本發(fā)明涉及飛行器并且涉及制造包括可折疊空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的飛行器的方法。

背景技術(shù)：

存在朝向具有更高性能效率(例如燃料消耗減少)的大型載客飛行器發(fā)展的趨勢(shì)，為此而希望相應(yīng)地具有較大的機(jī)翼跨度。然而，最大的飛行器跨度通過管理在機(jī)場(chǎng)周圍操縱時(shí)所要求的各種間隙(比如登機(jī)口和安全滑行道使用所需的跨度和/或離地間隙)的機(jī)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則而被有效地限制。

在一些建議的設(shè)計(jì)中，飛行器設(shè)置有可以繞以復(fù)合角度定向的軸線旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼，使得機(jī)翼的一部分被折疊(例如向上或向下以及向后或向前折疊)，以減小飛行器位于地面上的跨度(與在飛行器構(gòu)造成用于飛行時(shí)相比)。然而，這些布置(其示例是格魯曼復(fù)仇者(Grumman Avenger)飛行器上的折疊機(jī)翼)的缺點(diǎn)在于這些布置趨于需要移動(dòng)一系列的二級(jí)結(jié)構(gòu)以避免機(jī)翼的內(nèi)部與外部之間的碰撞。折疊機(jī)翼設(shè)計(jì)中的另一缺點(diǎn)更一般地在于機(jī)翼趨于在機(jī)翼的固定部與折疊部之間的接合部附近具有有限的容積。為了將必要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如，翼肋、翼梁或其他支承結(jié)構(gòu))和/或飛行器系統(tǒng)(例如致動(dòng)器)容置在機(jī)翼內(nèi)，可能有必要重新設(shè)計(jì)機(jī)翼的內(nèi)部布局，局部增大接合部附近的機(jī)翼容積和/或顯著地約束該接合部的可能位置。

本發(fā)明的目的在于減輕上述問題中的至少一些問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造飛行器機(jī)翼的方法，機(jī)翼包括固定翼和位于固定翼的梢端處的翼梢裝置，其中，翼梢裝置能夠在下述構(gòu)型之間相對(duì)于固定翼旋轉(zhuǎn)：用于在飛行期間使用的飛行構(gòu)型以及用于在基于地面的操作期間使用的地面構(gòu)型，在地面構(gòu)型中，翼梢裝置相對(duì)于固定翼旋轉(zhuǎn)使得機(jī)翼的跨度被減小。該方法包括下述步驟，通過下述方面來設(shè)計(jì)機(jī)翼：(a)確定歐拉旋轉(zhuǎn)軸線的取向以使翼梢裝置從飛行構(gòu)型向地面構(gòu)型旋轉(zhuǎn)，并且隨后確定使固定翼和翼梢裝置分離的切割面的位置，切割面正交于歐拉軸線定向；或者(b)確定使固定翼和翼梢裝置分離的切割面的位置和取向，并且隨后確定歐拉旋轉(zhuǎn)軸線的位置以使翼梢裝置從飛行構(gòu)型向地面構(gòu)型旋轉(zhuǎn)，歐拉軸線正交于切割面定向。該方法還包括反復(fù)地重復(fù)步驟(a)或步驟(b)直到獲得實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的優(yōu)選切割面為止；并且然后根據(jù)該設(shè)計(jì)來制造機(jī)翼。

通過在設(shè)計(jì)過程中使用歐拉旋轉(zhuǎn)軸線和切割面，就可以確保固定翼和翼梢裝置在繞歐拉軸線旋轉(zhuǎn)期間不碰撞。這消除了在折疊期間對(duì)要被移動(dòng)的任何二級(jí)結(jié)構(gòu)的需要。

這種設(shè)計(jì)過程還使得能夠獲得實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的切割面。換句話說，優(yōu)選的切割面的位置和/或取向考慮到飛行器機(jī)翼的特定需求而可以被最優(yōu)化并且因此可以對(duì)特定的機(jī)翼進(jìn)行定制。這給飛行器設(shè)計(jì)者提供了更大的靈活性并且可以有利于折疊的翼梢裝置更有效地接合到機(jī)翼中。

一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括處于地面構(gòu)型的翼梢裝置的選定位置。例如，可以希望翼梢裝置采用處于地面構(gòu)型的特定(選定)位置使得其超過最小離地間隙。

