительно неподвижной конструкции передней кромки,
при этом первый и второй манипуляторы расположены с возможностью удерживать заднюю кромку подвижной конструкции передней кромки прилегающей к поверхности аэродинамического профиля и поддерживать заднюю кромку на расстоянии от поверхности аэродинамического профиля для существенной части перемещения подвижной конструкции передней кромки между раскрытым и убранным положениями.
Поверхность аэродинамического профиля может содержать открываемую переднюю кромку, закрываемую подвижной конструкцией передней кромки в убранном положении и открываемую подвижной конструкцией передней кромки, когда подвижная конструкция передней кромки находится в раскрытом положении и задняя кромка может перемещаться по дуге во время перемещения, причем дуга соответствует поверхности аэродинамического профиля по существу в положении задней кромки в раскрытом и убранном положениях и дуга имеет большую степень кривизны, чем открываемая передняя кромка. Дуга может содержать объединенные геометрические места точек концов манипуляторов, когда манипуляторы вращаются вокруг своих точек крепления к неподвижной конструкции передней кромки.
Задняя кромка может содержать уплотнительный элемент, выполненный с возможностью расположения между подвижной конструкцией передней кромки и открываемой передней кромкой, когда подвижная конструкция передней кромки находится в раскрытом и убранном положениях. Задняя кромка может упираться в открываемую переднюю кромку, когда подвижная конструкция передней кромки находится в раскрытом и убранном положениях. В раскрытом положении поверхность аэродинамического профиля задней кромки и открываемой передней кромки может быть расположена так, что они вместе обеспечивают по существу прилегающую поверхность, имеющую по существу непрерывную степень кривизны при переходе между подвижной конструкцией передней кромки и неподвижной конструкцией передней кромки. Конструкция передней кромки может быть выполнена как опускающаяся носовая часть для крыла самолета.
Краткое описание чертежей
Далее описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид сверху самолета;
фиг.2 - вид в сечении по линии А-А на фиг.1 конструкции передней кромки;
и
фиг.3, 4 и 5 - набор упрощенных сечений, показывающих перемещение конструкции передней кромки фиг.2 между убранным и раскрытым положениями.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на фиг.1, самолет 101 содержит фюзеляж 102 с прикрепленным хвостовым стабилизатором 103 и парой крыльев 104. Крылья 104 плавно сопряжены с фюзеляжем 102 с помощью набора обтекателей 105. Каждое крыло 104 содержит кессон 106 крыла, обеспечивающий основной структурный элемент крыла. Кессон крыла также обеспечивает центральные секции верхней и нижней аэродинамических поверхностей для крыла в дополнение к точкам крепления для двигателей и плоскостей управления, например, триммеров и аэродинамических тормозов. Кессон 106 крыла также обеспечивает поддерживающую конструкцию для набора конструкций 107 задней кромки в форме закрылков, спойлеров и элеронов, а также конструкций 108 передней кромки в форме опускающихся носовых частей и предкрылков.
Фиг.2 показывает сечение по линии А-А одной из конструкций передней кромки фиг.1. Конструкция 108 передней кромки содержит два основных элемента в форме неподвижной конструкции 201 передней кромки и подвижной конструкции 202 передней кромки, образующей опускающуюся носовую часть. Неподвижная конструкция 201 расположена вдоль одной стороны 203 для крепления к кессону 106 крыла. Опускающийся нос 202 прикреплен к неподвижной конструкции передней кромки первым и вторым наборами 204, 205 манипуляторов с возможностью поворота прикрепленных к неподвижной конструкции 201 передней кромки в первом и втором наборах 206, 207 соответственных точек поворота. Первый и второй наборы 204, 205 манипуляторов также с возможностью поворота прикреплены к опускающейся носовой части 202 в третьем и четвертом наборах 208, 209 соответствующих точек поворота. Привод 210 прикреплен к неподвижной конструкции 201 передней кромки и содержит приводной рычаг 211, соединенный с помощью шарнирного соединения 212 с одним концом ответвления 213 линии связи. Другой конец ответвления 213 линии связи прикреплен с помощью дополнительного шарнирного соединения 214 к одному манипулятору из второго набора 205 манипуляторов.
