飞行器机翼及包括该飞行器机翼的飞行器

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飞行器机翼及包括该飞行器机翼的飞行器
申请号	CN201910634933.9	申请日	2019-07-15	公开(公告)号	CN110304237B	公开(公告)日	2023-08-25
申请人	中国商用飞机有限责任公司; 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院;			发明人	刘兴宇; 张伟; 张正礼; 赵荃; 杨慧; 张弛;
摘要	一种飞行器机翼的前缘部分包括：前缘舱梁，在前缘舱梁上设置有至少一个支承肋；以及，蒙皮，连接在前缘舱梁上，并与前缘舱梁一起围出内部空间，支承肋位于内部空间中；其中，前缘部分中还包括至少一根张紧索，张紧索在内部空间中沿着前缘部分的纵向延伸。该飞行器机翼的结构能够满足现有的防鸟撞设计要求，同时还兼顾飞行器设计中的轻量化要求。
权利要求	1.一种飞行器机翼，所述飞行器机翼的前缘部分包括：前缘舱梁，在所述前缘舱梁上设置有至少一个支承肋；以及蒙皮，所述蒙皮连接在所述前缘舱梁上，并与前缘舱梁一起围出内部空间，所述支承肋位于所述内部空间中；其特征在于，所述前缘部分中还包括至少一根张紧索，所述飞行器机翼的前缘部分包括至少两个支承肋，所述至少两个支承肋中的第一支承肋和第二支承肋分别位于所述飞行器机翼的两端附近，所述张紧索在所述内部空间中沿着所述前缘部分的纵向延伸，且所述至少一根张紧索的第一端连接在所述第一支承肋上，所述至少一根张紧索的第二端连接在所述第二支承肋上，从而所述至少一根张紧索张紧在所述第一支承肋和所述第二支承肋之间，并位于所述蒙皮附近，从而所述张紧索为所述蒙皮提供附加的支承，并能够吸收一部分撞击力，以降低所述飞行器机翼的所述蒙皮破裂的可能性。 2.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，在所述张紧索的两端分别形成有张紧索固定部，所述第一支承肋和第二支承肋上分别形成有与张紧索固定部相对应的安装孔，所述张紧索固定部配合在所述安装孔中。 3.如权利要求2所述的飞行器机翼，其特征在于，所述安装孔中形成有内螺纹，所述张紧索固定部上形成有相对应的外螺纹。 4.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，所述张紧索紧贴所述蒙皮设置。 5.如权利要求1所述的飞行器机翼，其特征在于，所述张紧索由弹性材料制成。 6.如权利要求1～5中任一项所述的飞行器机翼，其特征在于，所述蒙皮的横截面呈U形。 7.如权利要求1～5中任一项所述的飞行器机翼，其特征在于，所述蒙皮由铝合金材料制成。 8.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括如权利要求1～7中任一项所述的飞行器机翼。
说明书全文	飞行器机翼及包括该飞行器机翼的飞行器技术领域 [0001] 本发明涉及一种飞行器。更具体地，本发明涉及对飞行器的机翼结构的改进，该机翼结构有助于抵抗诸如鸟撞之类的冲击。本发明还涉及包括该飞行器机翼的飞行器。背景技术 [0002] 诸如民用飞机等的飞行器在飞行过程中会面临各种威胁。例如，在飞行器的飞行过程中，飞行器会遭遇鸟撞。根据不完全统计，近十几年来，民用飞机遭遇鸟撞的事故高达4万多起。因此，鸟撞已经成为威胁飞行安全的一个重要的因素。 [0003] 因此，在飞机设计中，对飞机结构、尤其是机翼等部件的前缘结构的设计提出了抗鸟撞的要求。对于机身(包括机翼前缘、机头等)，通常要求在与4磅重的鸟相撞时仍能保证飞机能够继续飞行并安全着陆。而对于尾翼，设计要求更高。例如，根据《CCAR‑25部》中针对尾翼结构的抗鸟撞设计，要求尾翼结构的设计必须保证飞机在于3.6公斤(8磅)重的鸟相撞之后仍能继续安全飞行和着陆。 [0004] 在传统的机翼设计中，通常有几种选择。一种设计选择是采用密肋构型与金属迎风面相配合，还有一种设计选择是采用斜撑板或辅助梁的形式。