一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括用于在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間致動(dòng)翼梢裝置的選定致動(dòng)載荷閾值。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到切割面的取向可以影響使翼梢裝置移動(dòng)所需的致動(dòng)載荷。通過具有淺切割面(并且因此與豎向成相對(duì)較小角度的歐拉軸線)，翼梢裝置的大部分不需要被提升得特別遠(yuǎn)(對(duì)于淺切割面而言向地面構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)主要在水平平面中)。本發(fā)明還認(rèn)識(shí)到優(yōu)選的切割面在設(shè)計(jì)過程中可以被定制，以實(shí)現(xiàn)用于致動(dòng)翼梢裝置的特定(選定)致動(dòng)載荷。

一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括使與容置在機(jī)翼內(nèi)的內(nèi)部系統(tǒng)的干涉最小化。例如，優(yōu)選的切割面可以被獲得以避免機(jī)翼中的諸如致動(dòng)器之類的系統(tǒng)。

一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括使與機(jī)翼內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的干涉最小化。例如，優(yōu)選的切割面可以被獲得以避免與機(jī)翼中的諸如翼肋之類的結(jié)構(gòu)相交。

應(yīng)當(dāng)理解的是，內(nèi)部系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)實(shí)際上不需要在該階段在實(shí)體上存在于機(jī)翼中；可以暫時(shí)作為另一設(shè)計(jì)過程的一部分位于機(jī)翼中。

一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括固定翼與翼梢裝置之間的在切割面內(nèi)的分界面的區(qū)域的選擇。一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括在機(jī)翼的上表面與機(jī)翼的下表面之間沿切割面的距離的選擇。沿著切割面的區(qū)域和/或距離可以影響翼梢裝置與固定翼之間的載荷傳遞。

歐拉軸線的取向優(yōu)選地使得當(dāng)翼梢裝置繞軸線從飛行構(gòu)型旋轉(zhuǎn)至地面構(gòu)型時(shí)，該結(jié)構(gòu)的跨度被減小。

歐拉軸線優(yōu)選地定向成與三個(gè)相互垂直的方向都成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與縱向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與橫向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與豎向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。豎向方向優(yōu)選地垂直于縱向方向和橫向方向。在一些實(shí)施方式中，縱向方向、橫向方向和豎向方向可以在絕對(duì)的參照系中(即，縱向?yàn)闄C(jī)首-機(jī)尾方向，并且橫向?yàn)樽笙?右舷方向)。在結(jié)構(gòu)為機(jī)翼的實(shí)施方式中，縱向方向可以是翼弦方向；橫向方向可以是翼展方向。在其他實(shí)施方式中，可以適當(dāng)?shù)貙⒕植繀⒄障抵械目v向方向、橫向方向和豎向方向用于空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于后掠翼而言，縱向方向可以替代地沿著機(jī)翼的長(zhǎng)度，并且橫向方向可以沿著機(jī)翼的寬度(即，從前緣至后緣垂直于縱向方向測(cè)量到的距離)。

角度可以是銳角。銳角可以是正的或負(fù)的。該角度可以被稱為復(fù)合角。

歐拉軸線優(yōu)選地定向成與包含機(jī)翼并且更優(yōu)選地包含固定翼的平面(即，通常包含固定翼的翼梁和翼肋的平面)(即，假想平面)成復(fù)合角。

歐拉軸線優(yōu)選地與豎向成小于45度的角度，并且更優(yōu)選地小于25度。歐拉軸線可以與豎向軸線成15度的角度。使歐拉軸線與豎向成相對(duì)較小的角度已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是有益的，因?yàn)檫@意味著翼梢裝置的重量在裝置旋轉(zhuǎn)時(shí)僅僅上升較短的豎向距離(相對(duì)直立的軸線實(shí)現(xiàn)相對(duì)更大分量的前后旋轉(zhuǎn)而非上下旋轉(zhuǎn))。在翼梢裝置旋轉(zhuǎn)時(shí)還不太可能存在豎向間隙問題。此外，這種軸線的取向?qū)е聹\的切割面，這可以實(shí)現(xiàn)接合分界面的相對(duì)較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。

