用于飞行器的加热前缘结构、缝翼、机翼以及飞行器的制作方法

1.本发明涉及一种用于飞行器的加热前缘结构，尤其是用于前缘结构的防冰。本发明的其他方面涉及一种包括这种前缘结构的缝翼、一种包括这种前缘结构或缝翼的机翼、以及一种包括这种前缘结构、缝翼或机翼的飞行器。

背景技术：

2.前缘结构包括前缘面板和加热器装置。前缘面板沿翼展方向延伸并在翼弦方向上以围绕翼展方向弯曲的方式延伸并包括前缘点，该前缘点可以是前缘面板的最前点和/或驻点。前缘面板具有被配置为与环境流接触的空气动力学外表面，以及与该外表面相反并面向该前缘结构内部的内表面。前缘面板优选地由金属材料制成，比如铝、钢或钛，但也可以由其他材料形成，比如纤维增强塑料材料。加热器装置(优选地以加热器垫、加热器层或加热器面板形式的电热加热器装置)安装至前缘面板的内表面的方式为，使得其覆盖内表面的至少部分(优选地必需的部分)，用于加热(优选地受控加热)前缘面板以保护该前缘面板不结冰。
3.类似的前缘结构在本领域中是已知的。一些已知的前缘结构具有呈电热加热器层形式的加热器装置，该电热加热器层集成在该前缘面板的结构中或固定地附接到该前缘面板的内表面。然而，这种前缘结构在需要更换加热器层的情况下(例如在维护期间)需要更换整个前缘面板。其他已知的前缘结构具有呈电热加热器面板形式的加热器装置，该电热加热器面板以可拆卸的方式安装到前缘面板的外表面。这种前缘结构允许容易地更换加热器面板而无需更换整个前缘面板。然而，由于加热器面板在外部，所以它必须被设计为具有与前缘面板类似的冲击容限，这使得它变的沉重、复杂且昂贵。

技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是提供一种简单、轻质且成本高效的前缘结构，该前缘结构能够实现简单、快速和高效的维护。
5.此目的得以实现是在于，本发明提供了一种用于飞行器的加热前缘结构，该前缘结构包括：前缘面板，该前缘面板具有被配置为与环境流接触的外表面以及与该外表面相反的内表面，以及加热器装置，该加热器装置安装到该前缘面板的内表面用于加热该前缘面板，该加热器装置以可拆卸且优选地以可互换或更换的方式(优选地通过无损可拆卸连接、比如可释放的安装)安装至前缘面板的内表面。以这种方式，可以在维护期间以非常快速且简单的方式移除和更换加热器装置而无需更换整个前缘面板。仅仅是可能需要卸除前缘面板或一些其他结构(比如下面板、背板或盖)，以使该加热器装置可触及以供拆卸。这在很大程度上简化了维护并降低了成本。同时，由于加热器装置被布置在前缘面板的内表面，所以加热器装置不需要被设计成用于高冲击载荷、例如由于鸟撞，这使得前缘结构轻质且成本高效。
6.根据优选实施例，加热器装置形成为加热器垫。该加热器垫优选地具有薄的空中
形式以覆盖前缘面板的内表面的大部分区域并尽可能占据很小的空间。进一步地，该加热器垫优选地是柔性的以避免在前缘面板上受到较小冲击时分层。
7.根据另一个优选实施例，该加热器装置通过紧固件布置安装到前缘面板的内表面，该紧固件布置包括至少一个离散的可释放的紧固件。通过这种紧固件布置，可以快速、容易且可靠地附接和拆卸加热器装置。
8.特别地，优选的是，紧固件布置包括沿前缘面板的内表面彼此间隔开的多个离散的可释放的紧固件。通过使用多个分散式的紧固件，可以实现加热器装置连续且可靠的附接。
9.根据优选实施例，至少一个紧固件优选地通过粘合剂附接到前缘面板的内表面并接合该加热器装置、尤其是该加热器装置处的对应部分、包括安装到该加热器装置的对应紧固件部分。通过这种方式，提供一种简单且可靠的附接。
