專利名稱：用于在飛行器上產生氣動阻力的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在飛行器上產生氣動阻力的設備和方法，所述設備具 有至少 一個制動襟翼，其中所述至少 一個制動襟翼可展開到飛行器周 圍的氣流中。本發(fā)明還涉及一種配^^有至少 一個制動襟翼的飛行器， 其中所述至少一個制動襟翼可展開到飛行器周圍的氣流中。
背景技術：
在飛行器的著陸進場中，飛行器的速度降低到最低可能值，以便限制 所需的著陸跑道的長度。此外，為了降低地面上的飛行噪聲，期望依靠 近于垂直的著陸進場來盡可能地減小噪聲污染區(qū)域。為此，需要高的升 力系數(shù)，以便能夠提供低速進場。為了實現(xiàn)近于垂直的并且低速的進場 飛行路徑，除了為此所需的高升力系統(tǒng)外，還需要有效的制動設備。在 理想情況下，制動設備專門用來增加飛行器的空氣阻力而不會影響飛行 器的升力或者俯仰力矩、滾動力矩或偏航力矩。此外，為了進一步限制 噪聲污染，制動設備應當盡可能少地引起額外的源噪聲。
為了在著陸進場中有效地降低飛行器的飛行速度，通常使用制動襟 翼，制動襟翼基本上布置在飛行器機翼的后緣的區(qū)域中(下文中，制動 襟翼也稱為"擾流器")。由于擾流器的位置'1^位于飛行器機翼上，所以 展開的擾流器決定性地影響機翼周圍的空氣流動并且因此降低了機翼后 緣襟翼(著陸襟翼)和機翼前緣襟翼(縫翼)的增升作用。在大多數(shù)情 況下，當擾流器展開時，飛行器的縱向力矩平衡(moment budget)發(fā)生 變化。由此，特別是對于改變的俯仰力矩，必需借助于升降舵單元對其 進行連續(xù)補償。由于降低的升力和較高的著陸速度，使得飛行噪聲也顯 著增加。伴隨著較高的著陸速度，飛行器槽噪聲將隨著飛行速度按指數(shù) 規(guī)律增加。此外，增強了由展開的擾流器所產生的源噪聲。
作為替代，將可展開到飛行器周圍的氣流中的制動襟翼("腹部減速 板，，)布置在飛行器機身的下側。由于幾何尺寸的限制(即飛行器機身的寬度、飛行器機身距地面的最小距離以a落架的安裝情況)，使得腹
部減速板的展開尺寸以及與"M目應的腹部減速板的作用受到限制。在許 多情況下，利用這種制動襟翼無法產生足夠的空氣阻力，從而限制了這 種襟翼的使用。另外，由于腹部減速板產生的噪聲無法通過飛行器機身 或機翼進行屏蔽，因此需想到，會在向著地面的方向上發(fā)射有害的噪聲。
所謂的"花瓣形減速板"通常布置在飛行器的尾部，并且在飛行器的每 側上沿著飛行方向的橫向以樞轉的方式展開。此種設備的缺點在于會受 到機身尾部區(qū)域中可用的有限安裝體積的影響(即，受到例如安裝到機
身的輔助動力單元APU、尾部單元等系統(tǒng)裝置的限制)。進一步的缺點是，
此種i殳備布置在低動能的流體動力區(qū)域中。由于上述原因，4吏得利用花 瓣形減速板產生阻力受到限制。
產生阻力的另 一可行方法是使用所謂的分裂式方向舵。此種設備的缺 點在于可用的安裝空間有限并且在方向舵組件區(qū)域中用于承載結構氣動 載荷的能力有限.同時發(fā)現(xiàn)，當使用此種設備時，顯著地降低了方向舵 組件的偏航穩(wěn)定作用。由于上述原因，此種類型的設備僅可提供低水平 的可實現(xiàn)阻力。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是減少或消除已知技術方案的一個或多個上述問 題。具體地，本發(fā)明的目的是提供一種用于在飛行器上產生氣動阻力的 設備，該設備不會降低升力、引起較小的噪聲并且不會在飛行器上施加 額外的力矩。
