用于形成空气动力涡流的装置,以及具有用于形成空气动力涡流的装置的调节襟翼和机翼

技术领域

本发明涉及一种用于形成空气动力涡流的装置，以及一种具有用于形成空气动力涡流的装置的调节襟翼和机翼。

背景技术

现代客机具有高升力辅助装置，以便在起飞和降落阶段期间速度较低时产生需要的升力。从普遍的现有技术中已知，如高升力系统(High-Lift Devices)和主副机翼装置的空气动力升力面被截成直的或在机翼边缘圆弧内成圆形，或者配备有所谓的小翼。由于在上侧的负压和机翼下侧之间的循环和压力平衡，除了沿着主机翼的后缘的涡流层，还在翼尖和高升力襟翼的侧边缘上产生较大涡流强度的边缘涡流。这些由飞机引起的作为产生在机翼上的循环的直接效果的边缘涡流造成诱导阻力，并且尤其是在大型飞机中，由于设有这些边缘涡流的大的升角和在此相对远地伸出的升力辅助面，这些边缘涡流是非常强的且持久的，并且被视为是对在航空交通中在该飞机后面飞行的另外的飞机的影响。因为要力求达到飞往机场的飞机的最短的错开时间，所以这是不利的。特别是在大型飞机的使用方面，存在减少在起飞和降落时在时间上连续地错开的飞机的频率的要求，以便符合对机场的较大的客货转运效率的追求。诱导涡流的形成表现出升力的降低和阻力增加、成为噪音源、并且在地面附近甚至能够导致建筑的损坏。升力分布由于不连续性而变差。

从DE 100 20 177 A1中已知一种用于在飞机的高升力襟翼的侧边上形成空气动力涡流的装置，其中在调节襟翼的侧边上通过多个沿翼展方向延伸的元件形成涡流发生器，在所述元件之间流动有从调节襟翼旁流过的空气。沿翼展方向延伸的元件构成为细长的，并且具有类似刷子的构造的形状，所述构造在调节襟翼的外形深度的一个或多个部分上延伸。

从US 3 596 854中已知一种涡流发生器，所述涡流发生器包括沿着调节襟翼的侧边延伸的且具有朝着调节襟翼的背面敞开的开口的管状元件，通过所述元件放出聚积在高升力襟翼的过压侧上的压缩空气。涡流的旋转方向能够按照高升力襟翼的升力的增大或减小来选择。

从WO 03/000547 A1中已知一种用于机翼的小翼，所述小翼具有用于控制流动的构造，以便与相应的飞行状态有关地降低借助于小翼产生的升力。为此，在小翼中设有流动通道，借助于所述流动通道，可将小翼的上侧与小翼的下侧连接，以便允许压力平衡，并且因此允许由小翼产生的升力的降低。流动通道沿着翼展方向延伸，并且中止于小翼内。

此外，从US 6,578,798 B1中已知一种用于减少飞机的升力襟翼的阻力的装置，所述飞机的翼尖具有前面的部分和后面的部分。前面的和后面的机翼部分相对于机翼的翼展方向以不同的角度安装。

在DE 100 52 022 A1中公开了一种应用于紊流剪切层和涡流结构的构造，所述构造具有多个沿流动方向延伸的毛发状的柔性的结构，所述结构的一个端部部分固定在体壁上。毛发状的结构的自由端通过邻近的流动定向，以便减少在流动对象上的涡流形成。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于形成空气动力涡流的装置，其用于设置在主机翼或机翼的或者在该主机翼或机翼上可调节地设置的调节襟翼的翼展侧边缘上，以及提供一种这样的调节襟翼和一种具有用于形成空气动力涡流的装置的机翼，所述装置在飞机起飞和降落时的升力增加方面是有效的，借助所述装置，飞机在机场上的起飞和降落频率能够为最小，并且所述装置能够以低耗费来实现。