歐拉軸線垂直于切割面，因此切割面優(yōu)選地為傾斜的(即，非豎向并且非水平)平面。切割表面優(yōu)選地與包含縱向方向、橫向方向和豎向方向的平面中的每個(gè)平面成一定角度(即，不包括平行或垂直)。

該方法包括反復(fù)地重復(fù)步驟(a)或步驟(b)直到獲得實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的優(yōu)選切割面為止。反復(fù)的過程被優(yōu)選地進(jìn)行直到優(yōu)選的歐拉軸線和切割面被建立為止。

應(yīng)當(dāng)理解的是，步驟(a)和/或步驟(b)可以被執(zhí)行。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，僅執(zhí)行步驟(a)。這是因?yàn)椴襟E(a)在設(shè)計(jì)成從(初始)歐拉軸線取向開始并從此處工作時(shí)可以是最容易的。在本發(fā)明的一些其他實(shí)施方式中，僅執(zhí)行步驟(b)。這是因?yàn)椴襟E(b)在設(shè)計(jì)成從(初始)切割面趨向和/或位置開始并從此處工作時(shí)可以是最容易的。

歐拉軸線的位置和/或取向的確定可以使得歐拉軸線靠近翼梢裝置的形心穿過并且優(yōu)選地大致穿過該形心，并且更優(yōu)選地靠近翼梢裝置的質(zhì)心穿過并且更優(yōu)選地大致穿過質(zhì)心。這種布置可以在使翼梢裝置繞歐拉軸線旋轉(zhuǎn)所需的致動(dòng)器的功率最小化時(shí)是有益的。這種布置可以在翼梢裝置為非平面翼梢裝置(比如小翼)時(shí)特別地有益。

翼梢裝置能夠在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間移動(dòng)。翼梢裝置還能夠移動(dòng)至這兩種構(gòu)型之間的中間構(gòu)型。翼梢裝置能夠在飛行構(gòu)型與用于在飛行期間使用的飛行控制構(gòu)型之間相對(duì)于固定翼旋轉(zhuǎn)。在飛行控制構(gòu)型中，空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的翼梢裝置可以朝向或離開地面構(gòu)型旋轉(zhuǎn)很小一部分距離，使得當(dāng)在飛行控制構(gòu)型中時(shí)，機(jī)翼上的載荷被改變以控制飛行(例如，飛行方向、飛行姿態(tài)和/或作用在機(jī)翼上的飛行載荷分布比如陣風(fēng)載荷減緩)。在這種布置中，切割面優(yōu)選地定向成與飛行方向成一定角度。

翼梢裝置能夠繞歐拉軸線從飛行控制構(gòu)型/朝向飛行控制構(gòu)型旋轉(zhuǎn)。一個(gè)或更多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以包括處于飛行控制構(gòu)型的翼梢裝置的選定位置。

飛行器可以包括兩個(gè)可折疊機(jī)翼，各個(gè)可折疊機(jī)翼從飛行器機(jī)身的相反兩側(cè)延伸。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，每個(gè)機(jī)翼的地面構(gòu)型可以大致相同(即，飛行器在兩個(gè)結(jié)構(gòu)處于地面構(gòu)型時(shí)是對(duì)稱的)。然而，該方法可以包括下述步驟：根據(jù)文中描述的本發(fā)明的實(shí)施方式來設(shè)計(jì)可折疊機(jī)翼中的每個(gè)機(jī)翼，每個(gè)機(jī)翼的翼梢裝置布置成沿相反的方向旋轉(zhuǎn)使得外部區(qū)域在處于地面構(gòu)型時(shí)不對(duì)稱地旋轉(zhuǎn)。通過使空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)沿相反方向旋轉(zhuǎn)，飛行器可以針對(duì)特定的場(chǎng)景——比如確保地面車輛和/或設(shè)備接近飛行器門(當(dāng)裝載/卸載有效載荷時(shí))或者諸如補(bǔ)充燃料或除冰之類的與機(jī)翼相關(guān)的地面操作——定制。