10.特别地，优选的是，该至少一个紧固件形成为卡扣连接器，该卡扣连接器可以通过该紧固件或该加热器装置的弹性变形而与该加热器装置接合和脱离接合。这种卡扣连接器可以提供快速且可靠的连接。
11.附加地或替代地，优选的是，该至少一个紧固件包括销，该销从前缘面板的内表面延伸并接合该加热器装置中的孔。通过这种方式，提供了简单且可靠的连接。
12.特别地优选的是，该孔形成为通孔，该通孔优选地延伸穿过该加热器装置(优选地穿过该加热器垫)、从面向该前缘面板的内表面的外侧到相反的内侧。优选地，该销在其自由端处设置有固位器装置以将该销固位并固定在孔中。该固位器装置可以与该销一体地形成或者可以固定地或可移除地安装至销。在接合状态下，该销延伸穿过孔，使得其带有固位器装置的自由端突出在孔外，优选地在该加热器装置的内侧，并且该固位器装置将销固定在孔中，优选地使得该固位器装置形成对该加热器装置的内侧的反向支承。通过这种方式，提供了简单且可靠的连接。
13.进一步优选的是，该固位器装置包括在销的自由端处形成的扩径头。该头可以与销一体地形成或可以固定地或可移除地安装至销。进一步地，该头可以直接或间接地搁置在加热器装置的内侧。该孔的直径可以大于、等于或小于该头的直径，其中孔周围的材料可以是柔性的或可拉伸的。通过这种头形成非常简单且可靠的反向支承。作为该头的替代方案，该固位器装置可以包括例如拧在该销自由端上的螺母，或者插入该销中的十字孔或径向孔中的插销。
14.还优选的是，该固位器装置进一步包括可移除的固位器元件，该固位器元件围绕该销布置在加热器装置的内侧与头之间，优选地使得该固位器元件形成对该加热器装置的内侧的反向支承并且该头形成对固位器元件的反向支承。优选地，该固位器元件形成为弹性环，通过拉伸该环并因此扩大环的直径可以将弹性环拉过该头。该固位器元件也可以形成为具有径向槽的开口环，该径向槽的直径至少与该头下方的销的直径一样大，以便该环滑到该头下方的销上。替代地，该固位器元件也可以形成为开槽板或夹子。通过这种可移除的固位器元件，该加热器元件可以容易、快速且可靠地固定在销处，而无需该加热器装置的材料是柔性的。
15.根据优选实施例，该至少一个紧固件包括基座构件、优选地基板，该基座构件通过粘合剂附接到该前缘面板的内表面并固持该销、尤其是与该销一体地形成或安装至该销。
该基座构件优选地由具有高热导率的材料(比如金属)形成，使得来自该加热器装置的热量可以在基座构件的区域中尽可能不受阻碍地传递到该前缘面板。这种基座构件能够将销可靠地粘合连接至该前缘面板。
16.根据进一步的优选实施例，该加热器装置通过粘合剂层附加地附接到该前缘面板的内表面，该粘合剂层优选地形成在该前缘面板的内表面与该加热器装置的外侧之间。优选地，该粘合剂层是柔性的以避免在受到较小冲击时分层。进一步地，该粘合剂层优选地具有高热导率，优选地高于0.2w/m*k、进一步优选地高于0.5w/m*k，以高效且尽可能不受阻碍的方式将热量从该加热器装置传递到该前缘面板。该粘合剂层优选地还具有相对低的粘合强度，优选地低于0.4n/mm(以n为单位的力/以mm为单位的加热器装置的宽度)，以允许该加热器装置容易拆卸、理想地以无损的方式。特别地，该粘合剂层的化学组成被适配成使得它允许加热器装置在很小的力下(优选地在低于0.4n/mm的范围内)从前缘面板剥离。为了能够用手或者简单的工具(比如锉柄)来抓握该加热器装置，可以优选地沿该加热器装置的边缘设置一个或多个凸片。在远离该前缘面板的方向拉动这些凸片将引起预期的剥离。这种剥离载荷在正常的飞行器运行中不会发生。然而，粘合接头的剥离强度通常远高于0.4n/mm，即使在不可预测的情况下(比如机械冲击、制造偏差或表面杂质)也能提供足够可靠的粘结。因此，优选地形成为具有温度依赖性的粘合剂层。特别地，该粘合剂层的形成的方式为使得其维持正常飞行器运行的载荷谱，但在高于运行温度窗口的较高温度下、例如高于100℃(可能在维护期间移除该加热器装置时采用)，该粘合剂层变得足够弱以便用手或其他工具在低于0.4n/mm的剥离力下将该加热器装置从前缘面板上剥离。通过该粘合剂层对加热器装置的附加附接，在该加热器装置与该前缘面板之间形成连续连接并通过传导实现连续热传递。