这些目的借助独立权要求的特征得以实现。另外的实施形式在于这些独立权利要求相关的权利要求中说明。

本发明基于，在机翼的或相应的调节襟翼的端部上设置有一个或多个翼状的或手指状的翼件，使得这些翼件能够在机翼或调节襟翼上缩回或伸出。通过根据本发明设有的至少一个翼件，——替代相应的在侧面引起的边缘涡流——，产生边缘涡流束，所述边缘涡流束形成离开调节襟翼或机翼或主机翼的涡流线圈。该涡流线圈由快速耗散的且在相同的升力情况下降低阻力的多个单涡流组成。最大的优点是，改变了诱导阻力，并且加快了耗散。在涡流线圈内的迄今为止中央的边缘涡流的分离由于增强的耗散减少了寿命，并且降低了涡流周向速度。以该方式，能够减少在一个接着一个飞行的飞机之间的最短距离。此外，明显改善了升力与阻力的比。此外，获得相对于在机翼上的负载分布调节、强风控制的改进，并且对于基于具有改进的效果的杠杆臂的在飞行机械上的可控性，也得到改进，所述杠杆臂通过至少一个翼件的伸出来实现。此外，通过本发明实现边缘涡流的较快速的分离和较大的涡流耗散。

根据本发明，尤其提出一种用于形成空气动力涡流的装置，其用于设置在机翼的或在该机翼上可调节地设置的调节襟翼的翼展侧边缘上，所述机翼和调节襟翼分别具有翼弦方向和翼展方向。在此，用于形成涡流的装置具有一个或两个翼件，其中：

至少一个翼件构成为可相对于机翼或调节襟翼沿它们的翼展方向运动的部件，

在机翼或调节襟翼的相应的翼展边缘上构成有用于容纳翼件的凹部，并且用于形成涡流的装置具有用于使翼件缩回到凹部中和从凹部中伸出的执行装置，以及用于操纵执行装置的驱动装置。

用于形成涡流的装置尤其能够由多个翼件形成，并且构成为，使得翼件构成为可相对于机翼或调节襟翼沿它们的翼展方向相对彼此运动的部件，所述部件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的厚度方向上相互隔开。在此提出，在机翼或调节襟翼的相应的翼展边缘上构成有用于容纳翼件的凹部，并且用于形成涡流的装置具有用于使翼件缩回到凹部中和从凹部中伸出的执行装置，以及用于操纵执行装置的驱动装置。在此能够提出，至少一个翼件在其缩回状态下，完全地位于机翼或调节襟翼的轮廓内，或者部分地位于机翼或调节襟翼的轮廓内。此外，用于形成涡流的装置构成为，使得翼件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的厚度方向上相互隔开，并且/或者翼件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上观察相互隔开。

翼件能够由执行装置引导，使得端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上，一个接着一个地放置在翼件的外端部上。翼件尤其能够由执行装置引导，使得翼件的端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上重叠地放置。

执行装置能够具有用于使至少一个翼件线性地缩回和伸出的线性导向装置，或者构成为这样的线性导向装置。在此，线性导向装置能够具有滑块轨道运动机构。翼件能够由线性导向装置引导，使得翼件的端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上一个接着一个地放置。

可替代的是，执行装置能够具有旋转支承装置，至少一个翼件安装在所述旋转支承装置上使得其可在缩回位置和伸出位置之间旋转。在使用多个翼件的情况下，这些翼件能够设置在相同的旋转轴线上。可替代的是，多个翼件能够分别设置在各自的旋转轴线上。

在所述实施形式中，对于每个翼件，能够分别设有驱动装置。

此外根据本发明，提出一种具有用于形成空气动力涡流的装置的机翼的调节襟翼，所述装置用于设置在调节襟翼的翼展侧边缘上，其中在所述实施例的一个中，用于形成涡流的装置借助一个或多个翼件形成。调节襟翼尤其能够为机翼的高升力襟翼。