翼梢裝置可以是翼梢延伸部；例如，翼梢裝置可以是平面梢端延伸部。在其他實(shí)施方式中，翼梢裝置可以包括或包含非平面裝置比如小翼。在飛行構(gòu)型中，翼梢裝置的后緣優(yōu)選地是固定翼的后緣的延續(xù)部。翼梢裝置的前緣優(yōu)選地是固定翼的前緣的延續(xù)部，使得從固定翼至翼梢裝置存在平滑的過渡。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以存在平滑的過渡，甚至在固定翼與翼梢裝置之間的接合部處具有掃掠或扭曲的變化。然而，優(yōu)選地，在固定翼與翼梢裝置之間的接合部處不存在不連續(xù)。翼梢裝置的上表面和下表面可以是固定翼的上表面和下表面的延續(xù)部。

當(dāng)翼梢裝置處于地面構(gòu)型時(shí)，包括機(jī)翼的飛行器可以不適于飛行。例如，翼梢裝置可以在空氣動(dòng)力學(xué)上和/或結(jié)構(gòu)上不適于以地面構(gòu)型飛行。飛行器優(yōu)選地構(gòu)造成使得在飛行期間翼梢裝置不能夠移動(dòng)至地面構(gòu)型。飛行器可以包括在飛行器飛行時(shí)用于進(jìn)行感測(cè)的傳感器。當(dāng)傳感器感測(cè)到飛行器處于飛行中時(shí)，控制系統(tǒng)優(yōu)選地布置成失去使翼梢裝置向地面構(gòu)型移動(dòng)的可能性的能力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種設(shè)計(jì)機(jī)翼的方法，該方法包括文中所述的參照制造方法的設(shè)計(jì)步驟。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括機(jī)翼的飛行器，機(jī)翼包括固定翼和位于固定翼的梢端處的翼梢裝置，翼梢裝置能夠在下述構(gòu)型之間相對(duì)于固定翼旋轉(zhuǎn)：用于在飛行期間使用的飛行構(gòu)型以及用于在基于地面的操作期間使用的地面構(gòu)型，在地面構(gòu)型中，翼梢裝置相對(duì)于固定翼旋轉(zhuǎn)使得結(jié)構(gòu)的跨度被減小。翼梢裝置能夠在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間繞歐拉旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且固定翼和翼梢裝置沿著切割面分離，切割面正交于歐拉軸線定向，使得固定翼和翼梢裝置在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間旋轉(zhuǎn)時(shí)不碰撞。

切割面優(yōu)選地為將固定翼與翼梢裝置分開的假想面(例如，在機(jī)翼的設(shè)計(jì)階段期間形成的切割面)。將理解的是，切割面不一定需要自身表示為實(shí)體的平的表面。固定翼與翼梢裝置之間的實(shí)體分界面實(shí)際上可以具有位于切割面外或者與切割面不平行的一些結(jié)構(gòu)。但切割面的這些結(jié)構(gòu)偏差在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間的旋轉(zhuǎn)期間優(yōu)選地不足以引起碰撞。

切割面優(yōu)選地將固定翼與翼梢裝置沿著單個(gè)平的切口分開。換言之，固定翼與翼梢裝置之間的接合部?jī)?yōu)選地位于單個(gè)傾斜面(切割面)中。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，機(jī)翼包括平行于切割面定向的至少一些平的結(jié)構(gòu)。機(jī)翼可以在固定翼與翼梢裝置之間包括分界部。該分界部可以包括平行于切割面定向的大致平的結(jié)構(gòu)。固定翼可以包括大致平行于切割面定向的肋部。翼梢裝置可以包括大致平行于切割面定向的肋部。固定翼和翼梢裝置的這些肋部?jī)?yōu)選地位于固定翼與翼梢裝置之間的分界部處。

歐拉軸線可以與豎向成相對(duì)較小的角度，使得切割面是相對(duì)較淺的切口(shallow cut)。這由于使用于致動(dòng)翼梢裝置的致動(dòng)載荷最小化而是有利的。

歐拉軸線可以向外側(cè)成角度以使得切割面相對(duì)于固定翼形成頂切口(overcut)。

歐拉軸線可以向內(nèi)側(cè)成角度以使得切割面相對(duì)于固定翼形成底切口(undercut)。

歐拉軸線優(yōu)選地定向成與全部三個(gè)相互垂直的方向都成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與縱向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與橫向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。歐拉軸線優(yōu)選地與豎向方向成一定角度(即，不包括平行或垂直)。

