密封飞行器飞行面的第一部件和第二部件之间间隙的密封件

摘要

一种密封件(500)，该密封件包括密封件本体(502)，该密封件本体包括安装部、第一腿部(506)和第二腿部(508)、被弓形剪切密封部(529)分开的第一加强构件(516)和第二加强构件(516)，其中所述第一腿部(506)和所述第二腿部(508)的运动被所述第二加强构件(516)相对地抑制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行面密封件(flight surface seal)。更具体地说，本发明涉及一种位于飞行器的两个操纵面部件之间用于密封其间的可变间隙的密封件。

背景技术

在航天航空设计中，希望将飞行面的部件之间的任何间隙密封以便为经过的气流提供光滑的表面。这减小了损耗并且防止了诸如边界层分离等的不期望的流体流效应以及随后的升力损失，并且防止机翼的上表面与下表面之间的压力差的漏失。

诸如机翼、水平安定面(tail plane)、垂直安定面(fin)、起落架舱门以及操纵面(例如襟翼(flap)、缝翼(slat)、方向舵、副翼和扰流板)等的飞行器飞行面的部件，在使用中往往响应于控制输入(就操纵面而言)而有意地移动以及由于使用中所受到的热膨胀和收缩以及应力而无意地移动。

因而，部件之间的待密封的间隙的宽度根据部件的相对位置而改变。已知的密封技术利用了这样的弹性密封件，该弹性密封件安装到第一部件以密封在相邻的第二部件并且随着密封间隙变化而相对密封间隙弹性地变形。

在飞行器机翼后缘的可变曲度的襟翼之间观察到这种间隙宽度的变化。机翼与襟翼之间的间隙宽度不仅由于控制输入而改变，而且该间隙宽度也由于机翼和襟翼随着由于工作温度的变化以及受到一定范围的应力的飞行周期期间的变化而产生的热膨胀和收缩而改变。

已经提出了λ或V形密封件，在这些密封件中将襟翼容纳在λ或V形密封件的腿部中。这种密封件的一个问题是单个腿部独立地挠曲并且因而会由于很小的内部结构刚性而扩展并且变形。因此，能够观察到诸如密封件颤振的现象，其中密封件腿部中的一个腿部与在下面的襟翼分离(即，分开或脱离)。

本发明的一个目的是提供一种改进的飞行面密封件。

发明内容

根据本发明的第一方面提供了用于密封飞行器飞行面的第一部件和第二部件之间的间隙的飞行面密封件，该密封件具有密封件本体，该密封件本体包括安装部以及第一腿部和第二腿部，所述安装部用于安装到所述第一部件，所述第一腿部和所述第二腿部从所述安装部突出并且间隔开以在该第一腿部和第二腿部之间接收所述第二部件，其中，所述密封件还包括第一加强构件，该第一加强构件构造成至少部分地抑制所述第一腿部和所述第二腿部的相对运动。

根据本发明的第二方面，提供了一种飞行器飞行面密封件的制造方法，该方法包括步骤：

提供模具；

在所述模具中设置至少一个加强构件；

将密封材料引入所述模具中以至少部分地围绕所述加强构件；

使所述密封材料固化；

将所述密封件从所述模具移除。

附图说明

现在将参照附图描述示例性密封件，在附图中：

图1是飞行器的俯视图；

图2是襟翼的运动范围的沿着图1中的II-II线的的侧面剖视图；

图3是第一已知襟翼密封件的侧面剖视图；

图4a是第二已知襟翼密封件的侧面剖视图；

图4b是处于变形和非变形状态下的图4a的襟翼密封件的侧面剖视图；

图4c是图4a的襟翼密封件的侧面剖视图；

图5a是根据本发明的襟翼密封件的侧面剖视图；

图5b是图5a的襟翼密封件的一部分的侧面剖视图；

图5c是处于非变形状态下的图5a中的襟翼密封件的侧面剖视图；

图5d是处于变形状态下图5a中的襟翼密封件的侧面剖视图；

图5e是图5a中的襟翼密封件的立体图；

图5f是沿着图5e中的F-F的图5a的襟翼密封件的侧面剖视图；以及

图5g是图5a的襟翼密封件的在图5f的区域G中的部分的侧面剖视图。

具体实施方式

参见图1，飞行器100包括机身102和机翼104、106。机翼104包括位于机翼后缘下方面板后缘110处的襟翼108。襟翼108能被移动以改变机翼104的空气动力特性。

参见图2，襟翼108的前缘112被示为出处于相对于机翼后缘110的多种操作位置。襟翼108在使用中作弓形运动，并且能够看出襟翼108的前缘112与所述后缘110之间的距离变化很大(L1、L2、L3)。还应该注意的是，襟翼108的竖直位置也相对于后缘110变化，然而该变化与L1、L2、L3所描绘的水平运动相比较小。因此，襟翼108的前缘112与机翼104的后缘110之间存在可变间隙114。

出于空气动力学的原因，希望将间隙114密封。参见图3，本领域所公知的大致平面的密封件200通过紧固件202而附接到后缘110。平面密封件由弹性体密封材料构成并且在襟翼108的下表面109处与襟翼108接触。密封件200由于与襟翼108接触而轻微变形并且因而有弹性地压在表面109上。

