飛機襟翼的空間合葉動作系統技術方案

人們已經注意到了一個問題，那就是，飛機襟翼的動作機構外露在機翼翼型輪廓之外，形成附加外掛結構，既破壞了機翼流線型整體完整性、降低了機翼的升力效率，又造成附加阻力面積、浪費巨量燃油等。這一反一正，是雙倍的損失。但是到目前為止人們所能做的，僅僅是設計出越來越復雜，因而也是越來越沉重的機械機構，來最大限度地減小襟翼動作系統的外掛尺寸。實際上，人們基本上已經不敢奢望，能有一種方案可以把襟翼動作機構完全徹底地隱藏在機翼翼型之內。但是在本發明專利技術中，本人把先前發明專利技術的“空間合葉”應用做為飛機襟翼動作系統，并且說明，只有空間合葉的襟翼動作系統方案，才能夠輕松簡單地做到，既讓襟翼盡善盡美地發揮作用，又把襟翼的動作機構完全隱藏于機翼翼型之內。

【技術實現步驟摘要】
飛機襟翼的空間合葉動作系統
飛機的襟翼(英文:flap)，是現代飛機機翼邊緣部分的一種輔助升力裝置，可向下偏轉或(和)向后(前)伸展，其基本效用是在飛行中增加升力。依據所安裝部位，襟翼分為后緣襟翼，見附圖1，和前緣襟翼，見附圖2。按照襟翼與機翼主體之間的運動關系，又分為普通襟翼(Plain flap)，見附圖3，分裂式襟翼(Split flap)，見附圖4，開縫式襟翼(Slotted flap),見附圖5,和佛勒氏襟翼(Fowler flap),見附圖6。襟翼演化到佛勒氏形式，已經呈現出人們對襟翼的完整期待:一方面，它能夠以自身前緣(僅以后緣襟翼為例)為軸，尾部向下擺動角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緣上的副翼那樣；另一方面，襟翼還要能向機翼的后下方(仍然以后緣襟翼為例)伸出一段距離X和y，如附圖7所示。但是，如此復雜的襟翼運動其實可以轉化為，襟翼以ο點為圓心，以R為半徑，作圓周運動旋轉α角，如附圖8所示。因為只有這樣，才能達到襟翼被創造出來所要達到的兩個目的，一，(向后伸出X距離)增大機翼面積，二，(向下擺動α角同時又下移y)使機翼流線型整體變得向下彎曲。道理很簡單:機翼增加面積就能增加差不多同比例的升力，而彎曲的翼型更適合于低速飛行，兩者同時發生就使飛機能夠在比巡航速度低得多的速度下飛行。所以，襟翼一般多在飛機起飛和降落時使用，以大幅度降低起飛和著陸速度，縮短滑跑距離，提高安全性。最大限度地提高機翼升力，是飛機設計者最樸素的目標；增加機翼面積和使翼型彎曲也是最簡單、最直接的方法，因此，襟翼的誕生應該說也是理所當然、順理成章的事，但是一直到佛勒氏形式才勉強體現出的這種既伸出又旋轉的襟翼運動本質，這個事實卻讓人們看到某種艱難——如此簡單明了的原理怎么不是直截了當地提出的？原來，這種既伸出又旋轉的襟翼運動，其工程實現，即，襟翼的實際安裝、聯接、支撐、展開的聯動機構，簡稱為襟翼的“動作機構”或“動作系統”，卻至今仍然是個十分復雜、困難課題；而像附圖9，10，11，12，13，14等所示的各種實際使用方案，則更談不上完美。本專利技術，借助“空間合葉”原理，提出一個全新的襟翼動作系統方案，與所有現有的解決方案都不同，它有可能是一個最簡單、最合理，同時又有可能是最高效、最完美的襟翼動作系統方案。
技術介紹
