限定流體致動(dòng)孔的空氣動(dòng)力面組件的制作方法
【專利摘要】提供了空氣動(dòng)力面組件以促進(jìn)對空氣動(dòng)力面的流動(dòng)控制?？諝鈩?dòng)力面組件包括空氣動(dòng)力面，所述空氣動(dòng)力面限定了外模線，在所述外模線上方的流體將沿下游方向流動(dòng)。外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，所述下降區(qū)域相對于由在其上游的所述外模線限定的所述平滑輪廓是凹入的?？諝鈩?dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔?？諝鈩?dòng)力面組件還可以包括突出部，所述突出部在孔的上游從空氣動(dòng)力面的外模線延伸。突出部沿下游方向延伸并且至少部分地延伸過孔上方?？諝鈩?dòng)力面組件還可以包括流體致動(dòng)器，所述流體致動(dòng)器限定了從輸入?yún)^(qū)域延伸并且與孔流體連通的一對弧形通道。
【專利說明】
限定流體致動(dòng)孔的空氣動(dòng)力面組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的示例實(shí)施例大體涉及空氣動(dòng)力面組件，并且更具體涉及一種限定了一個(gè)或更多個(gè)流體致動(dòng)孔以便于空氣動(dòng)力面附近的流場的主動(dòng)式流動(dòng)控制的空氣動(dòng)力面組件。【背景技術(shù)】
[0002]空氣動(dòng)力面用于多種應(yīng)用中，諸如飛行器的襟翼和其他操縱面。在使用中，流體在空氣動(dòng)力面上方流動(dòng)，以便建立流場。在一些情況下，在空氣動(dòng)力面附近經(jīng)過的流場可以被可控制地改變，以便更改由空氣動(dòng)力面提供的性能。例如，空氣動(dòng)力面可以采用主動(dòng)式流動(dòng)控制，以便將流體或動(dòng)量噴射到在空氣動(dòng)力面附近經(jīng)過的流場。一些傳統(tǒng)形式的主動(dòng)式流動(dòng)控制包括流體的穩(wěn)定的吹動(dòng)或抽吸、流體和合成射流的脈動(dòng)的吹動(dòng)或抽吸。主動(dòng)式流動(dòng)控制也已經(jīng)通過流體振蕩器來提供，所述流體振蕩器產(chǎn)生自振蕩射流以便提供空間和時(shí)間上的振蕩。由于主動(dòng)式流動(dòng)控制，流場被可控制地改變，這對應(yīng)地更改因而產(chǎn)生的由空氣動(dòng)力面提供的性能以及交通工具或包含空氣動(dòng)力面的其他結(jié)構(gòu)的性能。在這方面，流體或動(dòng)量噴射到流場內(nèi)可以減輕流場與空氣動(dòng)力面的部分或完全流動(dòng)分離，由此便于性能改善。
[0003]升力面上的主動(dòng)式流動(dòng)控制主要關(guān)注于，在分離剪切層受導(dǎo)致大范圍渦流的名義上時(shí)間-周期形成和脫落的尾流的不穩(wěn)定性的強(qiáng)耦接影響的情況下，減輕在失速的襟翼或機(jī)翼區(qū)段上方的部分或完全流動(dòng)分離。因此，空氣動(dòng)力面上的分離的操縱和控制已經(jīng)通?；谠趯?yīng)于近尾流的不穩(wěn)定性的頻率下到外部致動(dòng)的分離的尾流影響的流動(dòng)的窄帶接受能力。這種致動(dòng)包括脫落渦朝向失速的機(jī)翼的表面的渦流的類似康達(dá)效應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。減少脫離于總體氣流(尾流)不穩(wěn)定性的流動(dòng)分離的替代性方法是，更改表面的外觀上的空氣動(dòng)力學(xué)形狀，這改變分離的上游的順流壓力梯度。在該方法中，致動(dòng)通過在表面安裝的流體致動(dòng)器與在空氣動(dòng)力面上方的交叉流動(dòng)之間形成被捕獲的渦流的受控制的相互影響域來影響。在這種方法下，利用具有為至少比特征尾流頻率大至少一個(gè)數(shù)量級并且因此脫離于總體氣流不穩(wěn)定性的頻率的致動(dòng)來實(shí)現(xiàn)控制。因此，不僅當(dāng)基準(zhǔn)流動(dòng)被分離時(shí)，而且當(dāng)顯著部分的流動(dòng)被附接時(shí)，諸如在低迎角的巡航狀況下，流動(dòng)控制被有利地影響。然而，由流體振蕩器提供的主動(dòng)式流動(dòng)控制具有變化水平的效率和有效性，其中一些流體振蕩器具有相對大的覆蓋區(qū)域。
[0004]關(guān)于飛行器，一些飛行器(諸如一些運(yùn)輸飛行器)采用影響飛行器的設(shè)計(jì)和性能的高升力系統(tǒng)。在這方面，性能特征(諸如最大起飛重量、所需跑道長度和失速速度)受高升力系統(tǒng)影響。在歷史上，高升力系統(tǒng)已經(jīng)包括復(fù)雜的多元件設(shè)計(jì)且其具有錯(cuò)綜復(fù)雜的定位機(jī)構(gòu)，以改善性能和效率。盡管高升力系統(tǒng)已經(jīng)被簡化，但是高升力系統(tǒng)可以在重量、零件的數(shù)量、制造成本和/或巡航效率方面被進(jìn)一步改善。因此，主動(dòng)式流動(dòng)控制已經(jīng)被考慮作為改善高升力性能的選擇。