用于形成涡流的装置的执行装置能够具有用于使翼件线性地缩回和伸出的滑块轨道运动机构，或者具有旋转支承装置，翼件安装在所述旋转支承装置上使得其能够在缩回位置和伸出位置之间旋转。用于调节翼件的执行装置尤其能够构成为，使得至少一个翼件的调节状态与调节襟翼的调节状态耦联，其中在调节襟翼的缩回状态下，至少一个翼件处于缩回状态，并且其中在调节襟翼的伸出状态下，至少一个翼件处于伸出状态。在此，执行装置尤其能够构成为，使得在调节襟翼的调节状态下，在具有较小的伸出位置的调节区域内，翼件中的至少一个伸出，并且在调节襟翼的调节状态下，在具有较大的伸出位置的调节区域内，翼件中的至少另一个伸出。具有较小的伸出位置的调节区域能够位于调节襟翼的完全的伸出区域的0％和50％之间。为了将翼件的调节状态与调节襟翼的调节状态耦联，能够设有机械的耦联装置。

此外根据本发明，在调节襟翼上能够设置有反馈机构，或者反馈机构集成在该调节襟翼内，所述反馈机构将调节襟翼的伸出位置与翼件的伸出状态机械地耦联。在此，此外能够设有启动装置，当调节襟翼运动时，所述启动装置启动反馈机构。反馈机构能够与襟翼调节运动机构机械地耦联，或者以其它方式功能性地耦联，使得襟翼调节运动机构的调节路径或调节状态被反馈机构使用，以便设置至少一个翼件或各个翼件的伸出位置。在使用多个翼件的情况下，每个单个的翼件的驱动装置能够与襟翼调节运动机构机械地耦联，或者以其它方式耦联，或者翼件的驱动装置能够相互耦联，使得翼件的驱动装置的仅一个与襟翼调节运动机构耦联，以便设置多个翼件的伸出状态。

在另一个实施例中，调节装置能够具有用于控制调节装置的驱动装置的控制模块，所述调节装置与整架飞机的飞行控制装置功能性地连接，并且所述调节装置具有如下功能，所述功能用于接收来自飞行控制装置的指令信号，并且用于产生用于执行装置的驱动装置的指令信号，以用于操纵该执行装置。

此外根据本发明，提出一种用于飞机的机翼或主机翼，所述机翼或主机翼在其翼展端部上设有根据前述实施例中任一个所述的用于形成空气动力涡流的装置。用于形成涡流的装置的执行装置能够具有滑块轨道运动机构或旋转支承装置。在机翼上尤其能够设置有根据前述实施例中任一个所述的调节襟翼。用于调节翼件的执行机构尤其能够构成为，使得翼件的调节状态与调节襟翼的调节状态耦联，其中在调节襟翼的缩回状态下，翼件处于缩回状态，并且在调节襟翼的伸出状态下，翼件处于伸出状态。根据另一个实施例，执行装置能够构成为，使得在调节襟翼的调节状态下，在具有较小的伸出位置的调节区域内，翼件中的至少一个伸出，并且在调节襟翼的调节状态下，在具有较大的伸出位置的调节区域内，翼件中的至少另一个伸出，使得实现翼件的基于调节襟翼的调节的被动的调节。在此，具有较小的伸出位置的调节区域能够位于调节襟翼的完全的伸出区域的0％和50％之间。为了将翼件的调节状态与调节襟翼的调节状态耦联，能够设有机械的耦联装置。根据前述实施例中任一个所述的反馈机构能够设置在调节襟翼上，并且/或者集成在该调节襟翼内，以便尤其是将调节襟翼的伸出位置与翼件的伸出状态机械地耦联。此外能够设置有和/或集成有启动装置，当调节襟翼运动时，所述启动装置启动反馈机构。

调节装置也能够具有用于控制调节装置的驱动装置的控制模块，所述调节装置与整架飞机的飞行控制装置功能性地连接，并且所述调节装置具有如下功能，所述功能用于接收来自飞行控制装置的指令信号，并且用于产生用于执行装置的驱动装置的指令信号，以用于操纵该执行装置。因此，进行翼件的主动的调节。