該目的由至少一個制動襟翼來實現(xiàn)，所述至少一個制動襟翼在飛行器 的機翼上方的區(qū)域中設置在飛行器機身上。
所述制動襟翼(背部減速板)布置在飛行器機身上的可以獲得高氣流 動壓的區(qū)域中。在傳統(tǒng)的商用飛機的情況下，例如，在飛行器機翼的低 壓側上方、機身附近、氣流加速的一側上可以找到用來安裝這些設備的 適當?shù)母邉訅簠^(qū)域。在這些區(qū)域中將制動襟翼布置在機身上降低了氣流 的動壓。為了上述目的而應用的能量取自于飛行器的動能。
具體地，在高升力構造的機翼處借助于此種設備來改變壓力分布將會
5引起低頭力矩(負俯仰力矩影響)。相對于制動襟翼的入流(affluxflow) 另外將會引起抬頭力矩(正俯仰力矩影響)。通過適當?shù)剡x擇制動襟翼在 飛行器上的確切定位能夠抵消這兩個俯仰力矩的影響。此外，通過制動 襟翼在飛行器上的理想定位還能夠增加所導致的飛行器阻力，結合上述 的壓力阻力的增加從而致使制動作用進一步增加。背部減速板的制動作 用影響了機翼周圍的空氣流動，并且高升力襟翼顯著小于傳統(tǒng)的擾流器 裝置。因此，壓力分布的改變既可以增加阻力又可以降低升力損失。
由于機翼和飛行器機身屏蔽了由制動襟翼產生的朝向地面的噪聲，因 此這種制動襟翼產生的噪聲充分地小于在已知技術方案中所產生的噪 聲。由背部減速板取代安裝在機翼上的擾流器并有利地影響機翼前緣襟 翼(縫翼)周圍的空氣流動4吏得可以降低飛行器的總噪聲。
優(yōu)選地，兩個、三個、四個或更多個沿周向彼此隔開的制動襟翼在飛 行器的機翼上方的區(qū)域中布置在飛行器的機身上。由于飛行器機身的球 面曲率，因此在幾何尺寸上有利地采用多個較小的制動襟翼，所述多個 較小的制動襟翼在飛行器機身的上部區(qū)域中的橫截面上邊緣布置成一 排。另外，尤其當使用兩個制動襟翼或兩對制動襟翼時，依靠制動襟翼 之間的適當?shù)拈g隔，可以借助于空氣渦流來降低或者避免朝向尾部布置 的方向舵組件的破壞。
優(yōu)選地，制動襟翼相對于彼此關于機身的中心平面沿周向對稱布置。 這樣消除了由于不對稱的制動力而引起的另外的俯仰力矩、滾動力矩或 偏航力矩。
在有利的實施方式中，制動襟翼的不朝向飛行器機身的端部具有直的 邊緣。因此，能夠相對便宜地實現(xiàn)制動襟翼的制造或加工，尤其是能夠 相對便宜地實現(xiàn)齊平地封閉在飛行器機身中、用于收回的制動襟翼的連 接部分的制造或加工。
此外，在另一優(yōu)選特征中，在制動襟翼的不朝向飛行器機身的端部設 置鋸齒狀的、異型的、帶孔的或#>圓的邊緣。通過適當?shù)?&計的上述邊 緣，可以改善動態(tài)作用并且也可以降低噪聲的產生。
尤其有利地，至少一個制動襟翼具有大致矩形的形狀。因此，簡化了 制動襟翼和飛行器機身中的密封區(qū)域的制造，并且矩形襟翼的制動特性 是已知的。最后特別優(yōu)選地，至少一個制動襟翼可以采取任何適當?shù)男螤?。例如?可以通過實驗或仿真來獲得適當?shù)男螤睢?br> 在特別優(yōu)選的實施方式中，能夠以彼此獨立的方式驅動兩個、三個或 更多個制動襟翼。這樣在著陸進場或在其它階段中，允許使制動襟翼加 入飛行器的飛行姿態(tài)調節(jié)，并且可用來優(yōu)化飛行器的力矩平衡。