17.根据另一个优选实施例，该前缘结构包括与前缘面板和附接至前缘面板的加热器装置相对的下面板或背板。该下面板或背板具有优选地由可移除盖封闭的出入开口。将该盖移除允许通过该出入开口出入该前缘结构的内部，并因此到达该前缘面板的具有附接的加热器装置的内表面，从而在维护期间可以容易地移除和更换该加热器装置，而无需拆卸整个下面板。
18.本发明的另一个方面涉及一种用于飞行器机翼的缝翼。该缝翼包括根据任一前述实施例的前缘结构。上述结合前缘结构所述的特征和效果也适用于缝翼。
19.本发明的另一个方面涉及一种用于飞行器的机翼。该机翼包括根据任一前述实施例的前缘结构，该前缘结构可以被布置在例如主机翼的前缘处，和/或包括根据任一前述实施例的缝翼。替代地，前缘结构可以被布置在例如垂直尾翼或水平尾翼处。上述结合前缘结构和缝翼所述的特征和效果也适用于机翼。
20.本发明的另一个方面涉及一种飞行器，该飞行器包括根据任一前述实施例的前缘结构，和/或包括根据任一前述实施例的缝翼，和/或包括根据任一前述实施例的机翼。上述结合前缘结构、缝翼和机翼所述的特征和效果也适用于飞行器。
附图说明
21.以下，通过附图对本发明的优选实施例进行更详细的描述。附图说明
22.图1根据本发明的飞行器的立体图，
23.图2根据本发明的第一实施例作为缝翼的一部分的前缘结构的示意性截面视图，
24.图3图2所示的前缘结构的紧固件的详细截面视图，
25.图4从图2的加热器装置从内侧看的立体孤立视图，以及
26.图5根据本发明的第二实施例在下面板中具有出入开口的前缘结构的示意性截面视图。
具体实施方式
27.在图1中示出了根据本发明的实施例的飞行器1。飞行器1包括机身3、机翼9、垂直尾翼5和水平尾翼7。机翼9包括主机翼11和安装到主机翼11上的缝翼13，该缝翼可在缩回位置与伸展位置之间移动。缝翼13在图2中以孤立形式示出并且包括根据本发明的前缘结构15。
28.前缘结构15包括前缘面板17和加热器装置19。前缘面板17沿翼展方向21延伸并在翼弦方向23上以围绕翼展方向21弯曲的方式延伸，并包括前缘点25。前缘面板17具有配置为与环境流28接触的外表面27，以及与外表面27相反并面向前缘结构15内部30的内表面29。前缘面板17由金属材料制成，在本实施例中使用铝、钢或钛。在本实施例中以电热加热器垫形式的加热器装置19安装至前缘面板17的内表面29，其方式为使该加热器装置覆盖内表面29用于受控加热前缘面板17以保护前缘面板17不结冰。加热器装置19通过无损可拆卸连接以可拆卸且可更换的方式安装至前缘面板17的内表面29。
29.加热器装置19通过紧固件布置31安装到前缘面板17的内表面29，该紧固件布置包括沿前缘面板17的内表面29彼此隔开的多个离散的可释放的紧固件33，如图2和图4所示。示例性紧固件33在图3中详细示出。
