[发明专利]飞机襟翼的空间合叶动作系统

说明书

技术领域

飞机的襟翼（英文：flap），是现代飞机机翼边缘部分的一种辅助升力装置，可向下偏转或(和)向后(前)伸展，其基本效用是在飞行中增加升力。 依据所安装部位，襟翼分为后缘襟翼，见附图1，和前缘襟翼，见附图2。按照襟翼与机翼主体之间的运动关系，又分为普通襟翼(Plain flap)，见附图3，分裂式襟翼(Split flap)，见附图4，开缝式襟翼(Slotted flap)，见附图5，和佛勒氏襟翼(Fowler flap)，见附图6。襟翼演化到佛勒氏形式，已经呈现出人们对襟翼的完整期待：一方面，它能够以自身前缘（仅以后缘襟翼为例）为轴，尾部向下摆动角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缘上的副翼那样；另一方面，襟翼还要能向机翼的后下方（仍然以后缘襟翼为例）伸出一段距离x和y，如附图7所示。但是，如此复杂的襟翼运动其实可以转化为，襟翼以o点为圆心，以R为半径，作圆周运动旋转α角，如附图8所示。因为只有这样，才能达到襟翼被创造出来所要达到的两个目的，一，（向后伸出x距离）增大机翼面积，二，（向下摆动α角同时又下移y）使机翼流线型整体变得向下弯曲。道理很简单：机翼增加面积就能增加差不多同比例的升力，而弯曲的翼型更适合于低速飞行，两者同时发生就使飞机能够在比巡航速度低得多的速度下飞行。所以，襟翼一般多在飞机起飞和降落时使用，以大幅度降低起飞和着陆速度，缩短滑跑距离，提高安全性。 

最大限度地提高机翼升力，是飞机设计者最朴素的目标；增加机翼面积和使翼型弯曲也是最简单、最直接的方法，因此，襟翼的诞生应该说也是理所当然、顺理成章的事，但是一直到佛勒氏形式才勉强体现出的这种既伸出又旋转的襟翼运动本质，这个事实却让人们看到某种艰难——如此简单明了的原理怎么不是直截了当地提出的？原来，这种既伸出又旋转的襟翼运动，其工程实现，即，襟翼的实际安装、联接、支撑、展开的联动机构，简称为襟翼的“动作机构”或“动作系统”，却至今仍然是个十分复杂、困难课题；而像附图9，10，11，12，13，14等所示的各种实际使用方案，则更谈不上完美。本发明，借助“空间合叶”原理，提出一个全新的襟翼动作系统方案，与所有现有的解决方案都不同，它有可能是一个最简单、最合理，同时又有可能是最高效、最完美的襟翼动作系统方案。     

背景技术

既伸出又旋转的襟翼运动本质，理想的描述，应该是襟翼围绕机翼下方一个适当位置作圆心，做圆周运动，如附图8所示。这一点已经完整地体现在了一些常用的简易动作机构上，如附图13所示。但是在工程实现方面，目前使用的所有动作系统，都存在着一个巨大问题，那就是，由于它们技术方案中存在内在制约与限制，动作系统本身，无论是在动作过程中还是襟翼闭合状态下，都不得不延展到机翼流线型（简称“翼型”，下同）整体轮廓之外，变成了机翼上的附加外挂结构，如附图10所示，在破坏了机翼流线型翼型的完整性、降低了升力效率的同时，还造成了额外的迎风面积，产生额外飞行阻力。这是一反一正的双倍损失，直接体现在所消耗的额外燃油，所增加的额外碳排放……是绝对可以精确计算出来的，这项消耗和损失的积累数量，也绝对将是巨大的。同时，这个附加的外挂结构也大大增加了飞机的碰撞风险。而就附图13的方案而言，随着机型的增大，襟翼向后伸出的距离增大，向下的移动量和旋转量也增大，导致襟翼的实际旋转半径急剧增大，以至于由这种动作系统驱动的襟翼所产生的附加升力，被其自身的过分重量和附加阻力所抵消，甚至可能是得不偿失。这也正是为什么这种动作系统看起来理所应当、简单直观，但却没有在大型飞机上使用的原因。