Конструкция 108 передней кромки крыла продолжается по размаху крыла вдоль передней или ведущей кромки крыла 104 и, таким образом, каждый элемент наборов 204, 205 манипуляторов и соответствующих наборов 206, 207, 208, 209 точек поворота распределены по размаху крыла в конструкции передней кромки. Хотя предусмотрено несколько приводов 210, не каждый манипулятор из второго набора 205 манипуляторов напрямую соединен с приводом. Каждый набор 206, 207, 208, 209 точек поворота распределен вдоль соответствующей оси, расположенной по существу по размаху крыла. Опускающаяся носовая часть 202 обеспечивает поверхность 215 аэродинамического профиля передней кромки для крыла, которая продолжается поверх всей открываемой обращенной вперед поверхности опускающейся носовой части 202. Опускающаяся носовая часть 202 показана на фиг.2 в убранном положении, которое является положением для нормального полета с маршевыми скоростями самолета 101. В убранном положении верхняя задняя кромка 216 опускающейся носовой части 202 прилегает к первому положению 217 на поверхности 218 аэродинамического профиля передней кромки, оснащенной неподвижной конструкцией 201 передней кромки.
Привод 210 расположен с возможностью перемещения опускающейся носовой части 202 в раскрытое положение, как описано подробнее ниже. Когда он приводится в действие, привод 210 действует через манипулятор 211 и ответвление 213 линии связи для вращения первого и второго манипуляторов 204, 205 вокруг их соответствующих первой и второй точек 206, 207 поворота и, таким образом, перемещает опускающуюся носовую часть 202 по существу сверху вниз и переводит ее в раскрытое положение. В раскрытом положении задняя кромка 216 опускающейся носовой части 202 располагается вплотную ко второму положению 219 на поверхности 218 аэродинамического профиля передней кромки неподвижной конструкции 201 передней кромки. Перемещение опускающейся носовой части 202 из убранного положения в раскрытое положение открывает часть 220 поверхности 218 аэродинамического профиля передней кромки, именуемую здесь открываемой передней кромкой 220.
На фиг.2 дуга 221, показанная пунктирной линией между первым и вторым положениями 217, 219, иллюстрирует геометрическое место точек задней кромки 216 во время перемещения опускающейся носовой части 202 между ее убранным и раскрытым положениями. Дуга 221 является комбинацией геометрических мест точек третьего и четвертого наборов 208, 209 точек поворота, которые образуются первым и вторым манипуляторами 204, 205 и соответствующими положениями первого и второго наборов 206, 207 точек поворота. Дуга 221 показывает, что задняя кромка 216 расположена вплотную к открываемой передней кромке 220 как в убранном, так и в раскрытом положениях 217, 219 соответственно. Однако задняя кромка поддерживается на расстоянии от открываемой передней кромки 220 во время ее перемещения между убранным и раскрытым положениями.
Далее описано перемещение опускающейся носовой части 202 между ее убранным и раскрытым положениями со ссылкой на фиг.3, 4 и 5. На этих чертежах манипуляторы 204, 205 каждый обозначен линией, отображающей их соответствующие продольные оси. Первый и второй наборы 206, 207 точек поворота показаны точками, отображающими их оси вращения, а третий и четвертый наборы 208, 209 точек поворота опущены для ясности. Фиг.3 показывает опускающуюся новую часть 202 в ее убранном положении, в котором задняя кромка 202 прилегает к открываемой передней кромке 220 в первом положении 217. Оси первого набора 204 манипуляторов расположены над вторым набором 207 точек поворота. Действие привода 210 в направлении по часовой стрелке действует через манипуляторы 204, 205 для удержания опускающейся носовой части в убранном положении.