本發(fā)明的目的還通過一種在飛行器上產生氣動阻力的方法來實現(xiàn)，其 中在飛行器的機翼上方的區(qū)域中布置在飛行器機身上的至少一個制動襟 翼展開到飛行器周圍的氣流中。
最后，本發(fā)明的目的通過一種具有至少一個制動襟翼的飛行器來實 現(xiàn)，其中所述至少一個制動襟翼可展開到飛行器周圍的氣流中，并且其 中所述至少一個制動襟翼在飛行器的機翼上方的區(qū)域中布置在飛行器的 機身上。
根據(jù)用于在飛行器上產生阻力的設備的上述特征，設計出特別優(yōu)選的 實施方式。


下面將參照附圖以示例的方式借助于實施方式來更加詳細地描述本 發(fā)明。在下文的具體描述中，對于相同或相似的元件使用相同的附圖標
記。在附圖中
圖l示出了具有才艮據(jù)本發(fā)明的制動襟翼的飛行器的立體圖；以及 圖2示出了飛行器機身上的動壓分布。
具體實施例方式
圖1示出了具有兩個機翼4的飛行器2，機翼配備有機翼前緣襟翼6 (縫翼)和機翼后緣襟翼8 (襟翼)。在著陸進場中襟翼8和縫翼6均展 開，并且，提供的升力系數(shù)與巡航飛行相比大大增加而且允許飛行速度 在著陸進場期間顯著降低。
在著陸進場中，考慮到持久的下降飛行，除了推力降低以及由于展開 的縫翼6和襟翼8而引起的飛行器的總空氣阻力增加之外，必需通過制動襟翼進一步降低飛行器2的速度或者使其保持恒定。在本示例中是通 過兩個制動襟翼10來實現(xiàn)，兩個制動襟翼10設置在由機翼4限定的平 面上方的飛行器機身12的區(qū)域中.
制動襟翼10具有如下構造即，在它們的最;Ul開位置中，它們大 致垂直于飛行器機身12的表面。制動襟翼10的面積和制動襟翼10的向 外展開受到所需的制動效率或所需的空氣阻力、飛行器機身上的可用空 間及機身曲率、以及必需的致動器功率所限制。通過改變以樞轉的方式 展開的制動襟翼10的角度，可以影響瞬時制動作用。
制動襟翼10邊緣的幾何構造具體取決于對產生的噪聲的要求。制動 襟翼10的一般幾何形狀可以是矩形或者可以采取任何適當?shù)男螤睢?br> 除了由兩個制動襟翼10組成的一對制動襟翼之外，也可以僅〗吏用一 個制動襟翼10或4吏用更多個制動襟翼10，這些制動襟翼例如可布置在機 翼上方的高于窗14的位置。
只要優(yōu)選地能夠彼此獨立地驅動多個制動襟翼10并且在著陸進場或 其它階段期間使多個制動襟翼10加入飛行姿態(tài)調節(jié)，則多個制動襟翼10 另外還有助于穩(wěn)定飛行器的力矩平衡。
附加的制動襟翼10在機身上部的位置尤其是通過機身處的動壓分布 來限定，如圖2所示。
在圖2中顯而易見，氣動壓的局部最大值出現(xiàn)在飛行器2的區(qū)域16 中。制動襟翼10應當優(yōu)選地布置在區(qū)域16中，并且應當具有如下構造 即，使得制動襟翼盡可能有效地利用所述動壓并且提供最優(yōu)的制動作用。 因此，在區(qū)域16中的優(yōu)選位置是局部動壓處于最大值的位置18。在位置 18處，所謂的超速一一即超過飛行器的入流速度的氣流i4;變一一達到其 局部最大值。
由于制動襟翼10設置在機翼4上方的飛行器機身12上，而機翼4 和飛行器機身12屏蔽了所產生的向著地面的噪聲，因此將制動襟翼10 布置在位于飛行器機身12上部的區(qū)域16中致使地面上的噪聲降低。如 果在飛行器構造中省略安^jt機翼4上的擾流器，則由襟翼8和縫翼6 引起的噪聲也可通過機翼4處的空氣流動狀態(tài)的改善而被降低。