在這方面，主動(dòng)式流動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)增加的水平的性能(諸如增加的升力系數(shù)Cl)以及降低的復(fù)雜性。然而，以高效且有效的方式實(shí)現(xiàn)對高升力系統(tǒng)的主動(dòng)式流動(dòng)控制的方式還未被解決。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)示例實(shí)施例提供了空氣動(dòng)力面組件，以便促進(jìn)對空氣動(dòng)力面上方的流動(dòng)的控制。通過控制空氣動(dòng)力面上方的流動(dòng)，諸如通過利用主動(dòng)式流動(dòng)控制，從空氣動(dòng)力面的流動(dòng)分離可以被減輕。此外，空氣動(dòng)力面組件可以以促進(jìn)其他改善的性能特征(諸如增加的升力系數(shù))的方式提供流動(dòng)控制。
[0006]在示例實(shí)施例中，提供了一種空氣動(dòng)力面組件，所述空氣動(dòng)力面組件包括空氣動(dòng)力面，所述空氣動(dòng)力面限定了外模線，在所述外模線上方的流體將沿下游方向流動(dòng)。外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，所述下降區(qū)域相對于由在其上游的外模線限定的平滑輪廓是凹入的?？諝鈩?dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔。該示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還包括突出部，所述突出部在孔的上游從空氣動(dòng)力面的外模線延伸。突出部沿下游方向延伸并且至少部分地在孔上方延伸。
[0007]示例實(shí)施例的孔沿具有沿下游方向的方向分量的方向延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，孔限定了具有弧形形狀的喉部，所述喉部限定了流動(dòng)方向，隨著喉部從空氣動(dòng)力面內(nèi)朝向孔的出口過渡，流動(dòng)方向越發(fā)沿下游方向延伸。該實(shí)施例的突出部限定了孔的喉部的包括孔的弧形形狀的一部分。
[0008]示例實(shí)施例的下降區(qū)域在孔的下游平滑地過渡到外模線的平滑輪廓。示例實(shí)施例的突出部在孔上方延伸，使得當(dāng)在下降區(qū)域處沿垂直于外模線的方向觀察時(shí)，孔不可見。在示例實(shí)施例中，空氣動(dòng)力面限定了以線性陣列的方式進(jìn)行布置的多個(gè)孔。該示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件包含多個(gè)突出部，其中每個(gè)突出部在相應(yīng)的孔上方至少部分地延伸。該示例實(shí)施例的多個(gè)孔可以以第一和第二線性陣列的方式進(jìn)行布置，其中第二線性陣列在第一線性陣列的下游。第二線性陣列的孔可以相對于第一線性陣列的孔被橫向地偏移。
[0009]示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還包括流體致動(dòng)器，所述流體致動(dòng)器限定了一對弧形通道，該對弧形通道從輸入?yún)^(qū)域延伸到與孔流體連通的相互作用腔室。流體致動(dòng)器的弧形通道可以具有馬蹄形幾何形狀。該示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還可以包括穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室被限定為延伸通過空氣動(dòng)力面。該示例實(shí)施例的流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域與穩(wěn)壓室流體連通，以便接收來自穩(wěn)壓室的然后被引導(dǎo)通過孔的流體。[〇〇1〇]在另一示例實(shí)施例中，提供了一種空氣動(dòng)力面組件，所述空氣動(dòng)力面組件包括空氣動(dòng)力面，所述空氣動(dòng)力面限定了外模線，通過該外模線的流體將沿下游方向流動(dòng)。外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，所述下降區(qū)域相對于由在其上游的外模線限定的平滑輪廓是凹入的?？諝鈩?dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔?？諝鈩?dòng)力面組件還包括流體致動(dòng)器， 所述流體致動(dòng)器限定了一對弧形通道，該對弧形通道從輸入?yún)^(qū)域延伸并且與孔流體連通以便允許流體穿過弧形通道并通過孔離開。[〇〇11]示例實(shí)施例的流體致動(dòng)器進(jìn)一步在孔的上游限定了相互作用腔室。相互作用腔室被配置為接收來自該弧形通道的流體，并且被配置為與孔流體連通。流體致動(dòng)器的弧形通道可以具有馬蹄形幾何形狀。示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還可以包括穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室被限定為延伸通過空氣動(dòng)力面。流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域與穩(wěn)壓室流體連通，以便接收來自穩(wěn)壓室的然后被引導(dǎo)通過孔的流體。