30.如图3中可见，紧固件33通过粘合剂附接到前缘面板17的内表面29并接合加热器装置19。紧固件33包括销35，该销从前缘面板17的内表面29延伸并接合加热器装置19中的孔37。孔37形成为通孔，该通孔延伸穿过加热器装置19、从面向前缘面板17的内表面29的外侧39到相反的内侧41。销35在其自由端44设置有固位器装置43以将销35固位并固定在孔37中。固位器装置43包括在销的自由端44形成的扩径头45。头45与销35一体地形成。在接合状态下，销35延伸穿过孔37，使得其带有固位器装置43的自由端44在加热器装置19的内侧41突出在孔37外，并且固位器装置43将销35固定在孔37中。
31.固位器装置43进一步包括可移除的固位器元件47，该固位器元件可围绕销35布置在加热器装置19的内侧41与头45之间，使得固位器元件47形成对加热器装置19的内侧41的反向支承以及头45形成对固位器元件47的反向支承。固位器元件47形成为弹性环，通过拉伸该环并因此扩大环的直径可以将弹性环拉过头45。
32.至少一个紧固件33包括呈基板形式的基座构件51，该基座构件通过粘合剂附接到前缘面板17的内表面41并固持销35，在本实施例中与销35一体地形成。基座构件51优选地由之间具有高热导率的金属材料形成，使得来自加热器装置19的热量能够在基座构件51的区域中尽可能不受阻碍地传递到前缘面板17。
33.加热器装置19通过粘合剂层53附加地附接到前缘面板17的内表面29，该粘合剂层形成在前缘面板17的内表面29与加热器装置19的外侧39之间。粘合剂层53是柔性的以避免在受到较小冲击时分层。进一步地，粘合剂层53具有高于0.5w/m*k的高热导率，并且具有低
于0.4n/mm的相对低的粘合强度。粘合剂层53的化学组成被适配成具有机械性能，使得它允许加热器装置19在很小的力下(优选地低于0.4n/mm的范围内)从前缘面板17剥离。如图4所示，为了能够用手或者简单的工具抓握加热器装置19，沿加热器装置19的边缘分布有多个凸片55。进一步地，粘合剂层53形成为具有温度依赖性，其中它能维持飞行器正常运行的载荷谱，但在高于飞行器1的运行温度窗口的较高温度下、例如高于100℃(这可能在维护期间移除加热器装置19时施加)，粘合剂层53变得足够弱以便用手或工具在低于0.4n/mm的剥离力下将加热器装置19从前缘面板17上剥离。
34.图5示出了前缘结构15的另一个实施例，其中与前缘面板17和附接到其上的加热器装置19相对的下面板57具有由可移除盖61封闭的出入开口59。将盖61移除允许穿过出入开口59出入前缘结构15的内部30，并因此到达前缘面板17的具有附接的加热器装置19的内表面29，从而在维护期间可以容易地移除和更换加热器装置19，而无需拆卸下整个前缘面板17或下面板57。
35.通过根据本发明如上所述的前缘结构15，可以在维护期间以非常快速且简单的方式移除和更换加热器装置19，而无需更换整个前缘面板17。仅仅是可能需要卸除前缘面板17或一些其他结构、比如下面板57或盖61，以使加热器装置19可触及以供拆卸。这在很大程度上简化了维护并降低了成本。同时，由于加热器装置19被布置在前缘面板17的内表面29，所以加热器装置19不需要被设计成用于高冲击载荷、例如由于鸟撞，这使得前缘结构15轻质且成本高效。

技术特征：

1.一种用于飞行器(1)的加热前缘结构(15)，所述前缘结构包括：前缘面板(17)，所述前缘面板具有被配置为与环境流(28)接触的外表面(27)以及与所述外表面(27)相反的内表面(29)，以及加热器装置(19)，所述加热器装置安装到所述前缘面板(17)的内表面(29)用于加热所述前缘面板(17)，其特征在于，所述加热器装置(19)以可拆卸的方式安装到所述前缘面板(17)的内表面(29)。2.根据权利要求1所述的加热前缘结构(15)，其中，所述加热器装置(19)形成为加热器垫。3.