歐拉軸線可以在翼梢裝置的質(zhì)心附近穿過并且優(yōu)選地大體上穿過翼梢裝置的質(zhì)心。歐拉軸線可以在翼梢裝置的形心附近穿過并且優(yōu)選地大體上穿過翼梢裝置的形心。飛行器可以包括致動(dòng)器，該致動(dòng)器設(shè)置成對(duì)翼梢裝置區(qū)域繞歐拉軸線的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行作用。致動(dòng)器優(yōu)選地是旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。

飛行器可以包括根據(jù)本發(fā)明的該方面的兩個(gè)機(jī)翼。各個(gè)機(jī)翼可以從飛行器機(jī)身的相反兩側(cè)延伸，并且各個(gè)結(jié)構(gòu)的翼梢裝置可以布置成沿相反的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以使得翼梢裝置在處于地面構(gòu)型時(shí)不對(duì)稱地旋轉(zhuǎn)。

飛行器可以是任意交通工具比如有人駕駛飛行器或無人機(jī)(UAV)。更優(yōu)選地，飛行器是客機(jī)?？蜋C(jī)優(yōu)選地包括客艙，客艙包括用于容置許多乘客的多排和多列座位單元。飛行器可以具有至少20、更優(yōu)選至少50、更優(yōu)選地大于50個(gè)乘客的容納量。飛行器優(yōu)選地是帶動(dòng)力裝置的飛行器。飛行器優(yōu)選地包括用于推動(dòng)飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)。飛行器可以包括裝在翼上的、并優(yōu)選地在翼下的發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種飛行器，該飛行器包括根據(jù)本文中所描述的方法制造的機(jī)翼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于用作如本文中所述描述的翼梢裝置的翼梢裝置。

本發(fā)明的上述方面在本文中是參考機(jī)翼進(jìn)行描述的。然而，本發(fā)明原理上能夠應(yīng)用于包括內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域(能夠相對(duì)于內(nèi)區(qū)域旋轉(zhuǎn))的任何可折疊空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供了一種本文中所要求保護(hù)的方法和裝置，但其涉及包括內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域的空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。本文中所稱的‘固定翼’同樣能夠應(yīng)用于‘內(nèi)區(qū)域’，并且本文中所稱的翼梢裝置同樣能夠應(yīng)用于‘外區(qū)域’。

將一定理解的是，關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)方面所描述的特征可以結(jié)合到本發(fā)明的其他方面中。例如，本發(fā)明的方法可以結(jié)合參照本發(fā)明的裝置所描述的特征中的任一特征，并且反之亦然。

附圖說明

現(xiàn)在將參照示意性附圖僅通過示例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，在附圖中：

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的客機(jī)上的后掠翼的立體圖；

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的客機(jī)的正視圖；

圖2a至圖2c分別示出了圖1a的機(jī)翼在翼梢裝置繞歐拉軸線向地面構(gòu)型旋轉(zhuǎn)時(shí)的立體圖、平面圖和正視圖；

圖3是示出了為實(shí)現(xiàn)圖2a至圖2c中的固定翼和翼梢裝置所進(jìn)行的步驟的流程圖；

圖4是示出了歐拉軸線的角度與翼梢裝置的隨后運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系的圖表；

圖5a和圖5b分別示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的客機(jī)上的機(jī)翼的平面圖和立體圖；以及

圖6a和圖6b分別示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的客機(jī)上的機(jī)翼的平面圖和立體圖。

具體實(shí)施方式

圖1a為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的飛行器2(參見圖1b)上的固定翼1和翼梢裝置3的立體圖。在第一實(shí)施方式中，翼梢裝置3呈平的翼梢延伸部的形式，但本發(fā)明還能夠應(yīng)用于其他類型的翼梢裝置(比如小翼)以及其他的可折疊空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)本身。

翼梢裝置3能夠在飛行構(gòu)型(圖1a)與地面構(gòu)型(圖2a至圖2c)之間移動(dòng)。在飛行構(gòu)型中，翼梢裝置3的前緣5’和后緣7’是固定翼1的前緣5和后緣7的延續(xù)部分。此外，翼梢裝置3的上表面和下表面是固定翼1的上表面和下表面的延續(xù)部分。因此，從固定翼1至翼梢裝置3存在平滑過渡。圖1a中的機(jī)翼蒙皮以虛線示出以使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)比如翼梁4是可見的。