[0012]示例實(shí)施例的孔沿具有沿下游方向的方向分量的方向延伸。在示例實(shí)施例中，孔限定了具有弧形形狀的喉部，所述喉部限定了流動(dòng)方向，隨著喉部從空氣動(dòng)力面內(nèi)朝向孔的出口過渡，流動(dòng)方向越發(fā)沿下游方向延伸。示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面還包括突出部，所述突出部在孔的上游從空氣動(dòng)力面的外模線延伸。突出部沿下游方向在孔上方至少部分地延伸。突出部限定了孔的喉部的包括孔的弧形形狀的一部分。示例實(shí)施例的突出部在孔上方延伸，使得當(dāng)在下降區(qū)域處沿垂直于外模線的方向觀察時(shí)，孔不可見。示例實(shí)施例的下降區(qū)域在孔的下游平滑地過渡到外模線的平滑輪廓。[0〇13]本發(fā)明能夠涉及一種空氣動(dòng)力面組件，所述空氣動(dòng)力面組件可以包括限定了外模線的空氣動(dòng)力面，在外模線上方的流體將沿下游方向流動(dòng)，其中外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，下降區(qū)域相對于由在其上游的外模線限定的平滑輪廓是凹入的，其中空氣動(dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔；以及突出部，所述突出部在孔的上游從空氣動(dòng)力面的外模線延伸，其中突出部沿下游方向在孔上方至少部分地延伸?？卓梢匝鼐哂醒叵掠畏较虻姆较蚍至康姆较蜓由??？卓梢韵薅ň哂谢⌒涡螤畹暮聿?，所述喉部限定了流動(dòng)方向，隨著喉部從空氣動(dòng)力面內(nèi)朝向孔的出口過渡，流動(dòng)方向越發(fā)沿下游方向延伸。這些特征中的每一個(gè)均能夠提高空氣動(dòng)力學(xué)高升力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可維護(hù)性。突出部可以限定孔的喉部的包括孔的弧形形狀的一部分。下降區(qū)域可以在孔的下游平滑地過渡到外模線的平滑輪廓。突出部可以在孔上方延伸，使得當(dāng)在下降區(qū)域處沿垂直于外模線的方向觀察時(shí)，孔不可見?？諝鈩?dòng)力面可以限定以線性陣列的方式進(jìn)行布置的多個(gè)孔，其中空氣動(dòng)力面組件包含多個(gè)突出部，并且其中每個(gè)突出部在相應(yīng)的孔上方至少部分地延伸。多個(gè)孔可以以第一和第二線性陣列的方式進(jìn)行布置，其中第二線性陣列在第一線性陣列的下游，并且其中第二線性陣列的孔相對于第一線性陣列的孔被橫向地偏移。空氣動(dòng)力面組件還可以包括流體致動(dòng)器，所述流體致動(dòng)器限定了一對弧形通道，該對弧形通道從輸入?yún)^(qū)域延伸到與孔流體連通的相互作用腔室。流體致動(dòng)器的弧形通道可以具有馬蹄形幾何形狀。空氣動(dòng)力面還可以包括穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室被限定為延伸通過空氣動(dòng)力面，其中流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域與穩(wěn)壓室流體連通，以便接收來自穩(wěn)壓室的然后被引導(dǎo)通過孔的流體。[0〇14]本發(fā)明能夠涉及一種空氣動(dòng)力面組件，所述空氣動(dòng)力面組件可以包括限定了外模線的空氣動(dòng)力面，在外模線上方的流體將沿下游方向流動(dòng)，其中外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，下降區(qū)域相對于由在其上游的外模線限定的平滑輪廓是凹入的，其中空氣動(dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔；以及流體致動(dòng)器，所述流體致動(dòng)器限定了一對弧形通道，該對弧形通道從輸入?yún)^(qū)域延伸并且與孔流體連通，以便允許流體穿過弧形通道并且通過孔離開。流體致動(dòng)器進(jìn)一步在孔的上游限定了相互作用腔室，其中相互作用腔室被配置為接收來自該對弧形通道的流體，并且被配置為與孔流體連通。流體致動(dòng)器的弧形通道可以具有馬蹄形幾何形狀?？諝鈩?dòng)力面組件還可以包括穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室被限定為延伸通過空氣動(dòng)力面，其中流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域與穩(wěn)壓室流體連通，以便接收來自穩(wěn)壓室的然后被引導(dǎo)通過孔的流體。孔可以沿具有沿下游方向的方向分量的方向延伸。孔可以限定具有弧形形狀的喉部，所述喉部限定了流動(dòng)方向，隨著喉部從空氣動(dòng)力面內(nèi)朝向孔的出口過渡，流動(dòng)方向越發(fā)沿下游方向延伸。空氣動(dòng)力面組件還可以包括突出部，所述突出部在孔的上游從空氣動(dòng)力面的外模線延伸，其中突出部沿下游方向在孔上方至少部分地延伸，并且其中突出部限定了孔的喉部的包括孔的弧形形狀的一部分。突出部可以在孔上方延伸，使得當(dāng)在下降區(qū)域處沿垂直于外模線的方向觀察時(shí)，孔不可見。