根据权利要求1或2所述的加热前缘结构(15)，其中，所述加热器装置(19)通过紧固件布置(31)安装到所述前缘面板(17)的内表面(29)，所述紧固件布置包括至少一个离散的可释放的紧固件(33)，优选地多个离散的可释放的紧固件(33)沿前缘面板(17)的内表面(29)彼此间隔开。4.根据权利要求3所述的加热前缘结构(15)，其中，所述至少一个紧固件(33)附接到所述前缘面板(17)的内表面(29)并接合加热器装置(19)。5.根据权利要求4所述的加热前缘结构(15)，其中，所述至少一个紧固件(33)形成为卡扣连接器，所述卡扣连接器能够通过所述紧固件(33)或所述加热器装置(19)的弹性变形而与所述加热器装置(19)接合和脱离接合。6.根据权利要求4或5所述的加热前缘结构(15)，其中，所述至少一个紧固件(33)包括销(35)，所述销从所述前缘面板(17)的内表面(29)延伸并接合所述加热器装置(19)中的孔(37)。7.根据权利要求6所述的加热前缘结构(15)，其中，所述孔(37)形成为通孔，其中，所述销(35)在其自由端(44)处设置有固位器装置(43)，并且其中，在接合状态下，所述销(35)延伸穿过所述孔(37)，使得其带有所述固位器装置(43)的自由端(44)突出在所述孔(37)外，并且所述固位器装置(43)将所述销(35)固定在所述孔(37)中。8.根据权利要求7所述的加热前缘结构(15)，其中，所述固位器装置(43)包括形成在所述销(35)的自由端(44)处的扩径头(45)。9.根据权利要求8所述的加热前缘结构(15)，其中，所述固位器装置(43)进一步包括可移除的固位器元件(47)，所述固位器元件可围绕所述销(35)布置在所述加热器装置(19)与所述头(45)之间。10.根据权利要求6至9中任一所述的加热前缘结构(15)，其中，所述至少一个紧固件(33)包括基座构件(51)，所述基座构件通过粘合剂附接到所述前缘面板(17)的内表面(29)并保持所述销(35)。11.根据权利要求1至10中任一所述的加热前缘结构(15)，其中，所述加热器装置(19)通过粘合剂层(53)附加地附接到所述前缘面板(17)的内表面(29)。12.根据权利要求1至11中任一所述的加热前缘结构(15)，进一步包括下面板(57)，所述下面板与所述前缘面板(17)和附接至所述前缘面板的所述加热器装置(19)相对，其中，所述下面板(57)具有由可移除盖(61)封闭的出入开口(59)以出入所述前缘结构(15)的内
部(30)。13.一种用于飞行器(1)的机翼(9)的缝翼(13)，所述缝翼包括根据权利要求1至12中任一项所述的加热前缘结构(15)。14.一种用于飞行器(1)的机翼(9)，所述机翼包括根据权利要求1至12中任一项所述的加热前缘结构(15)，和/或包括根据权利要求13所述的缝翼(13)。15.一种飞行器(1)，所述飞行器包括根据权利要求1至12中任一项所述的加热前缘结构(15)，和/或包括根据权利要求13所述的缝翼(13)，和/或包括根据权利要求14所述的机翼(9)。

技术总结

本发明公开了一种用于飞行器(1)的加热前缘结构(15)，所述前缘结构包括前缘面板(17)，所述前缘面板具有被配置为与环境流(28)接触的外表面(27)以及与所述外表面(27)相反的内表面(29)，并且包括加热器装置(19)，所述加热器装置安装到所述前缘面板(17)的内表面(29)用于加热所述前缘面板(17)，所述加热器装置(19)以可拆卸的方式安装到所述前缘面板(17)的内表面(29)。本发明还公开了包括这种加热前缘结构的缝翼、包括这种加热前缘结构或缝翼的机翼、以及包括这种加热前缘结构、缝翼或机翼的飞行器。的飞行器。的飞行器。