既伸出又旋轉的襟翼運動本質，理想的描述，應該是襟翼圍繞機翼下方一個適當位置作圓心，做圓周運動，如附圖8所示。這一點已經完整地體現在了一些常用的簡易動作機構上，如附圖13所示 。但是在工程實現方面，目前使用的所有動作系統，都存在著一個巨大問題，那就是，由于它們技術方案中存在內在制約與限制，動作系統本身，無論是在動作過程中還是襟翼閉合狀態下，都不得不延展到機翼流線型(簡稱“翼型”，下同)整體輪廓之夕卜，變成了機翼上的附加外掛結構，如附圖10所示，在破壞了機翼流線型翼型的完整性、降低了升力效率的同時，還造成了額外的迎風面積，產生額外飛行阻力。這是一反一正的雙倍損失，直接體現在所消耗的額外燃油，所增加的額外碳排放……是絕對可以精確計算出來的，這項消耗和損失的積累數量，也絕對將是巨大的。同時，這個附加的外掛結構也大大增加了飛機的碰撞風險。而就附圖13的方案而言，隨著機型的增大，襟翼向后伸出的距離增大，向下的移動量和旋轉量也增大，導致襟翼的實際旋轉半徑急劇增大，以至于由這種動作系統驅動的襟翼所產生的附加升力，被其自身的過分重量和附加阻力所抵消，甚至可能是得不償失。這也正是為什么這種動作系統看起來理所應當、簡單直觀，但卻沒有在大型飛機上使用的原因。所謂不完美之處，正在于這種由襟翼動作系統技術原理的內在制約(在本專利人看來是缺陷)，所導致的翼型外附加部分給系統帶來的，似乎是避免不了的犧牲或損失。最理想、最完美的動作系統是，襟翼動作系統在襟翼完全閉合時，如果能夠完全隱藏或包含在翼型之內就好了。這個目標對于所有現有方案，都過于理想化了，于是人們就著眼于一個更現實的目標一盡量縮小襟翼動作系統的外露尺寸。于是就有了像附圖1，2，9，10，14所示的那樣一些現代使用實例。這些動作系統的特點是，使用越來越復雜的機械原理和越來越重量的機構，在實現襟翼圓弧運動的同時，最大限度地減小外露部分——以復雜性和重量來換取空間尺寸。這種種努力，可謂不屈不撓，但卻都沒能最終徹底解決問題，進而就都顯得悲壯。本專利技術利用空間合葉，來作為飛機襟翼動作機構的結構原理，既能夠完美地體現襟翼原理的完整內涵，又在工程層面將動作系統完全隱藏于機翼翼型輪廓之內——不給整體體系增添一點麻煩，輕松地捍衛了翼型的完整型，同時又使佛勒氏形襟翼回歸它應有的工程地位、體現出它應有的原理價值。
技術實現思路
空間合葉，是本人的另一個專利技術專利，專利申請號為2011102239776，已于2012年11月21日，在第28卷第47號《專利公報》上公布，公布號為CN102787772A?？臻g合葉，簡單地說就是，把具有2個或2個以上軸的多葉多軸合葉中，軸的不平行關系，作為中心功能加以確立的一類合葉。或者反過來說，合葉的軸的不平行關系，在通常情況下是錯誤，但在空間合葉上，是功能。這里，僅以“3軸4頁同側等夾角空間合葉”為例，來說明空間合葉作為一個全新方案，在飛機襟翼動作系統上應用的原理可行性，以及工程新穎性和實用性。以“3軸4頁同側等夾角空間合葉”為例，第一葉和第4葉分別與機翼本體和襟翼固接，或者反過來說，機翼本體和襟翼本身就是空間合葉的第一葉和第4葉，原理與結構示意圖，如附圖15所示。“空間合葉專利技術專利”說明，空間合葉有兩個功能特點，一，葉扇做開合運動將引起處于相隔葉扇上的點(簡稱“隔葉點”，下同)作空間圓弧運動；二，空間合葉折疊起來時，各葉扇可以完全重合。第一個功能特點決定了，空間合葉可以并且正好適合于做飛機襟翼的動作機構?？臻g合葉的葉扇體本身就直接做為襟翼的支撐體、連接體和運動軌跡的導軌——它自身直接就構成動作系統，當然，動作系統的控制與驅動力需要另外配置，這一點跟所有現存方案一樣。但是，空間合葉本身的結構超常的簡單、直接，這個巨大特點本身就構成它作為襟翼動作系統的新穎性，因為，這允許它被設計的足夠的輕巧、簡明，是現有各種方案都無法比擬的。它第二個特點，則可以讓襟翼動作系統完全隱蔽或包含在翼型之內，就像附圖16、17，18，19所示，尤其是附圖16。