本發(fā)明提供一種制動襟翼,該制動襟翼與安裝到機翼4的傳統(tǒng)的擾流器相比提供類似的制動作用，但是它們不干擾飛行器的力矩平衡并且它 們在著陸進場中產生相當小的噪聲.所使用的實施方式僅用于描述本發(fā)
明的目的，而并不意于將本發(fā)明限制于所述實施方式。還可以在飛行器2 的機翼4上方使用任何類型的降低所在處的動壓并因此產生制動作用的 制動襟翼。在具有適當?shù)臋M尾翼組件的情況下，另外也可以想到將這種 制動襟翼額外地布置在機身尾部區(qū)域中或者全部地布置在機身尾部區(qū)域 中。特別地，本發(fā)明涉及一種，。
權利要求
1. 一種用于在飛行器上產生氣動阻力的設備，包括至少一個制動襟翼，其中所述至少一個制動襟翼能夠展開到所述飛行器周圍的氣流中，其特征在于，所述至少一個制動襟翼在飛行器機翼上方的區(qū)域中布置在飛行器機身上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，兩個、三個、四個或更多個沿 周向彼此隔開的制動襟翼在所述飛行器機翼上方的區(qū)域中布置在所述飛 行器機身上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的設備，其中，所述制動襟翼以相對于所述機 身的中心平面在周向上相互對稱的關系布置。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的設備，其中，所述制動襟翼的不朝向所 述飛行器機身的端部具有直的邊緣。
5. 根據(jù)權利要求2或3所述的設備，其中，所述制動襟翼的不朝向所 述飛行器機身的端部具有鋸齒狀的、異型的、帶孔的或修圃的邊緣。
6. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述至少一個制動 襟翼為大致矩形的形狀。
7. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述至少一個制動 襟翼能夠采取任何適當?shù)男螤睢?br> 8. 根據(jù)前a利要求2至7中任一項所述的設備，其中，能夠以彼此 獨立的方式驅動所述制動襟翼。
9. 一種在飛行器上產生氣動阻力的方法，其特征在于，在飛行器機翼 上方的區(qū)域中布置在飛行器機身上的至少一個制動襟翼展開到所述飛行 器周圍的氣流中。
10. —種具有至少一個制動襟翼的飛行器，其中所述至少一個制動襟 翼能夠展開到所述飛行器周圍的氣流中，其特征在于，所述至少一個制動 襟翼在飛行器機翼上方的區(qū)域中布置在飛行器機身上。
11. 根據(jù)權利要求10所述的飛行器，其中，所述飛行器根據(jù)權利要求 2至8進行配備。
全文摘要
本發(fā)明涉及在飛行器上產生氣動阻力的設備和方法，所述設備包括至少一個制動襟翼(10)，其中所述至少一個制動襟翼可展開到飛行器周圍的氣流中。根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個制動襟翼在飛行器(4)的機翼上方的區(qū)域中設置在飛行器機身(12)上。
文檔編號B64C9/32GK101454201SQ200780019639
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權日2006年5月31日
發(fā)明者卡斯滕·韋伯, 福爾克爾·克利曼, 阿尼爾·B·梅爾托爾, 馬庫斯·菲舍爾 申請人:空中客車德國有限公司