尽管这种接触在静止时密封了间隙114，但是由于气流10所施加到襟翼上的力能够使密封件200从表面109脱离并且使密封件“颤振”。由于随后空气能够穿过间隙114因此这是不期望的。还应该注意的是，因此当襟翼108随着供密封件抵靠表面109的力的值减小(该密封件的内部结构刚性较小)而远离边缘110运动时，密封件200的效果降低。

参见图4a，示出了已知的密封件300，该密封件300包括附接装置302、第一腿部304以及第二腿部306，该第一腿部304平行于边缘110突出，该第二腿部306沿着与第一腿部相同的方向但是与第一腿部大约成45度角的角A而突出。第一腿部304抵靠襟翼108的表面109，并且第二腿部306抵靠襟翼108的前缘112。

参见图4b，示出了襟翼位置X、Y、Z。如所观察到的，在位置X和Y处，第二腿部306抵靠襟翼108的前缘112以提供辅助密封来防止气流10进入。可以注意到的是，在位置Z处未提供辅助密封。

参见图4c，腿部304、306完全独立地起作用，并且即使当第二腿部306与襟翼108的前缘112相接处时，也能观察到第一腿部304的分离与颤振。尽管第二腿部306的辅助密封效应有助于减少空气进入，但是气流10的颤振作用与瓦解引起阻滞和其它不期望的空气动力效应。

图5a示出了根据本发明的密封件500。密封件500包括由弹性材料(例如聚氨酯或硅酮)构成的弹性本体502。该本体与密封件300的形状相似，该本体包括附接部504、第一腿部506和第二腿部508、以及它们之间的中央部510。附接部504和第一腿部506是大致平面的、平行的并且通过中央部510连接。第二腿部508大致沿着与第一腿部506相同的方向以角度A从中央部510突出。密封件500由此形成兰姆达“λ”形状。

在第二腿部508的离中央部510最远的端部定位有面向第一腿部506的三个抗静摩擦肋512。所述肋512设计成提供对于襟翼的前缘的很小的接触面积以避免第二腿部508由于静态摩擦(静摩擦)而捕获在襟翼上。

密封件500还包括第一插入部514和第二插入部516。插入部514、516随着密封件逐渐变细而沿着机翼的后缘逐渐变细，以便符合机翼几何学与动力学。插入件514、516由诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)等的弹性材料构成。

第一插入件514包括附接部518、弯曲部520以及第一剪切部522。参见图5b，弯曲部是波状的并且包括半径为R1的第一弓形部和半径为R2的第二弓形部，该第二弓形部连至半径为R3的第一剪切部522。

第二插入部516包括分别位于第一腿部506与第二腿部508中第一平面部524和第二平面部526。平面部524、526由半径为R4的弓形的第二剪切部528连接。R3与R4具有相同的圆心O。因而在剪切部522、528之间的最短距离是恒定的以限定大致弓形的剪切密封部529。

参见图5c，密封件500利用如将在下文所述的固定装置530安装至所述后缘110。在如图5c中所示的密封件500的位置处，第一腿部506抵靠襟翼108的表面109并且第二腿部抵靠襟翼108的前缘112。

第二插入件516将第一腿部506和第二腿部508联接起来以使它们的运动被相对地抑制。因而，当襟翼108推动第二腿部508时，腿部506、508被沿着当观察图5c时的逆时针方向推动，并且第一腿部被推动而与表面109牢固接合。这在图5d中示出，当襟翼108移动到虚线位置处时，第一腿部506被沿方向R推动。

密封件500的刚性能够通过改变剪切部522、528之间的距离而变化。由于襟翼108支承在密封件500，因此较短的距离和/或较硬的材料将在腿部506、508与后缘110之间提供更刚性的铰链运动。

图5e示出了具有固定装置530的密封件500。图5f和图5g详细地示出了固定装置530。固定装置530包括在密封附接区域504中嵌入的垫圈532和箍圈534。箍圈534穿过第一插入部514的附接部518。

箍圈534和垫圈532包括开口536，该开口536供插入螺栓以将密封件500附接到机翼104的后缘110。应该注意的是箍圈534和垫圈532的结合厚度是密封件504的厚度的大约87％。因此，当用螺栓将箍圈534和垫圈532紧固到边缘110时，箍圈和垫圈被推到一起以便将密封件附接区域504压缩和夹紧到位。

通过提供呈密封外部的形状的密封件模具，将第一插入部514和第二插入部516定位在模具中，将液态密封材料注入到模具中以围绕插入件并且使密封材料固化，来制造密封件500。最后一旦密封材料固化就把密封件500从模具中移除。

上述实施方式的以下变型落入本发明的范围内。

密封件可以由任何合适的柔性密封材料制成。插入件可由任何适当的加强材料制成，只要该加强材料比密封材料更有刚性即可。

插入件可以包含孔以便在密封件的制造期间提高与密封材料的结合。

可以使用外部施加(例如结合的)的加强构件来替代插入件。

同样地，剪切部522、528之间的最短距离可以是可变化的以形成期望的密封性能。