[发明专利]具有折叠机构的自适应短舱扰流片装置及控制方法

说明书

本发明涉及飞机短舱扰流片技术领域，提供了一种具有折叠机构的自适应短舱扰流片装置及控制方法，所述装置包括头层短舱扰流片、中层短舱扰流片、扰流片收纳外壳及折叠驱动机构；头层短舱扰流片、中层短舱扰流片的一端绕固定转轴旋转打开或收合；打开时自上而下依次为头层短舱扰流片、中层短舱扰流片、扰流片收纳外壳，收合时头层短舱扰流片、中层短舱扰流片折叠收合在扰流片收纳外壳内；折叠驱动机构驱动头层短舱扰流片、中层短舱扰流片旋转打开或收合。本发明克服了传统短舱扰流片难以同时兼顾低高速不同气动性能需求的缺陷，采用了自适应设计思想，使用多段折叠的伸缩机构，使短舱扰流片可以适应飞机低速和高速的不同气动性能需求。

技术领域

本发明涉及飞机短舱扰流片技术领域，特别涉及一种具有折叠机构的自适应短舱扰流片装置及控制方法。

背景技术

随着四发飞机陆续停产(A380,B747)，大型宽体喷气客机的总体气动构型逐渐向双发翼吊布局收敛。采用双发翼吊常规构型的喷气式客机包括最受欢迎的空中客车A350系列飞机，波音公司的B787系列客机，也包括正在研发中的波音B777X客机和中俄联合研制的CR929大型远程宽体客机。

这样的技术趋势由多方面的原因造成的：在安全性能上，现在的民用涡扇发动机可靠性越来越来高，双发延程飞行(ETOPS)的限制也大幅放宽，欧洲航空安全局(EASA)已批准了A350-900“超过180分钟延程运行(ETOPS)”的资质，其中包括最长达370分钟的延程运行认证。这使得四发飞机在远程跨洋航线上的安全性优势已不十分明显；另外发动机的单发推力也得到了大幅提升，例如B777X装备的GE9X发动机单发推力已达61吨，单发推力的大幅提升已使双发构型可以满足大部分宽体客机的推力需求；另外在使用成本上，双发布局也有巨大的优势，相比四发构型，双发布局的燃油消耗可以大幅降低，发动机的维护成本也可以大幅降低。加上当前国际社会对民用航空碳排放限制逐渐加码，四发飞机无论在经济性和环保性上都难以匹敌双发飞机，这导致双发布局逐渐成为民用喷气式客机主流设计特征。

但是双发飞机为了达到经济性和环保性需求需要使用高涵道比，大尺寸的涡扇发动机。由于单块式下单翼布局飞机的翼下空间相对有限，大尺寸发动机短舱给飞机的气动设计带来了重大的技术挑战，尤其在飞机/发动机的集成气动设计方面。一方面，大短舱容易在大迎角下对机翼产生遮挡，造成机翼的流动分离和提前失速。此外为了保证足够的发动机离地间隙，大尺寸短舱的安装位置也需要较传统安装位置前伸和抬高，例如波音737MAX，为了集成大尺寸的LEAP-1B发动机，其短舱上表面已经接近甚至超出机翼上表面的高度，这使得飞机在纵向气动特性上出现更多的非线性特征，从而危害到了飞行的飞行安全。

为了最大程度降低短舱对机翼的气动干扰，促进低速大迎角下机翼内翼段的流动能量恢复，当前大尺寸的发动机短舱均需要搭配扰流片以抑制机翼流动分离和保证飞机纵向力矩的线性特性，但短舱扰流片会增加飞机巡航状态阻力，其设计参数，尤其是偏转角度和短舱扰流片高度上要受到巡航阻力增阻上的限制。另外，随着层流短舱气动技术的应用，其在安装位置上需要避开短舱前部区域以避免干扰短舱层流流动。可见传统短舱扰流片受到越来越多的设计约束限制，在设计上越来越难以兼顾低高速性能要求。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，针对传统短舱扰流片难以同时兼顾低高速不同气动性能需求的问题，提供了一种具有折叠机构的自适应短舱扰流片装置及控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种具有折叠机构的自适应短舱扰流片装置，包括头层短舱扰流片、中层短舱扰流片、扰流片收纳外壳及折叠驱动机构；

所述头层短舱扰流片、中层短舱扰流片的一端均能绕同一固定转轴旋转打开或收合；打开时自上而下依次为所述头层短舱扰流片、中层短舱扰流片、扰流片收纳外壳，收合时所述头层短舱扰流片、中层短舱扰流片折叠收合在所述扰流片收纳外壳内；

所述折叠驱动机构，用于驱动所述头层短舱扰流片、中层短舱扰流片的旋转打开或收合。