具有分体式肋的用于飞行器的流动体的制作方法

本发明涉及一种用于飞行器的可移动流动体、一种用于飞行器的机翼、以及一种飞行器。

背景技术：

1、为了增大飞行器的机翼的升力系数，高升力系统是已知的。这些高升力系统通常包括可选择性地操作的后缘襟翼和可移动的前缘装置。例如，它们通常在起飞和着陆期间被激活，即从缩回位置移动到伸展位置。

2、前缘装置可以包括前缘缝翼，这些前缘缝翼是通常具有前蒙皮、后蒙皮、以及用于与缝翼轨道或另一驱动机构联接的机械接口的流动体。流动体内通常设置有一个或多个肋，用于加固和承载蒙皮。例如，肋通常由金属材料制成并且笔直地延伸到前蒙皮，并且通常平行于飞行器的纵向轴线或垂直于相应流动体的前缘延展。这导致与前蒙皮的接触区域中的高刚度台阶。如果发生鸟击，前蒙皮可能因此会在该区域中经历破裂。

3、示例性地，us 8 276 847 b2提出了一种用于飞行器结构的盖，特别是用于竖直尾翼、水平尾翼或机翼的头部部分的盖，该盖包括蒙皮和支撑结构。蒙皮布置在支撑结构上，并且支撑结构包括多个肋和多个纵梁。多个纵梁布置在多个肋上以支撑蒙皮，并且各自包括与纵梁基部相对定位的多个弱化区域，该纵梁基部被适配成支撑蒙皮，以便增加塑性变形区域。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种替代的流动体，该替代的流动体能够承受鸟击并且能够消除或严格限制其蒙皮中的破裂。

2、该目的通过具有独立权利要求1的特征的用于飞行器的可移动流动体来实现。有利的实施例和进一步的改进可以从从属权利要求和以下描述中获得。

3、提出了一种用于飞行器的流动体，该流动体包括前蒙皮、至少一个肋，该前蒙皮具有被配置成与环境流接触的外表面和与外表面相反的内表面，该至少一个肋布置在流动体内部并具有第一侧和第二侧，其中，至少一个肋包括两个独立的凸缘，其中，两个凸缘从布置在第一侧与第二侧之间的公共接合部段延伸至第一侧，其中，两个凸缘朝向第一侧岔开，并且其中，每个凸缘包括在第一侧处的用于将相应凸缘附接到前蒙皮的附接带，其中，相应附接带具有与前蒙皮的内表面的形状相对应的形状。

4、流动体并且特别是前蒙皮可以形成飞行器的竖直尾翼、水平尾翼、发动机短舱的头部部分或飞行器的机翼的头部部分。流动体可以是固定流动体或可移动流动体。例如，如果流动体形成机翼的一部分或水平尾翼的一部分，则流动体可以包括沿翼展方向延伸的长形形状。流动体进一步包括特定的轮廓外形，该轮廓外形主要由期望的空气动力学特性决定。优选的是，流动体足够坚硬以用于预期目的。可想到的是，流动体包括分布在流动体内部的多个加强元件，比如肋、翼梁和纵梁。至少一个肋可以平行于飞行器的纵向方向或基本上垂直于流动体的前缘延伸。在下文中，术语“第一侧”指的是流动体的前缘侧，其中，“第二侧”指的是相反侧。

5、因此，根据本发明的流动体基本上与普通的流动体相当，并且具有与环境空气流接触的弯曲的前蒙皮。在流动体的内部，加强元件之一包括至少一个根据上述设计的肋。因此，相应的肋不包括从第一侧笔直地延伸至第二侧的单个腹板。替代地，腹板被分裂成两个凸缘，这两个凸缘从位于第一侧与第二侧之间的某个位置处的公共接合部段朝向前蒙皮的内表面延展。凸缘在接合部段与前蒙皮的内表面之间彼此岔开，使得它们的距离朝向前蒙皮增大。如果考虑具有较大翼展延伸的流动体，则可想到的是，至少一个肋指的是两个或更多个肋。

6、通过将腹板设计从单个腹板改变为两个倾斜布置的凸缘，与单个腹板的单个接触区域相比，肋在所得的两个接触区域中具有减小的刚度。因此，鸟击或物体对流动体的其他撞击导致前蒙皮更大的变形，这可能伴随着凸缘的弯曲变形，这是因为凸缘的刚度降低和倾斜取向。因此，前蒙皮能够在其经历破裂之前吸收更多的动能，这明显降低了相应流动体损坏的风险。

7、公共接合部段应理解为至少一个肋的以下部段：在该部段中，两个凸缘合并到至少一个肋的腹板中。在第一侧处，即在凸缘的前端处，设置有两个凸缘的附接带。由于凸缘的转向，附接带彼此相距某个距离放置。因此，前蒙皮可以变形到两个相邻附接带之间的中间空间中，从而进一步使转向凸缘背离彼此弯曲。

8、附接带背离凸缘延伸并与前蒙皮的内表面的形状相符。它们允许通过比如铆钉之类的紧固件或通过物质结合来提供前蒙皮与至少一个肋的连接。

9、至少一个肋可以是简单的加强肋，或者它可以是与用于驱动流动体的驱动机构联接的载荷引入肋。载荷引入肋将被机械地适配成在流动体与驱动机构(比如缝翼轨道机构或类似物)之间提供可靠的载荷传递。然后，肋将包括在第二侧处的联接元件。