翼梢裝置3置于飛行構(gòu)型中以用于飛行。因此，在飛行構(gòu)型中，翼梢裝置3增大了飛行器的跨度(從而提供有益的空氣動(dòng)力學(xué)效果，例如，減小誘導(dǎo)阻力的分量以及增大升力)。原理上，將期望的是始終保持該較大跨度并且僅具有較大的固定翼。然而，最大的飛行器跨度實(shí)際上受到對(duì)在機(jī)場(chǎng)各處進(jìn)行操縱時(shí)所要求的各種間距(例如，登機(jī)口和滑行道安全使用所需的跨度和/或離地凈高)進(jìn)行管理的機(jī)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則的限制。因此，在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，翼梢裝置3能夠移動(dòng)至地面構(gòu)型以在地面上使用。

在地面構(gòu)型(圖2a至圖2c)中，翼梢裝置3從上述飛行構(gòu)型折疊成使得翼梢裝置3通過向下掃掠過弧形軌跡而向后(向尾部)旋轉(zhuǎn)。圖2a是示出了處于地面構(gòu)型的翼梢裝置3的立體圖，圖2b是示出了處于地面構(gòu)型的翼梢裝置3的平面圖，并且圖2c是示出了處于地面構(gòu)型的翼梢裝置3的正視圖。如特別地從圖2b將明顯的，通過使翼梢裝置3以此方式折疊，飛行器2的跨度被減小。因此，當(dāng)翼梢裝置3處于地面構(gòu)型時(shí)，飛行器2遵從上述的機(jī)場(chǎng)間距等。

改變飛行器的跨度是本身已知的。在已提出的一些設(shè)計(jì)中，飛行器設(shè)置有在地面上可以被折疊以(與當(dāng)飛行器構(gòu)造成用于飛行時(shí)相比)減小飛行器的跨度的機(jī)翼。然而，這些裝置(這些裝置的示例為Grumman Avenger飛行器上的折疊機(jī)翼)的缺點(diǎn)在于這些裝置可能需要移動(dòng)一系列的二級(jí)結(jié)構(gòu)以避免機(jī)翼的內(nèi)部分與外部分之間的碰撞。折疊機(jī)翼設(shè)計(jì)中的另一缺點(diǎn)更普遍地在于機(jī)翼在機(jī)翼的固定部分與折疊部分之間的接合部附近往往具有受限的容積。為了將主要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如，翼肋、翼梁或其他支承結(jié)構(gòu))和/或飛行器系統(tǒng)(例如，致動(dòng)器)容置在機(jī)翼內(nèi)，必須對(duì)機(jī)翼的內(nèi)部布局進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，局部地增大固定翼與翼梢裝置之間的接合部附近的機(jī)翼容積以及/或者明顯地約束接合部的可能位置。

第一實(shí)施方式尋求解決這些問題。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，已利用圖3中示出的過程設(shè)計(jì)了飛行器的固定翼1和翼梢3。

參照?qǐng)D1a至圖3中的所有附圖，該過程從設(shè)計(jì)者選擇翼梢裝置3在處于地面構(gòu)型(圖2a、圖2b、圖2c)時(shí)的優(yōu)選的最終位置開始。這是第一設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在該實(shí)施方式中，期望翼梢裝置以向下的弧形軌跡向后旋轉(zhuǎn)(但在其他實(shí)施方式中，可以期望不同的位置/運(yùn)動(dòng)，比如翼梢裝置以向上的弧形軌跡向前旋轉(zhuǎn))。

接著，設(shè)計(jì)者選擇歐拉旋轉(zhuǎn)軸線11的位置和取向，翼梢裝置3將需要繞該歐拉旋轉(zhuǎn)軸線11從飛行構(gòu)型旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)在地面構(gòu)型中所需的位置。在該第一實(shí)施方式中，歐拉軸線11與機(jī)翼的平面成復(fù)合角以使得軸線11延伸出固定翼(圖1a中最清楚地示出)的平面。歐拉軸線是如下軸線，可以關(guān)于該軸線對(duì)翼梢裝置在單次旋轉(zhuǎn)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述。在第一實(shí)施方式中，歐拉軸線由旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(未示出)的軸實(shí)體地限定，但在其他實(shí)施方式中，歐拉軸線可以為虛擬軸線，可以關(guān)于該虛擬軸線對(duì)翼梢裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行表示。