对于这样的机翼结构来说，若要满足上述机翼设计条款的要求，则会导致结构重量大大提高，这又与飞行器设计的轻量化要求相矛盾。 [0005] 因此，仍然存在对改进的飞行器机翼设计的需求，其不仅能够符合对于飞行器结构的防鸟撞设计要求，并且还能满足飞行器结构轻量化的要求。发明内容 [0006] 本发明是为解决以上所述的现有技术的问题而做出的。本发明的目的是提供一种改进的飞行器机翼结构，其可以满足现有的防鸟撞设计要求，同时还兼顾飞行器设计中的轻量化要求。 [0007] 上述目的通过一种改进的飞行器机翼的结构来实现，该飞行器机翼的前缘部分包括：前缘舱梁，在前缘舱梁上设置有至少一个支承肋；以及，蒙皮，该蒙皮连接在前缘舱梁上，并与前缘舱梁一起围出内部空间，支承肋位于内部空间中；其中，前缘部分中还包括至少一根张紧索，张紧索在内部空间中沿着前缘部分的纵向延伸。 [0008] 通过在飞行器机翼的前缘部分的内部设置张紧索，当该飞行器机翼遭受鸟撞之类的冲击时，张紧索能够吸收一定的撞击力，从而降低飞行器机翼的蒙皮破裂的可能性，而保持没有破裂的蒙皮可以将飞鸟从上下两侧导出，从而进一步降低撞击所产生的影响。 [0009] 在一种较佳的结构中，在飞行器机翼的前缘部分中包括至少两个支承肋，该至少两个支承肋中的第一支承肋和第二支承肋分别位于飞行器机翼的两端附近，而以上所述的至少一根张紧索的第一端连接在第一支承肋上，且该至少一根张紧索的第二端连接在第二支承肋上，从而该至少一根张紧索张紧在第一支承肋和第二支承肋之间。由此，支承肋同时能够起到支承和张紧张紧索的作用。 [0010] 在进一步较佳的结构中，在张紧索的两端分别形成有张紧索固定部，第一和第二支承肋上分别形成有与张紧索固定部相对应的安装孔，张紧索固定部配合在安装孔中。 [0011] 其中，更佳的，在安装孔中形成有内螺纹，且在张紧索固定部安装孔上形成有相对应的外螺纹。该螺纹连接使得允许对张紧索的张紧度进行调节。 [0012] 较佳地，张紧索位于蒙皮附近。更佳地，张紧索紧贴蒙皮设置。这样，张紧索能够更直接地吸收蒙皮所受到的撞击力。 [0013] 较佳地，张紧索由弹性材料制成。这样，在撞击过程中对蒙皮30进行支承的同时，该张紧索能够发生弹性变形，从而张紧索可以吸收更多的撞击力。 [0014] 较佳地，蒙皮的横截面呈U形，该U形的结构允许将撞击力向上下两侧分解，并且还可有助于将飞鸟之类的撞击物向上下两侧引导。 [0015] 此处，所述蒙皮由铝合金材料制成。除此之外，蒙皮也可由其它现有技术中已知的合适的航空材料制成。 [0016] 本发明还公开了一种飞行器。其中，该飞行器包括如上所述的飞行器机翼。附图说明 [0017] 在以下结合附图对本发明的具体实施例进行的描述中，可有助于对本发明的优点和特征的理解，这些具体实施例只是示例性的，而不应用来限制本发明的范围。在附图中： [0018] 图1是本发明的飞行器机翼的部分结构的分解立体图，具体是该机翼的前缘部分的分解立体图。 [0019] 图2是图1所示的飞行器机翼部分的正视图。 [0020] 图3A～3C以沿图2中的线A‑A所得到的截面图示意性地示出了本发明的飞行器机翼结构在受到撞击时的防鸟撞原理；其中，图3A显示飞行器机翼即将受到撞击，图3B示出飞行器机翼最初受到撞击而变形时的状态，而图3C则示出飞行器机翼将飞鸟从上下两侧导出的示意图。具体实施方式 [0021] 下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当了解，附图中所示的仅仅是本发明的较佳实施例，其并不构成对本发明的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本发明进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，这些都落在本发明的保护范围之内。 [0022] 图1示出了本发明的飞行器机翼的部分结构的分解立体图，具体地示出的是该机翼的前缘部分，图2则示出了组装好的该飞行器机翼的前缘部分的正视图。该飞行器机翼可应用在诸如大型客运飞机之类的飞行器中。 [0023] 如图所示，飞行器机翼的前缘部分1包括前缘舱梁10，在前缘舱梁10上设置有至少一个、较佳地为多个的支承肋20。