專利名稱：用于交通工具特別是飛行器的空氣吸入設(shè)備的制作方法
用于交通工具特別是飛行器的空氣吸入設(shè)備
本發(fā)明涉及用于交通工具特別是飛行器的空氣吸入設(shè)備，包括具有空氣吸入口的空氣通道。
已知這類空氣吸入設(shè)備在航空領(lǐng)域中廣為使用，雖然不是專門(mén)用于但是特別用于更新包含溫度敏感裝備的受限區(qū)域和/或易燃易爆型危險(xiǎn)環(huán)境中的空氣，這要求對(duì)該區(qū)域持續(xù)通風(fēng)來(lái)避免任何裝備故障或環(huán)境事故危險(xiǎn)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)艙和外部風(fēng)扇外殼以及飛行器渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)殼體之間的受限的環(huán)形區(qū)域就是這種情況，其中尤其設(shè)有大量機(jī)械和/或
電子設(shè)施。這些設(shè)施，例如FADEC (全權(quán)數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制)、輔助繼電器箱(齒輪箱)、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油儲(chǔ)槽、射流元件等，通常都圍繞外殼固定并因此位于受限區(qū)域內(nèi)，利用外部空氣通風(fēng)，其中外部空氣通過(guò)空氣吸入口進(jìn)入設(shè)備，沿發(fā)動(dòng)機(jī)艙中形成的通道流動(dòng)并在離開(kāi)通道后傳播在受限空間內(nèi)。這些設(shè)施，以及來(lái)自該區(qū)域的任何機(jī)油或其它蒸汽，利用空氣通道傳播的外部新鮮空氣通風(fēng)，幫助確保其正確運(yùn)行。
為了符合當(dāng)前的立法，其要求適合的受限空間具有合適的單位時(shí)間空氣更新量，該設(shè)備的空氣通道具有預(yù)定截面，其允許足夠的空氣流經(jīng)通道，在空氣離開(kāi)通道后，包含要求通風(fēng)的設(shè)施的受限空間內(nèi)的空氣被更新。
然而，因?yàn)檫M(jìn)入預(yù)定截面空氣通道的外部空氣量尤其取決于與飛行器速度和高度相關(guān)的參數(shù)，難以使需要冷卻的設(shè)施以及需要排出的蒸汽被最佳地通風(fēng)。
問(wèn)題是，雖然在飛行器沿地面前進(jìn)、在起飛階段或準(zhǔn)備就緒而等待從而因此處于低速時(shí)，通過(guò)上游的空氣吸入口進(jìn)入設(shè)備的預(yù)定截面通道以及在通道下游離開(kāi)的外部空氣在數(shù)量上足以對(duì)設(shè)施正確通風(fēng)，但在飛行器以最大速度和最大高度巡航飛行時(shí)，離開(kāi)設(shè)備的通道朝向需要通風(fēng)區(qū)域的空氣流速卻又遠(yuǎn)遠(yuǎn)太高。測(cè)量顯示，在這種飛行階段，通過(guò)設(shè)備的通道在受限空間內(nèi)循環(huán)的空氣的更新是平常所需的兩倍。此外，進(jìn)入受限區(qū)域內(nèi)的空氣產(chǎn)生阻力，阻力引起飛行器速度損失而因此增加所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗。
為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，文獻(xiàn)W02006/067296和WO2006/067299描述了空氣吸入設(shè)備，包括具有可控活動(dòng)元件的關(guān)閉裝置，該裝置與所述空氣通道相聯(lián)，空氣吸入設(shè)備還包括控制所述活動(dòng)元件的裝置，控制所述活動(dòng)元件的裝置可以由所述飛行器的飛行員有意致動(dòng)，或者也可以有利地自動(dòng)致動(dòng)。在后一種情況中，所述控制裝置包括可變?nèi)莘e儲(chǔ)槽一一汽缸/活塞組件、嚢、波紋管等一一其接收使飛行器前進(jìn)的流體施加在所述飛行器上的總的壓力，并且連接于所述可控活動(dòng)元件。