[发明专利]前缘结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种前缘结构。更具体但不排它地，本发明涉及一种用于提供飞行器的空气动力学表面的前缘结构，所述前缘结构包括蒙皮结构以及用于支撑所述蒙皮结构的多个翼肋和/或子翼梁。

背景技术

在飞行器机翼的设计中，将机翼设计成使机翼周围的气流尽可能久地保持层流是很重要的。这需要尽可能精确地设计并制造机翼的前缘结构以便对整个前缘结构提供良好的波动控制并通过使前缘结构上的台阶、块状物以及凸点(例如，紧固件)最小化而将气流中扰动的影响减到最小。此外，前缘结构必须能够足够耐用且轻以便在飞行器上使用。特别地，为了在商用运输飞行器上使用，其必须能够，例如，一天飞行18个小时而不使层流流动降级。此外，前缘结构必须能够支撑增升机构，诸如前缘襟翼或缝翼。

前缘结构通常包括平滑的空气动力学鼻部，该空气动力学鼻部形成了机翼的最前缘(相对于迎面而来的气流)。该前缘结构向后延伸，而其空气动力学上表面和下表面从鼻部向外延伸。前缘结构通常还具有最后缘区域，该最后缘区域附接到主机翼结构的前部以形成完整的机翼结构。

应当注意，同样的一些问题适用于作为飞行器结构构件的一部分而不是作为机翼结构的一部分的其它前缘结构。例如，实现层流的概念也适用于飞行器的其它表面，例如水平尾翼。

前缘结构通常构造有蒙皮和子结构。

蒙皮可以是将来自前缘的载荷传递到主翼盒的结构蒙皮。它们通常由金属(例如，铝或钛合金或钢)或复合材料(例如，玻璃纤维增强聚合物(GFRP)或碳纤维增强聚合物(CFRP))制成。传统上，结构蒙皮本质上是整体式的，每个蒙皮由单件材料形成。它们通常具有在展向方向(即，舱内侧-舱外侧)上沿其延伸的桁条/加强构件。

另一种蒙皮结构是面板。这些面板通常不承载主机翼载荷，而是仅仅保持空气动力学外形。此外，这些面板可由金属或复合材料制成。面板可以是整体式的，但通常被制成在两个表皮之间具有一层芯材(诸如蜂巢状物或闭孔泡沫)的夹层板。

所有的现有技术的子结构包含翼肋。大多数翼肋由铝合金构造并且能够由坯料机加工而成或由零件组装而成。一些翼肋使用复合材料制成，但这通常在相邻的部件也由复合材料制成的情况下实行。

一些现有技术的子结构还包含在展向方向延伸的子翼梁。这些子翼梁通常组装有蒙皮和翼肋并且通常由与翼肋相同的材料制成。

前缘结构的各种部件通常通过机械方式紧固在一起(例如，使用铆钉)，但也可粘结、甚至热塑焊接在一起。

在图1中，典型的现有技术的前缘结构1示出为附接到典型的翼盒结构9。前缘结构1包括具有子翼梁2和翼肋3a、3b、3c、3d的子结构。使用铆钉5将子翼梁2和翼肋3机械地紧固到前缘蒙皮4。此外，蒙皮4具有沿其延伸的展向桁条。搭板7和其它铆钉8用于将前缘结构1附接到翼盒结构9的蒙皮10和主前部翼梁11。

在这种现有技术示例中，存在多个穿过前缘蒙皮4的铆钉5、8。这在前缘蒙皮表面上设置了凸点，因而对层流具有负面影响。

本发明的另一目的是改进前缘结构的层流特性，同时还确保它们足够坚固并能够支撑前缘增升机构。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种用于提供飞行器的空气动力学表面的前缘结构，所述前缘结构包括：蒙皮结构，所述蒙皮结构提供外部空气动力学表面和内部表面，所述外部空气动力学表面和所述内部表面在所述结构的弦向方向和展向方向上延伸；以及多个结构构件，每个结构构件连接到所述蒙皮结构的所述内部表面并沿着所述内部表面在弦向方向上延伸，其中，所述结构构件与所述蒙皮结构的所述内部表面一体地形成。

使结构构件与蒙皮结构的内部表面一体地形成意味着不必使用单独的紧固件将结构构件附接到蒙皮结构。这意味着，例如，存在较少的穿过蒙皮结构的铆钉，因此在前缘结构蒙皮的外部空气动力学表面上存在较少的相应凸点。这促进了前缘结构周围的层流流动。

优选地，结构构件是用于支撑蒙皮结构的加强构件或翼肋。

优选地，蒙皮结构和结构构件由单个坯料机加工而成或被制造为整体的复合材料结构。优选地，蒙皮结构和结构构件在模具中被铸造在一起。

优选地，一体的蒙皮结构和结构构件设置有多个用于安装飞行器系统的安装点。

更加优选地，结构构件是翼肋，每个翼肋包括单元的格栅结构。格栅结构为翼肋提供了坚固的结构。该格栅结构允许翼肋较浅，因此更易于通过铸造来制造。

优选地，翼肋的格栅单元中的至少一些是三角形的。