接著，設(shè)計(jì)者例如利用CAD軟件包確定將固定翼1與翼梢裝置3分開的切割面13。該切割面13為與歐拉軸線垂直地延伸的將固定翼1與翼梢裝置3理論上分開的面。由于切割面13與歐拉軸線11垂直，因此切割面13確保了固定翼與翼梢裝置在翼梢裝置在飛行構(gòu)型與地面構(gòu)型之間旋轉(zhuǎn)期間并不發(fā)生碰撞。

在設(shè)計(jì)過程的初始步驟中，切割面可以使得該切割面不會(huì)干涉機(jī)翼內(nèi)的飛行器結(jié)構(gòu)或飛行器系統(tǒng)(未示出)。因此，設(shè)計(jì)者反復(fù)進(jìn)行上述步驟，直到得到避免這種干涉或者至少使這種干涉最小化的切割面13為止。結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的干涉的最小化是第二設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

圖1a至圖2c示出了之后制造可折疊機(jī)翼的最終設(shè)計(jì)。在該最終設(shè)計(jì)中，歐拉軸線定向成與全部三個(gè)相互正交的方向(豎向的Z、翼弦方向的X以及翼展方向的Y)都成一定角度。當(dāng)設(shè)計(jì)過程完成時(shí)，歐拉軸線11與豎向方向Z成15度的角度并且與機(jī)翼的前緣成45度的角度。因此，在絕對(duì)參考面中，歐拉軸線與翼展方向Y成45度+局部掠角的角度。翼弦方向X從該歐拉軸線偏移的角度為90度。將理解的是，相對(duì)于翼展方向和翼弦方向的角度基于在XY平面中的投影進(jìn)行測(cè)量。

因此，本發(fā)明的實(shí)施方式有利于下述可折疊機(jī)翼的設(shè)計(jì)，該可折疊機(jī)翼消除了對(duì)用以防止碰撞的復(fù)雜的二級(jí)運(yùn)動(dòng)的需求。此外，通過對(duì)歐拉旋轉(zhuǎn)軸線和切割面進(jìn)行反復(fù)修改，設(shè)計(jì)者可以實(shí)現(xiàn)選定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，例如，得到處于地面構(gòu)型的翼梢裝置的特定位置、對(duì)機(jī)翼與翼梢裝置之間的接合部附近的機(jī)翼容積的用途進(jìn)行優(yōu)化以及使機(jī)翼中的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)之間的干涉最小化。因此，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)可折疊機(jī)翼時(shí)具有較大的自由度和靈活性。

圖1a至圖2c示出了飛行器的左舷側(cè)機(jī)翼1。右舷側(cè)機(jī)翼同樣在其梢部處具有翼梢裝置。設(shè)計(jì)者大體上利用與上文所描述的相同的過程來確定固定翼與翼梢之間的切割面。

在替代性實(shí)施方式(未示出)中，處于地面構(gòu)型的左舷翼梢裝置向后旋轉(zhuǎn)，掃過向下的弧形軌跡，但對(duì)于右舷機(jī)翼而言，翼梢裝置向前旋轉(zhuǎn)，掃過向上的弧形軌跡。因此，歐拉軸線和切割面在相反的兩個(gè)機(jī)翼上基本上是不同的。這種布置使翼梢裝置能夠沿相反方向反向地旋轉(zhuǎn)，使得飛行器可以定制成適于飛行器的每一側(cè)的特定情況(例如，允許更適當(dāng)?shù)亟咏粋?cè)的貨物門以及更適當(dāng)?shù)亟咏硪粋?cè)的補(bǔ)充燃料聯(lián)接件)。在其他實(shí)施方式中，翼梢裝置當(dāng)然可以布置成沿相同方向旋轉(zhuǎn)至大體上相同的地面構(gòu)型。