但是，因?yàn)閴毫植坎环€(wěn)定，該系統(tǒng)不是最佳選擇。另外，這些控制裝置相對(duì)其環(huán)境有些笨重并且具有引起振動(dòng)或不穩(wěn)定現(xiàn)象的傾向，這要求整體凈皮加強(qiáng)，因此給所述空氣吸入設(shè)備施加了沉重的負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)在，為了限制飛行器燃料消耗，飛行器設(shè)計(jì)者試圖生產(chǎn)更輕質(zhì)的系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是解決這些缺點(diǎn)，并且本發(fā)明涉及空氣吸入設(shè)備，其設(shè)計(jì)允許相對(duì)于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的例如上述受限區(qū)域的最佳通風(fēng)，但受限區(qū)域也可以是飛機(jī)的照明區(qū)域或機(jī)身區(qū)域(機(jī)腹整流裝置)，或者更為廣泛來(lái)說(shuō)，交通工具中需要空氣更新的任何某種程度封閉及溫度敏感區(qū)域。
為此，根據(jù)本發(fā)明，用于交通工具特別是飛行器的空氣吸入設(shè)備包括至少一個(gè)空氣通道，空氣通道具有空氣吸入口，空氣通道排放在上游端通過(guò)所述空氣吸入口進(jìn)入所述通道的外部空氣流，所述設(shè)備包括具有可控活動(dòng)元件的關(guān)閉裝置，其與所述通道相聯(lián)，所述設(shè)備還包括控制裝置，用于控制所述可控活動(dòng)元件，以根據(jù)所述交通工具的速度來(lái)在最小截面和最大截面之間改變所述通道的截面，其中最小截面允許朝向待通風(fēng)區(qū)域的最小空氣流速，最大截面允許朝向所述區(qū)域的最
大空氣流速，其特征在于所述控制裝置由流線型表面形成，設(shè)置在所述空氣通道中，并能夠在穿過(guò)所述空氣通道的外部空氣流的作用下產(chǎn)生升力。
因此，由于升力與穿過(guò)所述通道的外部空氣流的速度(并因此與所述交通工具的速度)成比例，本發(fā)明可以獲得根據(jù)交通工具速度的自動(dòng)關(guān)閉裝置，能夠使所述關(guān)閉裝置改變所述通道的截面且根據(jù)飛行器的飛行階段改變進(jìn)入受限區(qū)域的空氣流速并因此為相關(guān)設(shè)施提供可能的最好通風(fēng)。
例如，當(dāng)飛行器巡航飛行時(shí)(處于最大速度和最大高度)，所述通道的截面可以有利地和自動(dòng)地減小，從而為設(shè)施提供適當(dāng)?shù)耐L(fēng)量，并因此限制了吸入受限區(qū)域的空氣在艙上產(chǎn)生的整體阻力水平。相反，當(dāng)飛行器沿地面運(yùn)行時(shí)或在起飛階段(低速)，通過(guò)縮回所述關(guān)閉裝置的活動(dòng)元件使通道的截面自動(dòng)打開(kāi)到最大程度，從而可以通過(guò)通道循環(huán)最大空氣量并且可以適當(dāng)?shù)貙?duì)位于受限區(qū)域內(nèi)的設(shè)施通風(fēng)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，空氣吸入設(shè)備抽吸的空氣量適應(yīng)各個(gè)飛行階段，因此使通風(fēng)對(duì)飛行器性能所造成的損失最小化。
優(yōu)選所述流線型表面由橫向于所述通道定位的輪廓件形成。這種流線型輪廓件可以包括朝向所述空氣吸入口的前緣和朝向所述受限區(qū)域的后緣。
當(dāng)然，在所述空氣通道內(nèi)，所述流線型表面被設(shè)置在使其性能最佳的位置。因此，根據(jù)各種參數(shù)包括所述空氣吸入口和所述空氣通道的形狀和尺寸，所述流線型表面可以設(shè)置在所述空氣吸入口附近，或可以替代地更深或更淺地位于所述空氣通道內(nèi)。