根据本发明，也提出一种机翼，所述机翼在其位于翼展端部上的侧边缘上具有至少两个翼段。在此，此外：

在翼展方向上观察，翼段分别一个接着一个地放置且位于机翼后面，并且所述翼段的外轮廓形成为，使得该外轮廓朝着总机翼的翼展方向继续形成主机翼的轮廓，其中翼段可旋转地安装在共同的旋转轴线上，并且

每个段部分别与驱动装置耦联，借助所述驱动装置能够与其它各段部无关地调节每个段部。

在调节襟翼并且尤其是高升力襟翼上也能够设置有多个段部。因此根据本发明，也能够设有调节襟翼，所述调节襟翼在其翼展端部的至少一个侧边缘上具有至少两个翼段，其中：

在翼展方向上观察，翼段分别一个接着一个地放置且位于调节襟翼后面，并且所述翼段的外轮廓形成为，使得该外轮廓朝着总机翼的翼展方向继续形成主机翼的轮廓，其中翼段可旋转地安装在共同的旋转轴线上，并且

每个段部分别与驱动装置耦联，借助所述驱动装置能够与其它各段部无关地调节每个段部。

附图说明

下面借助于附图阐述本发明的实施例。附图示出：

图1从后面示出飞机的机翼，也就是说，沿飞行方向观察，所述机翼具有分别处于伸出状态下的内侧的高升力襟翼和外侧的高升力襟翼，其中在所示机翼上不设置有根据本发明设计的翼件；

图2示出具有在图1的图示中伸出的高升力襟翼的机翼，其中在外侧的高升力襟翼的外边缘区域上设置有根据本发明的翼件的实施形式；

图3示出具有在图1的图示中伸出的高升力襟翼的机翼，其中在外侧的高升力襟翼的外边缘区域上设置有根据本发明的翼件的另一个实施形式；

图4示出具有根据本发明的用于形成涡流的装置的实施形式的高升力襟翼的侧端部部分，其中设有三个翼件，并且翼件借助于旋转支承装置在缩回位置和伸出位置之间可旋转地安装在旋转支承装置的旋转轴线上，其中翼件处于缩回状态；

图5示出如图4的具有根据本发明的用于形成涡流的装置的实施形式的高升力襟翼的侧端部部分，其中翼件处于伸出状态；

图6示出具有根据本发明的用于形成涡流的装置的另一个实施形式的高升力襟翼的侧端部部分，其中设有三个翼件，并且翼件借助于旋转支承装置在缩回位置和伸出位置之间可旋转地分别安装在各自的旋转轴线上，其中翼件处于伸出状态；

图7示出具有根据本发明的用于形成涡流的装置的另一个实施形式的高升力襟翼的侧端部部分，其中设有三个翼件，并且其中翼件借助于线性导向装置安装成可在缩回位置和伸出位置之间旋转，其中翼件处于伸出状态；

图8示出主机翼的侧端部部分，在所述侧端部部分上设置有根据本发明的用于形成涡流的具有三个翼件的装置的实施形式，翼件借助于旋转支承装置安装成可在缩回位置和伸出位置之间旋转，其中翼件处于伸出状态；

图9示出主机翼的侧端部部分，在所述侧端部部分上设置有根据本发明的用于形成涡流的具有三个翼件的装置的实施形式，翼件借助于线性导向装置安装成可在缩回位置和伸出位置之间旋转，其中翼件处于伸出状态；

图10示出主机翼的侧端部部分，在所述侧端部部分上设置有根据本发明的用于形成涡流的具有两个翼段的装置的实施形式，所述翼段可旋转地安装在共同的旋转轴线上，其中翼段处于初始位置或中立的调节状态；