在图中所示的示例性结构中，设置有两个支承肋20。 [0024] 前缘部分1还包括蒙皮30，该蒙皮30连接在前缘舱梁10上，并与前缘舱梁10一起围出一个内部空间，支承肋20被设置在该内部空间中。其中，该蒙皮30较佳地包括U形的截面，从而可提高蒙皮30对撞击的缓冲能力。用来制造蒙皮30的材料可包括诸如铝合金之类的金属材料，或者可由其它适用于航空领域的复合材料制成。 [0025] 在本发明的飞行器机翼中，飞行器机翼的前缘部分1中还设置有至少一根、较佳地多根张紧索40。这些张紧索40设置在由前缘舱梁10和蒙皮30所围出的内部空间中，沿着所述前缘部分的纵向延伸。较佳地，该张紧索40位于蒙皮30附近，并且更佳地，张紧索40紧贴着蒙皮30。通过设置张紧索40，当飞行器在飞行过程中其机翼经受诸如鸟撞之类的撞击事件时，张紧索40可为机翼前缘的蒙皮30提供附加的支承，并且还有助于吸收一部分撞击力。 [0026] 并且，该张紧索40较佳地可由具有一定弹性的材料制成，从而可提供进一步的撞击力吸收能力，从而提高飞行器机翼的前缘部分1的防撞性能。 [0027] 在本发明的一种较佳结构中，张紧索40可连接并张紧在两个支承肋20之间。例如，在如图1所示的结构中，包括两个支承肋20，这两个支承肋20分别设置在机翼的两端部分的附近，在每个支承肋20上形成有安装孔21，张紧索40的两端则对应地形成有张紧索固定部41。该张紧索固定部41的结构与安装孔21的结构相对应，从而张紧索固定部41能够配合并固定到安装孔21中。 [0028] 例如，可以在安装孔21中形成内螺纹，并且在张紧索固定部41的外表面上形成相匹配的外螺纹。通过内螺纹和外螺纹之间的螺纹配合，将张紧索固定部41安装到安装孔21中。并且，在安装过程中，通过相对于安装孔21来旋入和旋出张紧索固定部41，可以允许安装人员调节张紧索40的张紧度。 [0029] 或者，在另一种安装结构中，张紧索固定部41的外径形成为略大于安装孔21的内径，从而张紧索固定部41过盈配合在安装孔21中。 [0030] 在另外的结构中，也可以省略形成在支承肋20上的安装孔21，而是直接将张紧索40的两端通过诸如焊接等的手段固定在支承肋20上，这同样也在本发明的范围之内。 [0031] 进一步地，张紧索40也并不必连接在支承肋20上，而是可以连接在其它合适的结构上，例如可以在蒙皮30的两端分别形成凸缘部，张紧索40的两端则固定在该凸缘部上。因此，虽然在本发明的附图所示的优选结构中设置有两个支承肋20，以分别连接张紧索40的两端，但也可设置其它数量的支承肋20，例如一个、三个或更多个支承肋20，且支承肋20也并不是连接张紧索40所必须的结构。 [0032] 下面将结合图3A～3C描述本发明的飞行器机翼的改进结构的防鸟撞的原理。 [0033] 图3A～3C显示的是沿图2中的线A‑A得到的截面图，其中示意性地示出了本发明的飞行器机翼结构的防鸟撞原理。 [0034] 如图3A所示，在飞行器的飞行过程中，该飞行器的机翼前缘有可能发生与前方的飞鸟2相撞的事件。此时，飞行器的机翼前缘的蒙皮30呈完好的U形截面形式，且有多根张紧索40紧贴蒙皮30设置。 [0035] 当飞鸟2撞击到机翼前缘的蒙皮30上时，如图3B所示，蒙皮30受力变形，设置在蒙皮30内侧且较佳地紧贴该蒙皮30的张紧索40对变形的蒙皮30提供支承，以防止蒙皮30因过度变形而损坏。进一步地，该张紧索40较佳地由弹性材料制成，从而在对蒙皮30进行支承的同时发生弹性变形。 [0036] 接着参见图3C，飞鸟2撞击蒙皮30时的能量被蒙皮30与张紧索40的变形所吸收，并且张紧索40起到了对蒙皮30的支承作用，从而防止蒙皮30破裂。在发生撞击时，由于飞鸟2之类的撞击物相对于机翼的速度很高，因此其会表现出类似于流体力学的特性。此时未破裂的蒙皮30可以如对待流体那样从上下两侧将飞鸟2引导到机翼的前缘之外，由此保护机翼的内部结构不会进一步受到飞鸟2的撞击的影响。 [0037] 从以上描述中可以看到，本发明的飞行器机翼结构可以有效地减轻鸟撞对机翼的影响，从而能够以较轻的结构满足对飞行器结构的防鸟撞设计要求。