此外，為了能夠調(diào)節(jié)所述流線型表面的性能來(lái)適應(yīng)各種情況，優(yōu)選所述流線型表面的輪廓曲率被自動(dòng)調(diào)節(jié)，以增強(qiáng)所述控制裝置的作用。例如，所述流線型表面的后緣可以由兩種具有不同熱膨脹系數(shù)的材料制成，從而形成一種雙金屬條。這樣就可以加強(qiáng)所述流線型表面的輪廓曲率并因此在空氣流溫度下降時(shí)，也就是說(shuō)在所述飛行器增加高度時(shí)，增大由此產(chǎn)生的升力。當(dāng)飛行器巡航飛行時(shí)就可以獲得最大曲率和最大升力。
此外，所述可控活動(dòng)元件可以由彈性葉片形成，彈性葉片自發(fā)地抵靠所述空氣通道的壁，所述彈性葉片的一端固定于所述通道，所述流線型表面固定于所述彈性葉片的另一端。
這樣，當(dāng)所述彈性葉片與所述通道的壁彈性隔開(kāi)時(shí)，其中所述彈性葉片通過(guò)所述流線型表面產(chǎn)生的升力作用壓向所述通道的壁，通道的截面減小，允許朝向受限環(huán)形區(qū)域的減小的通風(fēng)空氣流，而在彈性葉片壓抵所述通道的壁時(shí)，通道的截面就會(huì)處于最大值，允許朝向所述區(qū)域的最大通風(fēng)空氣流。
當(dāng)然，這種所述通道的截面減小取決于交通工具的速度，并且可以使所述截面變?yōu)樽钚?，允許最小的通風(fēng)空氣流。優(yōu)選具有止擋件，用于標(biāo)記與所述最小截面對(duì)應(yīng)的所述彈性葉片的位置。
優(yōu)選固定于所迷通道的所述彈性葉片的那端位于所述空氣吸入口附近。
所述空氣通道可以有利地具有矩形截面，所述彈性葉片的寬度于是對(duì)應(yīng)于所述通道的所述矩形截面的寬度。
通過(guò)附圖會(huì)容易地理解本發(fā)明如何被體現(xiàn)。在這些圖中，相同的標(biāo)記代表相似的元件。


圖1示意性并且部分地繪出了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
配備有根據(jù)本發(fā)明的由A表示的空氣吸入設(shè)備。
圖2是所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沿圖i的截面n-n的端視圖，示出了需要通風(fēng)的各種設(shè)施。
圖3在縱向放大部分中示出了根據(jù)本發(fā)明的關(guān)閉裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例。
圖4是沿圖3的箭頭IV方向的視圖。
圖5，類似于圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣吸入設(shè)備的流線型表面的不同位置。
圖6A和6B示出了作為溫度函數(shù)的流線型表面輪廓的曲率變化。圖7在縱向放大部分中示出了根據(jù)本發(fā)明的關(guān)閉裝置的實(shí)施例的替代形式。
根據(jù)本發(fā)明的空氣吸入設(shè)備l由圖1的矩形A表示，設(shè)置在安裝于飛機(jī)(未示出)上的發(fā)動(dòng)機(jī)的艙2內(nèi)。如圖1和2示意性所示，艙2通常包括為發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)空氣的空氣吸入前部件3;圍繞風(fēng)扇6的外殼5的中間部件4;發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)和燃燒室以及渦輪，自此露出射流管7
的外殼及其錐體。
各種機(jī)械和/或電子設(shè)施或裝備8的零件附接于風(fēng)扇和壓縮機(jī)的外殼5，也就是說(shuō)，在艙2和發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼5之間的受限的環(huán)形區(qū)域9內(nèi)。圖2象征性繪出了能夠在區(qū)域9中發(fā)現(xiàn)的一些設(shè)施8，即FADEC 8A、輔助繼電器箱8B以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油儲(chǔ)槽8C。