將理解的是，通過給歐拉軸線以特定的方式定向，翼梢裝置的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可以被改變。圖4是示出了歐拉軸線的角度與翼梢裝置的后續(xù)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系的圖表。該圖表表示旋轉(zhuǎn)軸線11的平面圖，其中，用中央中的圓點(diǎn)表示豎向軸線。將旋轉(zhuǎn)軸線的基線視為固定的，使軸線從該點(diǎn)樞轉(zhuǎn)到四個(gè)象限中的每個(gè)象限中導(dǎo)致機(jī)翼如圖中所描述的那樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。作為示例，在圖1a至圖2c的第一實(shí)施方式中，軸線向尾部且向外側(cè)傾斜，使得運(yùn)動(dòng)是右下象限中示出的運(yùn)動(dòng)。

圖5a至圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式設(shè)計(jì)的固定翼和翼梢裝置。本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的與本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的特征類似的特征用與第一實(shí)施方式中相同的附圖標(biāo)記示出，但添加了前綴‘1’(或在適當(dāng)?shù)那闆r下添加前綴‘10’)。

第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式除切割面113與翼弦成不同角度以外是相同的；切割面113在從后緣向前緣移動(dòng)時(shí)向內(nèi)側(cè)延伸(與切割面向外側(cè)延伸的圖1a相反)。該切割面還與豎向成不同角度，即，切割面在機(jī)翼下表面上比在上表面上更靠?jī)?nèi)側(cè)(與切割面在下表面上比在上表面上更靠外側(cè)的圖1a相反)。因此，歐拉軸線111與豎向以及翼展方向和翼弦方向成對(duì)應(yīng)的不同角度，從而導(dǎo)致從下部切割固定翼103的平的切割表面113。參照?qǐng)D4，這意味著運(yùn)動(dòng)是右上象限中所描述的形式，而非如同第一實(shí)施方式的右下象限中所描述的形式。

由于第二實(shí)施方式導(dǎo)致翼梢裝置103以向上的弧形軌跡向前旋轉(zhuǎn)，因此第二實(shí)施方式可以有利于地面服務(wù)車輛的接近。此外，第二實(shí)施方式可以被認(rèn)為是有利的，原因在于翼梢裝置在飛行器向前移動(dòng)時(shí)將在氣動(dòng)力的作用下自然地被推動(dòng)到飛行構(gòu)型中(這在翼梢裝置103未被正確地鎖定于飛行構(gòu)型中的不太可能事件中將是有用的)。

圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式設(shè)計(jì)的固定翼和翼梢裝置。本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的與本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的特征類似的特征用與第一實(shí)施方式中相同的附圖標(biāo)記示出，但添加了前綴‘2’(或在適當(dāng)?shù)那闆r下添加前綴‘20’)。第三實(shí)施方式與第一實(shí)施方式除翼梢裝置203布置成繞軸線211進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)使得在地面構(gòu)型中翼梢裝置203位于固定翼201上方以外是相同的。這可以在改進(jìn)服務(wù)車輛接近方面有優(yōu)勢(shì)。這還可能意味著在地面構(gòu)型中施加至翼盒的扭轉(zhuǎn)載荷較小，原因在于翼梢裝置的重量在翼盒的上方，而非在翼盒的一側(cè)(如同第一實(shí)施方式那樣)。

盡管已參照特定實(shí)施方式描述并示出了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明還適用于本文中沒有具體說明的許多不同變型。作為示例，外區(qū)域不一定需要是翼梢裝置；空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)不一定會(huì)是機(jī)翼并且例如可以是水平尾翼的一部分或者是控制表面；飛行器不一定需要是客機(jī)并且例如可以是UAV。

如果在前面的描述中提到了具有已知的、明顯的或可預(yù)知的等同物的整體或元件，則這些等同物如同單獨(dú)闡述那樣結(jié)合在本文中。應(yīng)當(dāng)參照權(quán)利要求來確定本發(fā)明的真實(shí)范圍，該范圍應(yīng)當(dāng)解釋為包括任何這樣的等同物。讀者還將理解的是，本發(fā)明的被描述為優(yōu)選的、有利的、方便等的整體或特征是可選的并且不限制獨(dú)立權(quán)利要求的范圍。此外，將理解的是，盡管這些可選的整體或特征在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中具有可能的益處，但是這些可選的整體或特征在其他實(shí)施方式中可能并非是理想的，并且因此，在其他實(shí)施方式中可以被省去。