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申请/专利权人：北京航空航天大学;中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院

摘要：本发明公开一种顺气流大偏度后缘襟翼运动形式，设计后缘铰链襟翼的空间机构包括扰流板、后梁和襟翼，内侧铰链机构与外侧铰链机构，并对后缘铰链襟翼的空间机构后缘铰链襟翼的空间机构进行求解，求解过程需要输入襟翼的三种位置，即巡航、起飞、着陆三个卡位，三个卡位通常为气动优化的结果，便可得到襟翼三卡位运动的刚体位移变换矩阵[Dq]、[Dz]，再通过后梁位置以及设计参数确定内侧铰链点和外侧铰链点的坐标，最终设计出同时满足三卡位的后缘铰链襟翼的空间机构。

主权项：1.一种顺气流大偏度后缘襟翼运动形式设计方法，其特征在于：所涉及的后缘铰链襟翼空间机构包括机翼后梁、襟翼、内侧铰链机构与外侧铰链机构；其中，内侧铰链机构包含内侧杆A3、内侧杆B、内侧杆C与内侧杆D；内侧杆A前端与机翼后梁间通过柱铰A铰接，令铰接点为铰接点a内；内侧杆A后端通过柱铰B与内侧杆B前端间铰接，令铰接点为铰接点b内；内侧杆B后端通过球铰A与襟翼前缘铰接，令铰接点为铰接点c内；内侧杆C与内侧杆D前端分别通过球铰B与球铰C在襟翼底部前后方铰接点d内与e内处铰接；内侧杆C与内侧杆D末端分别通过球铰D与襟翼下方两个铰接位置铰接，在运动学求解上将这两个铰接位置视为一个铰接点f内，即在运动学求解上可表示为内侧杆C与内侧杆D末端分别通过球铰D与襟翼下方的铰接点f内铰接；外侧机构包含外侧杆A、外侧杆B、外侧杆C与外侧杆D；其中，外侧杆A前端与机翼后梁间通过柱铰C铰接，令铰接点为铰接点a外；外侧杆A后端与外侧杆B前端间通过球铰E铰接，令铰接点为铰接点b外；外侧杆B后端通过球铰F与襟翼前缘铰接，令铰接点为铰接点c外；外侧杆C与外侧杆D前端分别通过球铰G、球铰H在襟翼底部前后方铰接点d外与e外处铰接；外侧杆C与外侧杆D末端分别通过球铰I与襟翼方两个铰接位置铰接，在运动学求解上，表示为外侧杆C与外侧杆D末端分别通过球铰I与襟翼下方的铰接点f外铰接；对后缘铰链襟翼空间机构进行求解，得到各个铰链点坐标，具体步骤如下：A、将后缘铰链襟翼空间机构分解为外侧驱动机构、内侧驱动机构、支撑机构三部分；其中，外侧驱动机构包括外侧杆A、外侧杆B；内侧驱动机构包括内侧杆A、内侧杆B；支撑机构包括内侧支撑机构与外侧支撑机构，内侧支撑机构包括内侧杆C、内侧杆D；外侧支撑机构包括外侧杆C与外侧杆D；并对后缘襟翼空间机构进行简化，将球铰B与球铰C合并为一个等效柱铰A；球铰G与球铰H合并为等效柱铰B；同时将外侧杆C与外侧杆D视为一根与等效柱铰B以及铰接点f外连接的连杆A；将内侧杆C与内侧杆D视为一根与等效柱铰A以及铰接点f内连接的连杆B；B、由气动设计给定的襟翼的气动位置，即巡航、起飞、着陆时的空间位置，作为求解方法的输入，通过襟翼上不共面的四个点，可以求出两个数值位移矩阵[Dq]和[Dz]；C、求解外侧驱动机构参数，其中已知量包括：a、铰接点a外的坐标b、铰接点c外的巡航位置坐标c、铰接点c外的起飞位置坐标d、铰接点c外的着陆位置坐标e、外侧杆A的巡航位置偏角θ4；f、外侧杆A的着陆位置偏角θ6；约束条件为：外侧杆B在巡航、起飞、着陆状态下的长度L8＝L8q＝L8z；求解外侧杆A在巡航、起飞、着陆状态下的长度L7、L7q、L7z，L7＝L7q＝L7z；以及外侧杆A的起飞位置偏角θ5，铰接点b外的巡航、起飞、着陆位置b外、b外q，b外z；通过构建非线性方程组得到： 