該受限區(qū)域9內(nèi)的空氣通ii空氣吸入設(shè)備1被更新以保持設(shè)施8在合適的溫度范圍內(nèi)并允許其正確運(yùn)行，空氣吸入設(shè)備1位于艙2的前部件之上并為此包括空氣通道10,空氣通道10形成在艙2的前部件的結(jié)構(gòu)壁中并將外部空氣與受限區(qū)域9連通。為此，通道10上游具有空氣吸入口 11并且下游具有與所述區(qū)域9相關(guān)的擴(kuò)散器12，其通向艙的中心部件4。
空氣通道10相對(duì)于艙2的前部件的外部表面稍微傾斜并且沿下游方向朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的縱軸，以更好地沿通道IO抽吸和傳送新鮮外部空氣并隨后通過(guò)雙出口擴(kuò)散器12在環(huán)形受限區(qū)域9的兩側(cè)切向排放空氣，如圖2中的箭頭f所示。
在圖3、 5和7描繪的實(shí)施例中，設(shè)備1的通道10的整體輪廓稍微演變，也就是說(shuō)在其切向空氣吸入口 ll的下游匯聚，有些朝向擴(kuò)散器12發(fā)散并且其截面變?yōu)榫匦?。通?0由下壁14、上壁15和兩個(gè)側(cè)壁16和17界定。
根據(jù)本發(fā)明，通道10的截面通過(guò)氣動(dòng)控制的關(guān)閉裝置而可調(diào)節(jié)，關(guān)閉裝置能夠根據(jù)飛機(jī)速度調(diào)節(jié)通過(guò)通道10流向受限區(qū)域9的通風(fēng)空氣的流速。在圖3和4示出的實(shí)施例中，所述關(guān)閉裝置包括矩形彈性葉片18，其一端使用例如螺釘19固定在空氣吸入口 11附近，其寬度/稍微小于通道10的寬度L。彈性葉片18容納在所述通道10中并且自發(fā)地壓抵其下壁14。
在其內(nèi)端，即與螺釘19相對(duì)的那端，彈性葉片18通過(guò)支架21攜帶流線型輪廓件20,支架21使所述輪廓件與所述彈性葉片18隔開(kāi)。
所述流線型輪廓件20在所述通道10內(nèi)部并相對(duì)其橫向延伸。其具有指向空氣吸入口 11的前緣22、指向擴(kuò)散器12的后緣23、面向上壁15的拱背24以及面向下壁14的拱腹25。
因此，當(dāng)載有艙2的飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣流(由箭頭F表示)通過(guò)空氣吸入口 ll進(jìn)入通道lO。這樣，空氣流F產(chǎn)生施加于所述流線型輪廓件20的升力P,該升力P傾向于克服彈性葉片18的自然彈性來(lái)使該葉片移動(dòng)離開(kāi)下壁14并更加接近于上壁15。
因此，彈性葉片18用作遮擋板。
顯然，升力越大，也就是說(shuō)飛機(jī)速度越大，彈性葉片18沿關(guān)閉方向的變形就越大。
通道IO可以被彈性葉片18關(guān)閉的最大程度由止擋件26設(shè)定，止擋件26例如包括鉤，鉤穿過(guò)下壁14并能夠與下壁14背離通道10的那面配合。
因此，用于穿過(guò)通道10的空氣流F的通過(guò)截面能夠作為飛機(jī)速度的函數(shù)在最大值和最小值之間變化，其中在最大值時(shí)彈性葉片18壓抵下壁34，最小值由止擋件26確定。
圖5的實(shí)施例全面類似于圖3和4的實(shí)施例，但除了流線型輪廓件20的位置。具體來(lái)說(shuō)，在這個(gè)實(shí)施例中，所述流線型輪廓件雖然位于所述通道10內(nèi)，但面向空氣吸入口 11定位，而不是如圖3所示位于通道IO內(nèi)較深處。圖3和圖5示出了通道10內(nèi)的流線型輪廓件20的位置可以被優(yōu)化以適合空氣流F的特性并因此是空氣吸入口 11和通道10的函數(shù)。
圖6A和6B描繪了流線型輪廓件20，其后緣23包括兩個(gè)具有不同熱膨脹系數(shù)的背對(duì)背葉片23A和23B。因此，如圖6B所示，輪廓件20的曲率在外部空氣流F的溫度下降時(shí)可以增大，這樣在飛行器巡航飛行時(shí)該曲率就可以處于最大值。