這就使得空間合葉襟翼動作系統具有不可比擬的新穎性。綜觀現存的各種襟翼動作系統，除附圖11所示的方案之外，都是把動作系統的整體或部分，安裝暴露在翼型之外，形成機翼外掛。而就附圖11的方案而言，把襟翼導軌系統隱藏在翼型之內，已經是一款非常巧妙、很是獨具匠心的方案，但是，在圖上可以清楚地看到，它的導軌是一塊事先沖壓好了導軌形狀的一體式零件，為了能夠完全隱蔽地安裝固定在機翼內部，它只有最大限度地使用它在翼型內的有限空間，但這反過來看，它的能夠引導襟翼伸出的距離和向下旋轉的角度，就都完全受限于其所在的翼型空間，也就是說，襟翼的運動軌跡設計僅僅看那一點翼型空間能夠允許襟翼做什么軌跡的運動，而完全不能把飛機整體的流體力學規劃與要求放到第一位一完全是一種被動設計，從而使人們對襟翼性能的期望大打折扣。但是在空間合葉的情況下，襟翼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
空間合葉可以被使用在任何能夠在流體介質中，比如空氣、液體等，以流體力學法則為運動原理，以翼狀裝置來維持運行姿態和控制運動軌道的運動體或運載器上（簡稱“流體運載器”），不管這些流體運載器具體被叫做什么，“飛機”、“直升機”、“旋翼機”，“氣墊船”，“船”、“潛水艇”，等等，用以把一個或一系列另外的翼形裝置，與流體運載器相連接，使這些另外的翼形裝置，可以像現代飛機的佛勒氏襟翼(Fowler?flap)那樣做伸出和彎曲動作，而無論這些另外的翼形裝置被叫做什么；由于到目前為止人們稱呼這類裝置的名字只有“襟翼”這一個實例，這里就沿用“襟翼”這個名字，用以在類的層面，指代這類由空間合葉連接安裝到流體運載器上的所謂“另外的翼形裝置”，并且包含所有可能已有的和即將出現的對這類裝置的別稱，同時，把空間合葉就稱為襟翼的“動作機構（或系統）”。

【技術特征摘要】
1.空間合葉可以被使用在任何能夠在流體介質中，比如空氣、液體等，以流體力學法則為運動原理，以翼狀裝置來維持運行姿態和控制運動軌道的運動體或運載器上(簡稱“流體運載器”)，不管這些流體運載器具體被叫做什么，“飛機”、“直升機”、“旋翼機”，“氣墊船”，“船”、“潛水艇”，等等，用以把一個或一系列另外的翼形裝置，與流體運載器相連接，使這些另外的翼形裝置，可以像現代飛機的佛勒氏襟翼(Fowler flap)那樣做伸出和彎曲動作，而無論這些另外的翼形裝置被叫做什么；由于到目前為止人們稱呼這類裝置的名字只有“襟翼”這一個實例，這里就沿用“襟翼”這個名字，用以在類的層面，指代這類由空間合葉連接安裝到流體運載器上的所謂“另外的翼形裝置”，并且包含所有可能已有的和即將出現的對這類裝置的別稱，同時，把空間合葉就稱為襟翼的“動作機構(或系統)”。2.權利要求1中作為襟翼動作機構的空間合葉，既可以將襟翼直接安裝連接到流體運載器的本體自身(而無論流體運載器的本體自身是什么形狀)，也可以將襟翼安裝連接到流體運載器上原來已有的翼狀裝置上，而無論那個或那些已有的翼狀裝置在流體運載器上原有的安裝位置與方式，比如在前或在后，固接或柔性連接，等等，也無論那些已有的翼狀裝置已經被叫做什么，“機翼”、“水平尾翼”、“垂直尾翼”，乃至“螺旋槳”，“旋翼”，“推進器”，“安定翼”，等等；為陳述方便起見，相對于襟翼而言，不妨把這些原先已有的翼狀裝置叫做“主置，，ο3.權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛廣振，
申請(專利權)人：薛廣振，
類型：發明
國別省市：