10、肋可以例如通过弯曲片材金属材料、通过铣削金属工件或通过增材制造工艺由金属材料制成。作为替代，可以使用塑料材料，特别是纤维增强塑料材料，比如cfrp。根据期望的形状和尺寸，还可想到的是，至少一个肋由两个半部制成，这两个半部在腹板部段和接合部段中连结在一起，其中，两个凸缘各自由一个半部形成。连结半部可以通过比如铆钉之类的紧固件或通过物质结合(例如焊接、胶合或共固化)来进行。当半部由金属材料或纤维增强塑料材料制成时，可想到使用紧固件来连结这些半部。如果使用金属材料或热塑性材料，还可以提供焊接连接。如果使用热固性塑料材料，则还可以进行两个半部的共固化。

11、在有利的实施例中，附接带各自包括面向前蒙皮的内表面的结合表面，其中，带被物质结合至前蒙皮的内表面。可以通过允许提供凸缘和前蒙皮的足够坚固的连接的几种可能的工艺之一来进行对结合表面和内表面的物质结合。例如，附接带和内表面可以通过胶合、焊接或共固化来结合。在所有情况下，可以消除附接带与前蒙皮之间的铆接连接，这使得前蒙皮的外表面干净并消除了由铆钉引起的诱导阻力。

12、在有利的实施例中，附接带各自包括面向前蒙皮的内表面的结合表面，其中，附接带被物质结合至前蒙皮的内表面。根据用于前蒙皮和至少一个肋的材料，可以使用几种不同的结合工艺。例如，两个部件可以胶合或焊接在一起。如果使用热固性材料，则部件可以共固化以在其间形成连接。

13、然而，可以使用常见的其他紧固技术，例如铆接。

14、在有利的实施例中，凸缘在接合部段与附接带之间基本上是平面的。因此，两个凸缘之间的距离随着到接合部段的距离的增大而成比例地增大。这简化了制造并且可以消除复杂的制造工具。

15、在有利的实施例中，接合部段与附接带之间的凸缘是弯曲的，使得两个凸缘之间沿着从接合部段朝向第一侧的路线的距离增大是渐进的。这基本上防止物体的撞击方向可能与凸缘之一共面。因此，基本上在物体的所有撞击方向下，弯曲载荷或屈曲载荷作用到凸缘上，这导致由流动体吸收的动能的量增加。

16、在有利的实施例中，至少一个肋进一步包括位于接合部段与第二端之间的基本平坦的腹板部段。腹板部段可以包括两个或更多个不同的厚度，但基本上沿着单个平面从接合部段延伸到第二端。因此，接合部段与第二端之间的部分可以对应于肋的常见设计。

17、在有利的实施例中，至少一个肋进一步包括背离肋横向延伸的套环，其中，套环布置在接合部段上或邻近接合部段布置。套环允许与流动体内部的翼梁或其他结构元件的连接。因此，套环可以起到类似于凸缘的作用，用于载荷传递。如果提供没有翼梁或其他相应结构元件的流动体，则可以消除套环。更进一步地，套环可以增加至少一个肋恰好在接合部段处的结构稳定性。因此，至少一个肋在撞击期间的变形主要出现在接合部段与第一端之间的部分处。

18、在有利的实施例中，两个凸缘围住邻近接合部段并面向前蒙皮的过渡区域，其中，过渡区域是倒圆的并且基本上没有扭结。因此，可以防止肋从过渡区域中的或多或少明显的边缘开始并行进至第二端的破裂。

19、在有利的实施例中，公共腹板部段布置在接合部段与套环之间。这甚至进一步增加了至少一个腹板的刚度并且可以允许向两个凸缘提供更大的过渡。

20、在有利的实施例中，至少一个肋包括在第二侧处具有至少一个联接元件的载荷引入肋。因此，不仅加强肋可以设置有相同的设计原理。载荷引入肋应被理解为被机械地适配用于在流动体与驱动机构(比如缝翼轨道机构或类似物)之间提供可靠的载荷传递的加强肋。联接元件设置在相应肋的第二侧处并且可以包括允许将相应肋与驱动机构联接的多种不同机械元件中的至少一种。

21、在有利的实施例中，至少一个肋由在接合部段与第二侧之间的连接区域中连结在一起的两个片材材料部件制成。片材材料可以是金属材料和/或纤维增强塑料材料。如果使用金属片材，则它们可以被弯曲成形并且可以通过诸如铆钉、螺栓和螺母之类的紧固件在连接区域中连接。替代性地，金属片材可以进行物质结合，比如通过焊接或胶合。例如，至少一个肋由铝合金制成，而也可想到钛。然而，如果使用纤维增强塑料材料的片材，则连接过程可以取决于材料的特性。例如，纤维增强塑料材料包括热塑性基质，比如聚醚酮酮(pekk)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯等。这将允许将两个片材材料部件焊接在一起。然而，材料可以包括热固性基质，使得共固化两个片材材料部件以形成一体部分可以是可行的。应当理解，将部件胶合在一起也是可想到的。

22、本发明进一步涉及一种用于飞行器的机翼，该机翼包括布置在前缘区域中的至少一个根据前述权利要求中任一项所述的流动体。

23、在有利的实施例中，至少一个流动体可移动地布置在机翼的固定机翼本体上。例如，流动体可以是前缘缝翼或类似物。

24、本发明还涉及一种飞行器，该飞行器具有至少一个根据上述的机翼和/或至少一个根据上述的流动体。一般而言，还可以将根据本发明的流动体布置在竖直尾翼、水平尾翼、发动机短舱等的前缘区域处。