图11示出具有如图10的根据本发明的用于形成涡流的装置的实施形式的主机翼的侧端部部分，其中段部处于第一调节状态；

图12示出具有如图10的根据本发明的用于形成涡流的装置的实施形式的主机翼的侧端部部分，其中段部处于另一个调节状态。

具体实施方式

从后面和沿飞行方向或沿飞机的纵轴线观察，图1示出具有机身2和机翼3的飞机1。因此在该视向上，示出飞机的两个机翼的具有半个翼展S2的右侧。在所示机翼3的主机翼9上示出分别处于伸出状态的的内侧的高升力襟翼4和外侧的高升力襟翼5，以及两个发动机吊舱6a、6b。内侧的和外侧的高升力机翼4、5分别具有面向机身2的内侧端部4a或5a，以及背离机身2的或面向翼尖7的外侧端部4b或5b。主机翼9同样具有相对于主机翼9的机身侧的端部9a的外侧端部9b。在本文中，术语“端部”用于高升力襟翼4、5或主机翼9的轮廓的翼展侧边缘。

根据本发明，在机翼的翼展侧边缘上或在该机翼上可调节地设置的调节襟翼上，尤其是能够为高升力襟翼4、5的调节襟翼上，设置有用于形成空气动力涡流的装置10，其由至少一个翼件11、12、13形成。在图2至7中例如示出作为在高升力襟翼上的翼件11、12、13，更确切地说是作为在高升力襟翼的面向翼尖的边缘区域5b上的翼件。可替代或可附加的是，根据本发明的用于形成涡流的装置能够设置在每种调节襟翼上，并且因此设置在襟翼的内侧的和/或外侧的边缘区域上。在图2和3中象征性地示出离开翼件11、12、13的涡流，并且设有附图标记11’、12’、13’。翼件为具有空气动力外形的翼状的流线型体，所述外形具有翼展方向RS1和翼弦方向RT1(图5)。翼件具有翼形状，并且最好沿翼展方向RS1细长形地延伸。沿翼展方向RS1观察，翼件11、12、13能够形成为直的或弯曲的。

在图2至9中，在那里示出的用于形成涡流的装置10分别具有三个翼件11、12、13，所述翼件设有相同的附图标记，即使这些翼件属于不同的实施形式。

在图2至9中示出用于形成涡流的具有三个翼件11、12、13的装置10。根据本发明，用于形成空气动力涡流的装置10通常也能够只由一个翼件形成。在装置10由一个翼件形成时，该翼件构成为可相对于机翼或调节襟翼沿它们的翼展方向运动的部件。当用于形成涡流的装置10由多个翼件11、12、13形成时，装置10构成为，使得翼件11、12、13构成为可相对于机翼9或调节襟翼4、5沿它们的翼展方向相对彼此运动的部件，所述部件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的厚度方向上相互隔开，并且在机翼或调节襟翼的相应的翼展边缘上构成有用于容纳翼件的凹部，并且用于形成涡流的装置(10)具有用于使翼件缩回到凹部中和从凹部中伸出的执行装置以及用于操纵执行装置的驱动装置。在此，用于形成涡流的装置10尤其能够构成为，使得翼件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的厚度方向上相互隔开，并且/或者翼件的外端部部分在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上观察，相互隔开。

用于形成涡流的装置10或调节襟翼4、5或主机翼9具有用于使翼件缩回到凹部中和从凹部中伸出的执行装置，所述执行装置由驱动装置(未示出)驱动，即操纵。执行装置尤其具有调节运动机构和导向装置，通过导向装置来确定翼件11、12、13的缩回和伸出。执行装置尤其能够具有线性导向装置，尤其是为用于使至少一个翼件或翼件11、12、13线性地缩回和伸出的滑块轨道运动机构形式的线性导向装置。可替代的是，执行装置能够具有旋转支承装置，在所述旋转支承装置上，至少一个翼件或翼件11、12、13安装成可在缩回位置和伸出位置之间旋转。

在用于形成涡流的装置10由多个翼件11、12、13形成时，这些翼件能够由线性导向装置或旋转支承装置引导，使得翼件11、12、13的端部部分21、22、23在翼件的伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上一个接着一个地放置，如在图5至图9中所示。此外，这些翼件能够在它们的部分地或完全地伸出状态下，从调节襟翼4、5或主机翼9的相应的端部或边缘区域，沿调节襟翼或主机翼的翼展方向RS1向上(图2)或向下(图3)延伸。此外能够提出，翼件11、12、13的外端部部分21、22、23在翼件部分地或完全地伸出状态下，在机翼或调节襟翼的厚度方向上相互隔开，如在图2和3中所示。此外，用于形成空气动力涡流的装置10能够构成为并且翼件11、12、13能够由执行装置引导为，使得端部部分21、22、23或翼件11、12、13的外端部在翼件的部分地或完全地伸出状态下，在机翼或调节襟翼的翼弦方向上一个接着一个地(图5至9)和/或重叠地(图5、6和8)放置。