[0015]本發(fā)明能夠涉及一種提高空氣動(dòng)力學(xué)性能的方法，該方法可以包括，在空氣動(dòng)力面的外模線上方沿下游方向建立流場，其中外模線限定了被下降區(qū)域中斷的平滑輪廓，下降區(qū)域相對于由在其上游的外模線限定的平滑輪廓是凹入的，其中空氣動(dòng)力面限定了通向下降區(qū)域的孔；以及噴射流體通過孔并且進(jìn)入流場，其中噴射流體通過孔包含將流體從輸入?yún)^(qū)域引導(dǎo)到流體致動(dòng)器的一對弧形通道內(nèi)，其中弧形通道與孔流體連通，使得經(jīng)過弧形通道的流體通過孔離開?！靖綀D說明】
[0016]已經(jīng)如此用一般術(shù)語描述了本公開的特定示例實(shí)施例，在下文中將會(huì)參照附圖， 附圖不一定按比例繪制，并且其中:
[0017]圖1是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的包括多個(gè)孔的空氣動(dòng)力面組件的透視圖，所述多個(gè)孔被配置為提供主動(dòng)式流動(dòng)控制；
[0018]圖2是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的沿著線2-2截取的圖1的空氣動(dòng)力面組件的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0019]圖3是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的沿著線2-2截取的圖1的空氣動(dòng)力面的橫截面?zhèn)纫晥D，其中在圖2中描繪的空氣動(dòng)力面組件的該部分被放置在關(guān)于空氣動(dòng)力面的其余部分的背景下；
[0020]圖4是描繪被布置在根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面內(nèi)的流體致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的平面圖；以及[〇〇21]圖5是根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面的側(cè)視圖，所述空氣動(dòng)力面具有后邊緣襟翼和下垂的前邊緣，其中孔被設(shè)置在空氣動(dòng)力面的彎曲部處?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)將參照附圖在下文中對本公開進(jìn)行更全面的描述，在附圖中示出了一些而并非所有實(shí)施方式。實(shí)際上，本公開可以以許多不同的形式具體化，并且不應(yīng)該被解釋為限于本文中所闡述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式以便本公開將滿足適用的法律要求。同樣的附圖標(biāo)記自始至終指代同樣的部件。
[0023]現(xiàn)在參照圖1，描繪了可以根據(jù)本公開的示例實(shí)施例進(jìn)行配置的空氣動(dòng)力面10的一個(gè)示例?？諝鈩?dòng)力面10可以是機(jī)翼或飛行器的其他操縱面(諸如通過在圖1中描繪的部分表示的)。然而，空氣動(dòng)力面10可以用于各種各樣的其他應(yīng)用中，包括其他類型的交通工具以及其他類型的結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力面。為了示例但非限制的目的，在下文中將會(huì)描述充當(dāng)機(jī)翼或飛行器的其他操縱面的空氣動(dòng)力面10,其中提供了更具體的示例，即提供的飛行器的空氣動(dòng)力面被配置為實(shí)現(xiàn)高升力系統(tǒng)，以便具有改善的性能特征，諸如最大起飛重量、所需跑道長度和失速速度。
[0024]空氣動(dòng)力面10包括外模線12,在外模線12上方的流體將沿下游方向14流動(dòng)，諸如從空氣動(dòng)力面的前邊緣16流向空氣動(dòng)力面的后邊緣18，如由空氣動(dòng)力面通過流場的運(yùn)動(dòng)方向所建立的。外模線12限定了被下降區(qū)域20中斷的平滑輪廓，如在圖1中以及在圖2和圖3中示出的。由外模線12限定的平滑輪廓建立了至少在下降區(qū)域20附近(諸如下降區(qū)域的上游和下游側(cè)上的鄰近下降區(qū)域的區(qū)域)沒有任何銳利邊緣的平滑弧形表面。在一個(gè)示例實(shí)施例中，下降區(qū)域20相對于由在下降區(qū)域上游的外模線12限定的平滑輪廓凹入諸如0.8mm。在這方面，由外模線12的在下降區(qū)域20的緊接著的下游和上游的那些部分限定的平滑輪廓將會(huì)被定位在下降區(qū)域的外部，如通過圖2的外模線的虛線延續(xù)所示出的。換言之，下降區(qū)域 20被定位在要不然由外模線12在下降區(qū)域的位置處限定的平滑輪廓的內(nèi)部。[〇〇25]如在圖1-3中示出的，空氣動(dòng)力面10還限定了通向下降區(qū)域20的孔22。圖1中描繪的實(shí)施例中，例如，空氣動(dòng)力面10包括孔的第一和第二線性陣列40、42,如在下面更詳細(xì)地描述的?？?2從空氣動(dòng)力面10的內(nèi)部內(nèi)延伸到下降區(qū)域20內(nèi)的出口。圖示的實(shí)施例的孔22 沿具有沿下游方向14的方向分量的方向延伸。在這方面，孔以一角度延伸，以便延伸所沿的方向具有在垂直于空氣動(dòng)力面的在下降區(qū)域20的緊接著的下游的該部分的方向和在下游方向14二者上的方向分量的方向延伸。因此，孔沿下游方向成一定角度?？卓梢猿梢欢ń嵌葍A斜以便限定各種取向角，一個(gè)示例實(shí)施例的孔被限定為相對于下游方向14具有45°角。