Со ссылкой на фиг.4, когда опускающаяся носовая часть 202 раскрывается, привод 210 перемещается в направлении против часовой стрелки так, чтобы поворачивать манипуляторы 204, 205 сверху вниз. Геометрия манипуляторов и их соответствующих точек поворота служит для перемещения опускающейся носовой части как вперед, так и вниз. В дополнение к этому двойной шарнирный механизм вызывает вращение или поворот опускающейся носовой части вокруг ее оси, расположенной вдоль размаха крыла, в направлении против часовой стрелки во время перемещения раскрытия так, чтобы поддерживать заднюю кромку 216 на расстоянии от открываемой передней кромки 220. Задняя кромка 216 перемещается вдоль дуги 221.
Со ссылкой на фиг.5, когда привод 210 переместил опускающуюся носовую часть в полностью раскрытое положение, задняя кромка 216 прилегает ко второму положению 219 на открываемой передней кромке 220, переместившись обратно по направлению к открываемой передней кромке 220 вдоль дуги 221. Как показано на фиг.5, в раскрытом положении область поверхности 215 аэродинамического профиля передней кромки, обеспеченная задней кромкой 216, расположена с возможностью образования по существу прилегающей поверхности аэродинамического профиля, имеющей непрерывную степень кривизны на переходе между опускающейся носовой частью 202 и неподвижной конструкцией 201 передней кромки.
В другом варианте осуществления задняя кромка может упираться в открываемую переднюю кромку в или рядом со своим раскрытым или убранным положением. В дополнительном варианте осуществления задняя кромка или открываемая передняя кромка может быть оснащена гибким уплотнением, расположенным с возможностью размещения между задней кромкой и открываемой передней кромкой в раскрытом или убранном положении. В дополнительном варианте осуществления привод соединен с другим манипулятором. Еще в одном варианте осуществления привод связан с еще одной частью опускающейся носовой части.
Как очевидно для специалистов в данной области техники, манипулятор может регулироваться для обеспечения возможности соответствующего монтажа опускающейся носовой части. Монтаж обычно облегчается, например, распорками регулируемой длины или эксцентрическими точками поворота.
Поворот опускающейся носовой части, как описано выше, позволяет сокращать любой зазор между задней кромкой опускающейся носовой части и открываемой передней кромкой как в раскрытом, так и в убранном положениях. Сокращенный зазор помогает свести к минимуму продув между неподвижной и подвижной частями конструкции передней кромки, таким образом снижая сопротивление. Более того, перемещение задней кромки опускающейся носовой части от открываемой передней кромки во время перехода между раскрытым и убранным положениями снижает износ на поверхности открываемой передней кромки. Поверхность открываемой передней кромки может быть также профилирована так, что когда опускающаяся носовая часть раскрывается, передняя кромка аэродинамического профиля остается аэродинамически эффективной. Иными словами, разница в кривизне между поверхностью аэродинамического профиля задней кромки и поверхностью открываемой передней кромки сводится к минимуму. Предусмотрение двойного шарнирного механизма для опускающейся носовой части также обеспечивает возможность большего перемещения вперед во время раскрытия по сравнению с одинарным шарнирным механизмом. Иными словами, один из манипуляторов обеспечивает шарнирный механизм для опускающейся носовой части, в то время как другой контролирует вращение опускающейся носовой части.
Хотя настоящее изобретение иллюстрировано описанием его вариантов осуществления и хотя варианты осуществления описаны в существенных подробностях, заявитель не намерен суживать или каким-либо образом ограничивать объем прилагаемой формулы изобретения такими подробностями. Дополнительные преимущества и модификации очевидны для специалистов в данной области техники. Следовательно, изобретение в его более широких аспектах не ограничивается конкретными подробностями, характерными для устройства и способа и показанными и описанными наглядными примерами. В соответствии с этим возможны отклонения от таких подробностей без отклонения от идеи или объема общей концепции изобретения заявителя.