设置有装置10的主机翼9或调节襟翼4、5能够具有凹槽、空腔或凹部，翼件11、12、13可缩回所述凹部内。

用于调节翼件11、12、13的执行装置能够构成为，使得至少一个翼件11、12、13的调节状态与调节襟翼4、5的调节状态耦联，其中在调节襟翼4、5的缩回状态下，至少一个翼件11、12、13处于缩回状态，并且其中在调节襟翼4、5的伸出状态下，至少一个翼件11、12、13处于伸出状态。

此外，执行装置在此能够构成为，使得在调节襟翼的调节状态下，在具有较小的伸出位置的调节区域内，翼件11、12、13中的至少一个伸出，并且在调节襟翼的调节状态下，在具有较大的伸出位置的调节区域内，翼件11、12、13中的至少另一个伸出。在装置10的这个实施形式中实现了至少一个翼件的被动的伸出和缩回。为了将翼件11、12、13的调节状态与调节襟翼4、5的调节状态耦联，能够设有机械的耦联装置。

在根据本发明的用于形成涡流的装置10的另一个实施形式中，在调节襟翼4、5上能够设置有反馈机构，所述反馈机构将调节襟翼4、5的伸出位置与翼件11、12、13的伸出状态机械地耦联。此外，在此设有启动装置，当调节襟翼4、5运动时，所述启动装置启动反馈机构。

在根据本发明的用于形成涡流的装置10的另一个实施形式中能够提出，调节装置具有用于控制调节装置的驱动装置的控制模块，所述调节装置与整架飞机的飞行控制装置功能性地连接，并且所述调节装置具有如下功能，所述功能用于接收来自飞行控制装置的指令信号，并且用于产生用于执行装置的驱动装置的指令信号，以用于操纵该执行装置。以这种方式实现至少一个翼件11、12、13的主动的调节。

根据本发明的另一个实施形式，提出一种机翼或一种主机翼9，所述机翼或主机翼在其位于翼展端部上的侧边缘上具有至少两个翼段51、52，其中：

在翼展方向上观察，翼段51、52分别一个接着一个地放置且位于机翼后面，并且所述翼段的外轮廓形成为，使得该外轮廓朝着总机翼的翼展方向继续形成主机翼的轮廓，其中翼段51、52可旋转地安装在共同的旋转轴线53上，并且

每个段部51、52分别与一个驱动装置耦联，借助所述驱动装置能够与其它各段部无关地调节每个段部。

图10示出主机翼9的侧端部部分，在所述侧端部部分设置有根据本发明的用于形成涡流的具有两个翼段51、52的装置50的实施形式，所述翼段可旋转地安装在共同的旋转轴线53上，其中翼段处于初始位置或中立的调节状态。在图11示出在另一个调节状态下的段部51、52，并且图12示出在另一个调节状态下的段部51、52。

类似地，在调节襟翼并且尤其是高升力襟翼上也能够设置有由段部组成的上述构造。因此根据本发明，提出一种调节襟翼，所述调节襟翼在其翼展端部的至少一个侧边缘上具有至少两个翼段。在此，在翼展方向上观察，翼段51、52分别一个接着一个地放置且位于调节襟翼4、5后面。所述翼段的外轮廓形成为，使得该外轮廓朝着总机翼的翼展方向继续形成主机翼的轮廓，其中翼段51、52可旋转地安装在共同的轴线53上。此外，在此每个段部51、52分别与一个驱动装置耦联，借助所述驱动装置能够与其它各段部52、51无关地调节每个段部51、52。