[0026]示例實(shí)施例的孔22限定了具有弧形形狀的喉部，其包括平滑弧形形狀和斜面形狀二者，所述喉部限定了隨著喉部從空氣動(dòng)力面內(nèi)朝向孔的出口過渡而越發(fā)沿下游方向14延伸的流動(dòng)方向。因此，在進(jìn)入到空氣動(dòng)力面10內(nèi)的孔22的入口附近的位置處，由喉部的中心線限定的流動(dòng)方向可以相對于下游方向14成近似45°。然而，在更靠近孔22的出口的位置處，由喉部的中心線限定的流動(dòng)方向具有沿下游方向14的越發(fā)更大的方向分量和沿垂直于下游方向的方向的越發(fā)更小的方向分量，使得一旦從孔離開，則流動(dòng)方向在下降區(qū)域20的緊接著下游處平行于空氣動(dòng)力面10,或在下降區(qū)域的緊接著下游處相對于空氣動(dòng)力面僅具有非常小的角度(諸如10°或5°或更小)。[〇〇27]通過可控制地引導(dǎo)流體通過孔22并且在下降區(qū)域20的緊接著下游進(jìn)入流場，流場可以以受控制的方式被改變，諸如通過減輕流體在下降區(qū)域的下游與空氣動(dòng)力面10部分或完全分離。為了便于流體從孔22的出口過渡，示例實(shí)施例的下降區(qū)域20在孔的下游平滑地過渡到外模線12的平滑輪廓，諸如通過在其之間限定平滑曲線。在示例實(shí)施例中，下降區(qū)域 20在孔22的下游限定了線性表面，所述線性表面在孔的下游平滑地過渡到外模線12的平滑輪廓。[〇〇28]同樣如在圖2中示出的，示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件包括突出部24。突出部24在孔22的上游從空氣動(dòng)力面10的外模線12延伸。突出部24沿下游方向14延伸，以便在孔22上方至少部分地延伸。如所圖示的，突出部24的外表面可以遵循并且延續(xù)由空氣動(dòng)力面10的外模線12限定的平滑輪廓，以便有效地充當(dāng)外模線的至少部分地在通向下降區(qū)域20的孔22 上方的延續(xù)。盡管突出部24的下游端可以是銳利邊緣，但是示例實(shí)施例的突出部的下游端由平坦表面(諸如具有0.25mm高度的平坦表面)形成，以有助于在制造過程期間的改善的尺寸準(zhǔn)確性。內(nèi)部地，示例實(shí)施例的突出部24限定了孔22的喉部的包括孔的弧形形狀的一部分。在這方面，突出部24的內(nèi)表面可以平滑地過渡，諸如通過限定平滑弧形的或斜面的內(nèi)表面，孔22從在此從空氣動(dòng)力面10內(nèi)延伸的角度到隨著喉部接近孔的出口越發(fā)沿下游方向14 延伸的角度。盡管突出部24的斜面內(nèi)表面可以在下降區(qū)域20附近相對于外模線12限定各種角度，但是某些示例實(shí)施例的突出部的斜面內(nèi)表面可以限定26°、37°或45°的角度。[〇〇29]突出部24可以在通向下降區(qū)域20的孔22上方部分地延伸。然而，示例實(shí)施例的突出部24在孔22上方延伸，使得當(dāng)在下降區(qū)域20處沿垂直于外模線12的方向觀察時(shí)，孔不可見。替代地，由孔22的喉部限定的流動(dòng)方向的平滑過渡導(dǎo)致孔的出口面向下游方向14,并且當(dāng)沿垂直于外模線12的方向觀察時(shí)，由于突出部在孔上方的延伸而不可見或僅部分地可見該出口。
[0030]如在圖4中示出的，其中描繪了空氣動(dòng)力面10的內(nèi)部，示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還包括一個(gè)或更多個(gè)流體致動(dòng)器23(在圖4中示出了其中的三個(gè)流體致動(dòng)器)。流體致動(dòng)器23提供通過孔22并且進(jìn)入在空氣動(dòng)力面10上方經(jīng)過的流場(諸如沿大致進(jìn)入圖4中的頁面的方向)的流體的流動(dòng)。如在下面描述的，示例實(shí)施例的流體致動(dòng)器23被配置為提供流體的自振蕩，使得離開孔22的流體沿翼展方向在孔的出口的寬度上橫向地來回振蕩，諸如在圖4中通過雙頭箭頭25示出的。流體的自振蕩通過進(jìn)一步促進(jìn)離開孔的流體與流場的受控制的接合來提供改善空氣動(dòng)力學(xué)性能的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。流體致動(dòng)器23會(huì)導(dǎo)致流體沿翼展方向25 以各種頻率(諸如在一個(gè)示例實(shí)施例中以6KHz的頻率)振蕩。由于致動(dòng)器的振蕩頻率足夠高，所以由流體致動(dòng)器23在流場中引起的波動(dòng)脫離于空氣動(dòng)力面10的近尾流不穩(wěn)定。在示例實(shí)施例中，致動(dòng)器23的振蕩頻率為要被控制的流動(dòng)結(jié)構(gòu)的特征頻率的至少10倍，所述流動(dòng)結(jié)構(gòu)的特征頻率進(jìn)而可以通過特征長度和速度確定，例如通過翼型的翼弦和自由流空氣速度來確定。