在求出L7与θ5后，求解铰接点b外的巡航、起飞、着陆位置b外、b外q，b外z；根据极坐标的表达方式，b外的X坐标为L7cosθ4，Y坐标为L7sinθ4；b外q的X坐标为L7qcosθ5，Y坐标为L7qsinθ5；b外z的X坐标为L7zcosθ6，Y坐标为L7zsinθ6；步骤3：求解对外侧驱动机构参数，其中已知量包括：a、铰接点a内的坐标b、铰接点c内的巡航位置坐标c、铰接点c内的起飞位置坐标d、铰接点c内的着陆位置坐标e、向量在机构平面内的投影与水平线的夹角θm；i为柱铰B轴线上的一点；约束条件为：内侧杆B在巡航、起飞、着陆状态下的长度L8＝L8q＝L8z；柱铰B轴线上的一点i到铰接点a内的距离Lm保持不变；求解内侧杆A在巡航、起飞、着陆状态下的长度，三种状态下长度相等；内侧杆A的起飞位置偏角θ2，铰接点b内的巡航、起飞、着陆位置b内、b内q，b内z；区别于外侧驱动机构参数求解，内侧驱动机构参数求解还包括Lm以及点i到内侧杆A运动平面的距离Zm，以及点i坐标求解方法为： 通过上述求得Lm以及Zm，进一步即可求得点i坐标为Lmcosθm，Lmsinθm，Zm；步骤4：求解两侧支撑机构参数，其中已知量包括：a、内侧支撑机构已知量：等效柱铰A的巡航、起飞、着陆位置；铰接点f内的Z轴坐标约束条件：连杆A巡航、起飞、着陆位置长度相等；求解f内的X、Y轴坐标和以及等效柱铰A轴线上的一点j的坐标求解方法为：设等效柱铰A巡航位置指向起飞位置的向量为u1x,u1y,u1z，等效柱铰A巡航位置指向着陆位置的向量为u2x,u2y,u2z，等效柱铰A巡航位置和起飞位置连线的中点坐标为mid1x,mid1y,mid1z，等效柱铰A巡航位置与着陆位置连线的中点坐标为mid2x,mid2y,mid2z，建立如下方程组，求解和 以铰接点f内为原点建立球面坐标系，等效柱铰A的处于巡航、起飞、着陆三个位置时，其轴线上的一点j分别为点j、点jq、点jz在同一个球面上，因此可以用未知角度α1、α2、α3、β1、β2、β3以及未知半径r共7个未知数可分别表示点j、jq、jz：点j：rcosα1cosβ1,rcosα1sinβ1,rsinβ1点jq：rcosα2cosβ2,rcosα2sinβ2,rsinβ2点jz：rcosα3cosβ3,rcosα3sinβ3,rsinβ3由于点j与襟翼间的距离在运动过程中保持固定不变，因此也满足位移矩阵[Dq]和[Dz]的约束，即：[XjqYjqZjq1]T＝[Dq][XjYjZj1]T[XjzYjzZjz1]T＝[Dz][XjYjZj1]T共6个方程，给定r的值，小于连杆B的长度，即可求解出点j的所有坐标；b、外侧支撑机构已知量：等效柱铰B的巡航、起飞、着陆位置；铰接点f内的Z坐标约束条件：连杆B巡航、起飞、着陆位置长度相等；求解f外的X、Y轴坐标和以及等效柱铰B轴线上的一点k的坐标；求解方法与内侧支撑机构求解方法相同。

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