圖7描繪了替代形式的實(shí)施例，其中彈性葉片18固定于上壁15，輪廓件20的拱背朝向下壁14。在該實(shí)施例中，向下關(guān)閉通道IO，而在圖3和5的實(shí)施例中向上關(guān)閉通道。
權(quán)利要求
1.用于交通工具特別是飛行器的空氣吸入設(shè)備(1)，包括至少一個(gè)空氣通道(10)，空氣通道(10)具有空氣吸入口(11)，空氣通道(10)排放在上游端通過(guò)所述空氣吸入口(11)進(jìn)入所述通道的外部空氣流(F)，所述設(shè)備包括具有可控活動(dòng)元件的關(guān)閉裝置，其與所述通道(10)相聯(lián)，所述設(shè)備還包括控制裝置，用于控制所述可控活動(dòng)元件，以根據(jù)所述交通工具的速度來(lái)在最小截面和最大截面之間改變所述通道(10)的截面，其中最小截面允許朝向待通風(fēng)區(qū)域(9)的最小空氣流速，最大截面允許朝向所述區(qū)域(9)的最大空氣流速，其特征在于所述控制裝置由流線型表面形成，設(shè)置在所述空氣通道(10)中，并能夠在穿過(guò)所述空氣通道(10)的外部空氣流(F)的作用下產(chǎn)生升力(P)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述流線型表面由橫向于所述空氣通道(10)定位的輪廓件(20)形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述輪廓件(20)包括朝向所述空氣吸入口 (11)的前緣(22)和朝向所述受限區(qū)域(9)的后緣(23)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的設(shè)備，其特征在于所述流線型表面的輪廓曲率被自動(dòng)調(diào)節(jié)，以增強(qiáng)所述控制裝置的作用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述曲率能夠根據(jù)溫度調(diào)節(jié)，以在所述外部空氣流(F)的溫度下降時(shí)所述曲率增加。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5之一所述的設(shè)備，其特征在于所述可控活動(dòng)元件由彈性葉片(18)形成，彈性葉片(18)自發(fā)地抵靠所述空氣通道(10)的壁(14， 15)，所述彈性葉片(18)的一端固定于所述通道(10)，所述流線型表面固定于所述彈性葉片(18)的另一端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于固定于所述空氣通道(10)的所述彈性葉片(18)的那端位于所述空氣吸入口 (11)附近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于所述空氣通道(10 )具有矩形截面，所述彈性葉片(18)的寬度(/)對(duì)應(yīng)于所述通道(10)的所述截面的寬度(L)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8之一所述的設(shè)備，其特征在于其包括止擋件(26),用于標(biāo)記與所述空氣通道(10)的所述最小截面對(duì)應(yīng)的所述彈性葉片(18)的位置。
全文摘要
本發(fā)明的設(shè)備包括用于阻擋空氣通道(10)的活動(dòng)裝置，活動(dòng)裝置由流線型表面(20)控制，流線型表面設(shè)在所述空氣通道(10)內(nèi)并且能夠在流經(jīng)所述空氣通道(10)的外部空氣流(F)的作用下產(chǎn)生升力(P)。
文檔編號(hào)B64D33/08GK101687552SQ200880013282
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者A·波特, D·普拉特, E·錢(qián)塞雷爾, F·阿爾瓦雷斯 申請(qǐng)人:空中巴士營(yíng)運(yùn)公司