[〇〇31]在圖4中描繪的示例實(shí)施例的流體致動(dòng)器23限定了一對弧形通道26?；⌒瓮ǖ?6 可以至少部分地由弓形(例如，弧形)轉(zhuǎn)向器或堵塞物27限定，所述轉(zhuǎn)向器或堵塞物27迫使進(jìn)入通道的流體遵循繞轉(zhuǎn)向器或堵塞物的弧形路徑。每個(gè)通道26可以相對于其他通道被完全相同地定尺寸并且成形，并且每個(gè)通道可以相對于在通道之間延伸的中心線28翹曲或彎曲相等量，在圖4中描繪了其中的一個(gè)中心線。通道26的翹曲或彎曲沿相反方向從中心線28 延伸，如在圖4中示出的。這樣，流體致動(dòng)器23的弧形通道26限定了馬蹄形幾何形狀，其中該對通道限定了朝向空氣動(dòng)力面10的外模線的U形開口。盡管在圖示的實(shí)施例中描繪了并且在本文中描述了一對弧形通道26,但是在其他示例實(shí)施例中，流體致動(dòng)器23可以包括額外的弧形通道。[〇〇32]弧形通道26從輸入?yún)^(qū)域30延伸到相互作用腔室32。輸入?yún)^(qū)域30諸如在通道的末端處與兩個(gè)通道26流體連通，通道在所述末端處結(jié)合以限定U形。相互作用腔室32與孔22流體連通，諸如通過根據(jù)流體流動(dòng)通過弧形通道26的方向在孔的緊接著的上游。如同通道26和轉(zhuǎn)向器或堵塞物27,相互作用腔室32也是弧形的。因此，在示例實(shí)施例中，包括通道26、轉(zhuǎn)向器或堵塞物27和相互作用腔室32的流體致動(dòng)器23是弧形的。[〇〇33]流體經(jīng)由輸入?yún)^(qū)域30進(jìn)入弧形通道26。在示例實(shí)施例中，空氣動(dòng)力面組件包括穩(wěn)壓室34,諸如如在圖3中示出的被限定在空氣動(dòng)力面10內(nèi)并且延伸通過空氣動(dòng)力面10的穩(wěn)壓室，其中圖2的流體致動(dòng)器被放置在空氣動(dòng)力面的背景下。在該示例實(shí)施例中，流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域30與穩(wěn)壓室34流體連通，以便接收來自穩(wěn)壓室的流體且該流體然后被引導(dǎo)通過孔22。因此，流體可以被引導(dǎo)通過穩(wěn)壓室34,并且進(jìn)而進(jìn)入流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域30。由流體致動(dòng)器的輸入?yún)^(qū)域30接收的流體被分開，并且在相互作用腔室32內(nèi)混合之前流動(dòng)通過該對弧形通道26,并且然后在經(jīng)由孔的出口被排出之前穿過孔22的喉部，以便在下降區(qū)域 20的下游與流場相互作用。[〇〇34] 流體經(jīng)由相應(yīng)的成角度入口 33從弧形通道26進(jìn)入相互作用腔室32。一對弧形通道 26中的每個(gè)通道與相應(yīng)的成角度入口 33連通。每個(gè)成角度入口 33以朝向孔22向上(沿圖4的取向)且朝向中心線28向內(nèi)延伸的方向分量將流體引入相互作用腔室32。由于流過該對弧形通道26的流體在相互作用腔室32內(nèi)的重新混合(包括具有從成角度入口33朝向中心線28 從相反方向向內(nèi)延伸的方向分量的流體的重新混合)，經(jīng)過孔22并且由此離開的流體諸如沿垂直于流體的流動(dòng)方向的橫向方向振蕩。離開孔22并且與流場相互作用的流體的這種振蕩增強(qiáng)了對流場控制并且關(guān)于與高升力系統(tǒng)有關(guān)的性能特征提供了改善(諸如改善升力系數(shù)Cl)。在這方面，離開孔22的流體導(dǎo)致沿著空氣動(dòng)力面10的增加的流動(dòng)附接程度，并且因此導(dǎo)致增加的吸力，從而導(dǎo)致增加的升力。[〇〇35]下降區(qū)域20并且因此孔22可以被放置在空氣動(dòng)力面10的外模線12上的各種位置處?？紫鄬τ诳諝鈩?dòng)力面10的位置的一個(gè)示例是在包括彎曲部的空氣動(dòng)力面的背景下，其中所述空氣動(dòng)力面在該彎曲部內(nèi)具有比空氣動(dòng)力學(xué)面的其他部分更突然的方向變化。在這方面，圖5描繪了處于飛行器操縱面50的形式的空氣動(dòng)力面10的示例，所述飛行器操縱面50 具有下垂的前邊緣52和后邊緣襟翼54,其中彎曲部56被限定在后邊緣襟翼與飛行器操縱面的在后邊緣襟翼上游的部分之間且其間具有例如20°至40°之間的偏轉(zhuǎn)角。在示例實(shí)施例中，下降區(qū)域20和通向下降區(qū)域的孔22被設(shè)置為與由飛行器操縱面50限定的彎曲部重合。 關(guān)于圖5的具有下垂的前邊緣52和后邊緣襟翼54的飛行器操縱面50,下降區(qū)域20和通向其的孔22可以被設(shè)置在彎曲部56處，后邊緣襟翼在所述彎曲部56處被結(jié)合到飛行器操縱面的在后邊緣襟翼上游的其余部分。在彎曲部56處離開孔22的流體可以相對于局部表面切線限定一個(gè)傾斜角，諸如在26°與37°之間的傾斜角。
