[发明专利]翼及其应用

说明书

技术领域

本公开涉及一种翼。更具体地，本发明的多个方面涉及能以递增方式在中立(neutral)构型与变形构型之间移动的可变形翼，其中所述翼在变形构型中采取反折(reflexed)弯度(camber)翼型(aerofoil)截面(section)形状。

背景技术

翼型或翼的弯度可由中弧线(mean camber line)来限定，中弧线是翼型的上表面和下表面之间中心处的曲线，并且其穿过翼型的前缘和后缘，前缘和后缘分别是最前面的点和最后面的点。该弧线在后缘附近使曲率方向反转的翼型被称为反折弯度翼型。

反折翼型是在飞翼飞行器中使用的截面类型，这是由于该形状固有地倾向于导致对翼后缘的转矩，以代替用于使翼保持在稳定的正冲角的更传统的尾翼面(tail plane surface)。这个翼截面当在飞翼或翼/身融合构型中使用时在飞行器设计方面具有显著的优点，其中不需要尾桁(tail boom)和尾翼就大大地减小了曳力(drag)并改善了效率、燃料消耗以及性能。

一般而言，具有用于改变升力(lift)特性的目的的可变形翼型截面的翼是已知的，并且以前已经以多种不同的方式实现了。一种方式是通过利用织物来形成翼型的蒙皮(skin)，如例如LATHAM在US 4,530,301中所公开的。织物固有地是可拉伸的，从而适应当翼型在不同地成形的翼型截面之间被操控时总体周边长度的变化。翼型截面周边长度的变化不会使翼型能够被偏转成反折弯度翼型截面。织物不能抵抗和传递压缩荷载就进一步阻止了这种类型的翼型被偏转成反折弯度翼型截面。这种类型的翼型的织物通常被拉扯在固定的前缘和/或后缘形成部(诸如前缘和/或后缘导引线)上，从而进一步限制翼型采取反折弯度翼型截面。

另一类型的翼型采用沿翼型截面的滑动接合，滑动接合当其在其各种翼型截面形状之间移动时接受翼型截面的总体周边长度的变化。GRANT在US 2,022,806中教导了一种具有位于前缘处或位于沿翼型底侧的任意位置处的滑动接合的翼型。另一示例是FERGUSON在US 4,624,203中公开了一种具有可变翼型截面的翼帆，该可变翼型截面具有位于其后缘处的滑动接合。由于滑动接合使得能够实现这些类型的翼型的总体周边的长度变化，所以将后缘偏转为反折弯度翼型截面这样的能力是不可能的。

授予RAUTIO等人的EP 1,535,835也教导了一种滑动接合类型的翼型。这种滑动接合类型的翼型的意义在于其似乎具有采用非常细微反折弯度翼型截面形状的能力。但是，这个翼型的鼻部相对于翼型的其他部分能围绕其变形的铰链点形成沿翼型截面的凹缺(indent)，从而不会有助于形成平滑、连续且高效成形的翼型截面。此外，由于这个翼型不是闭合的，所以灰尘可能聚集在铰链以及滑动接合内，这不利于翼型的安全可靠操作，尤其是在航空应用中。

其他类型的能够生成具有通常与反折弯度翼型截面相关联的S形弧线的翼型截面的可变翼型在本说明书中将被一般性地称为脊支承挠曲翼型(spine-supported flexing aerofoil)和旋转凸轮翼型(rotating cam aerofoil)。

BEAUCHCHAMP等人在US 5,367,970中公开了脊支承挠曲翼型的一个示例。这个专利文献教导了一种翼型鳍结构(aerofoil fin structure)，该结构具有支承在从中央区段的两个相对端部悬架的弹性脊上的鼻部和尾部区段。在鼻部和尾部区段与中央区段之间延伸的缆索可被拉紧，以使鼻部和尾部区段彼此独立地向上和向下移动。蒙皮包封翼型鳍结构，并且由其操控以生成具有S形弧线的翼型截面形状。

MUELLER在CZ 300,728中公开了旋转凸轮翼型的一个示例，其包括具有鼻部区段和尾部区段的结构，鼻部区段和尾部区段以能旋转的方式安装到中央区段的任一端部，使得鼻部和尾部区段能围绕穿过翼型的前缘和后缘之间的弧线轴并相对于中央区段旋转。这样，彼此独立地，鼻部能向上旋转，而尾部能向下旋转(反之亦然)。包封旋转凸轮的蒙皮跨置在凸轮上，并被致动以形成具有S形弧线的翼型截面。

据信，上述脊支承挠曲翼型和旋转凸轮翼型的蒙皮可能实际上必须由可拉伸的材料制成或被拴系到内部结构，从而蒙皮适形于内部结构的形状以呈现各种翼型截面形状。此外，需要分开的鼻部、中央和尾部区段与必需的致动机构一起来创建为了形成这些翼型的S形弧线所需要的至少两个拐点。

应当理解，为了创建所必需的拐点而需要的部件使这些翼型比所需要的更重、复杂、并且制造起来会不必要地昂贵。