[0036]孔22在空氣動(dòng)力面10的彎曲部56處的位置提供了如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，離開孔并且與鄰近空氣動(dòng)力面的流場混合的流動(dòng)在彎曲部附近產(chǎn)生吸力峰值，并且可控制地改變流場并有利地影響空氣動(dòng)力面的性能。更特別地，離開孔22的氣流在彎曲部56附近產(chǎn)生渦流集中，這導(dǎo)致形成引起類似康達(dá)效應(yīng)的強(qiáng)低壓域，其中氣流沿著后邊緣襟翼54的表面被偏轉(zhuǎn)，由此增加流動(dòng)附接程度并增加升力。在孔22被設(shè)置在分離點(diǎn)的緊接著的上游的情況下，這種影響是最顯著的，因?yàn)楸辉O(shè)置在分離點(diǎn)下游的孔在改善性能方面較不有效。離開孔22的氣流因此提供了沿著飛行器操縱面50的表面的增加的吸力，并且還增加了沿著后邊緣襟翼54的吸力，由此導(dǎo)致更高的升力系數(shù)Cl。由于增加的升力引起的阻力以及額外的向下俯仰力矩， 所以升力系數(shù)的增加伴隨有壓力阻力的增加。
[0037]在示例實(shí)施例中，空氣動(dòng)力面10限定了多個(gè)孔22。在示例實(shí)施例中，多個(gè)孔22以線性陣列的方式進(jìn)行布置，諸如相對于由在空氣動(dòng)力面上方的流體流動(dòng)限定的下游方向14垂直地(諸如橫向地)延伸的線性陣列，如在圖1中示出的。示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件還包括多個(gè)突出部24。每個(gè)突出部24至少部分地在相應(yīng)的孔22上方延伸，諸如在上面關(guān)于單個(gè)孔及其對應(yīng)的突出部描述的。另外，每個(gè)孔22可以通過由相應(yīng)的流體致動(dòng)器(諸如在上面關(guān)于圖4的實(shí)施例描述的)提供的流體來供給，使得離開孔的流體在孔的下游與流場可控制地混合。由于該示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面10包括多個(gè)孔22(諸如多個(gè)線性陣列的孔)，因此因而產(chǎn)生的對流場的影響是從多個(gè)孔離開的流體與流場的聚合效應(yīng)，由此提供了對流場的更大影響和對流場的更多控制以及由空氣動(dòng)力面容許的對應(yīng)性能。[〇〇38]由一些示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面10限定的孔22以多個(gè)線性陣列(諸如兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)線性陣列)的方式進(jìn)行布置。例如，多個(gè)孔22可以以第一和第二線性陣列40、42的方式進(jìn)行布置，諸如在圖1中示出的。線性陣列可以被不同地配置，但是在一個(gè)示例實(shí)施例中，每個(gè)線性陣列具有70個(gè)孔，其中每個(gè)孔與相鄰的孔分開7mm。第二線性陣列42在第一線性陣列40的下游。此外，第二線性陣列42的孔22相對于第一線性陣列40的孔被橫向地偏移 (例如，被錯(cuò)開，諸如在圖1中示出的)，以便減輕線性陣列之間的相互干擾。例如，第二線性陣列42的孔22均可以被定位在第一線性陣列40的一對孔之間的中點(diǎn)處。通過包括多個(gè)孔22 并且以線性陣列(諸如第一和第二錯(cuò)開的線性陣列40、42)的方式布置那些孔，離開相應(yīng)的孔的流體在空氣動(dòng)力面10的更大部分上與流場相互作用，由此增強(qiáng)對孔下游的流場的控制并且提供更大的性能改善(包括與升力系數(shù)a有關(guān)的性能改善)。除被不同地定位之外，線性陣列(多個(gè)線性陣列)的每個(gè)孔和相應(yīng)的突出部可以以完全相同的方式(諸如在上面描述的方式)被構(gòu)造。[〇〇39] 在上面描述的示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件通過促進(jìn)對空氣動(dòng)力面10上方的流動(dòng)的控制提供了改善的空氣動(dòng)力學(xué)性能。通過控制在空氣動(dòng)力面10上方的流動(dòng)，諸如通過主動(dòng)式流動(dòng)控制，從空氣動(dòng)力面的部分或完全流動(dòng)分離可以被減輕，由此改善空氣動(dòng)力學(xué)性能。同樣如在上面描述的，示例實(shí)施例的空氣動(dòng)力面組件提供了以促進(jìn)其他改善的性能特征(諸如增加升力系數(shù))的方式的流動(dòng)控制。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)想到在本文中闡述的本公開的許多更改和其他方面，本公開涉及的所述許多更改和其他方面具有在上述描述和相關(guān)的附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)的益處。例如，流體致動(dòng)器23在上述示例實(shí)施例中被描述并且被圖示為沿著空氣動(dòng)力面10被集成在一個(gè)位置處。然而，根據(jù)本公開的其他示例實(shí)施例，流體致動(dòng)器23可以替代地沿著空氣動(dòng)力面 10被集成在多個(gè)位置處和/或在不同位置處。因此，應(yīng)理解的是，本公開不限于所公開的特定實(shí)施方式，并且修改和其它實(shí)施方式旨在被包括在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管在本文中采用了特定術(shù)語，但是它們僅在一般和描述性意義上使用，并且不是為了限制的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空氣動(dòng)力面(10)組件，其包含:空氣動(dòng)力面(10)，其限定外模線(12)，在所述外模線(12)上方的流體將沿下游方向 (14)流動(dòng)，其中所述外模線(12)限定被下降區(qū)域(20)中斷的平滑輪廓，所述下降區(qū)域(20) 相對于由在其上游的所述外模線(12)限定的所述平滑輪廓是凹入的，其中所述空氣動(dòng)力面 (10)限定通向所述下降區(qū)域的孔(22);以及突出部(24)，其在所述孔(22)的上游從所述空氣動(dòng)力面(10)的所述外模線(12)延伸， 其中所述突出部(24)沿所述下游方向(14)在所述孔(22)上方至少部分地延伸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中孔(22)沿具有沿所述下游方向的 方向分量的方向延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述孔(22)限定具有 弧形形狀的喉部，所述喉部限定流動(dòng)方向，隨著所述喉部從所述空氣動(dòng)力面(10)內(nèi)朝向所 述孔(22)的出口過渡，所述流動(dòng)方向越發(fā)沿所述下游方向(14)延伸。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述突出部(24)限定所述孔(22) 的所述喉部的包括所述孔(22)的所述弧形形狀的一部分。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述下降區(qū)域(20) 在所述孔(22)的下游平滑地過渡到所述外模線(12)的所述平滑輪廓。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述突出部(24)在 所述孔(22)上方延伸，使得當(dāng)在所述下降區(qū)域處沿垂直于所述外模線(12)的方向觀察時(shí)， 所述孔(22)不可見。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述空氣動(dòng)力面 (10)限定以線性陣列的方式進(jìn)行布置的多個(gè)孔(22)，其中所述空氣動(dòng)力面(10)組件包含多 個(gè)突出部(24)，并且其中每個(gè)突出部(24)在相應(yīng)的孔(22)上方至少部分地延伸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述多個(gè)孔(22)以第一線性陣列 和第二線性陣列的方式進(jìn)行布置，其中所述第二線性陣列在所述第一線性陣列的下游，并 且其中所述第二線性陣列的所述孔(22)相對于所述第一線性陣列的所述孔(22)被橫向地 偏移。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其進(jìn)一步包含流體致動(dòng) 器，所述流體致動(dòng)器限定一對弧形通道，所述對弧形通道從輸入?yún)^(qū)域延伸到與所述孔(22) 流體連通的相互作用腔室。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其中所述流體致動(dòng)器的所述弧形通道 具有馬蹄形幾何形狀。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空氣動(dòng)力面(10)組件，其進(jìn)一步包含穩(wěn)壓室，所述穩(wěn)壓室被 限定為延伸通過所述空氣動(dòng)力面(10)，其中所述流體致動(dòng)器的所述輸入?yún)^(qū)域與所述穩(wěn)壓室 流體連通，以便接收來自所述穩(wěn)壓室的然后被引導(dǎo)通過所述孔(22)的流體。12.—種提高空氣動(dòng)力學(xué)性能的方法，所述方法包含:在空氣動(dòng)力面(10)的外模線(12)上方沿下游方向建立流場，其中所述外模線(12)限定 被下降區(qū)域(20)中斷的平滑輪廓，所述下降區(qū)域(20)相對于由在其上游的所述外模線(12) 限定的所述平滑輪廓是凹入的，其中所述空氣動(dòng)力面(10)限定了通向所述下降區(qū)域的孔 (22);以及噴射流體通過所述孔(22)并進(jìn)入所述流場，其中噴射流體通過所述孔(22)包含將所述 流體從輸入?yún)^(qū)域引導(dǎo)到流體致動(dòng)器的一對弧形通道內(nèi)，其中所述弧形通道與所述孔(22)流 體連通，使得穿過所述弧形通道的流體通過所述孔(22)離開。
【文檔編號】B64C21/02GK106081069SQ201610164951
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月21日 公開號201610164951.1, CN 106081069 A, CN 106081069A, CN 201610164951, CN-A-106081069, CN106081069 A, CN106081069A, CN201610164951, CN201610164951.1
【發(fā)明人】E·A·惠倫, M·迪沙佛, A·葛雷澤
【申請人】波音公司