CN101300171B - 减少环境影响的飞行器 - Google Patents

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Abstract

减少环境影响的飞行器。根据本发明，所述飞行器包括至少一个在后部携带有至少一个螺旋桨(9，10)的发动机(7)，所述发动机(7)在所述飞行器的背部之上，所述螺旋桨(9，10)与形成抗噪音的屏蔽的机体的所述后面部分(2R)并排直立地布置。

Description

减少环境影响的飞行器
技术领域
本发明涉及一种减少环境影响的飞行器。 
背景技术
已知具有螺旋桨的推进系统——例如具有单个螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机或具有对转螺旋桨的推进式螺旋桨——具有比涡轮发动机更好的能量效率。 
然而，目前大部分飞行器由涡轮发动机驱动，因此，涡轮发动机一方面大量消耗燃料，另一方面，由于它们排污到大气中因而是环境污染的来源。 
因此，关于节约能源和环境污染，用具有螺旋桨的推进系统而不用涡轮发动机装备飞行器将是更有利的。 
然而，在运行中，具有螺旋桨的推进系统比涡轮发动机噪音甚至更大，因而在节约能源和由于排污而产生的环境污染方面的优点——其得益于用具有螺旋桨的推进系统替代涡轮发动机——伴随着增大噪音污染的缺点。如此获得的噪音污染是难以接受的并且，无论如何，难以与现在实施的法规并存。 
此外，例如通过GB 1 397 068已知多种飞行器，所述飞行器包括： 
-至少一个安装在飞行器后部的涡轮发动机，在飞行器的背部(dos)之上；以及 
-一个机体，其后面部分包括一个水平尾翼和两个竖直尾翼，两个竖直尾翼分别布置在所述水平尾翼的端部，所述后面部分形成用于由所述涡轮发动机产生的朝向下部的噪音的遮蔽表面。 
当然，在这种布置中，所述涡轮发动机的轴线平行于飞行器的纵向轴线，因此，由所述发动机产生的噪音——如已知，其被朝向发动机的前部和后部发出——朝向所述飞行器的前部和后部发出，此噪音的仅仅一部分被机体的后面部分的所述遮蔽表面在向下方向上被遮蔽，只要所述水平尾翼置于所述涡轮发动机的发动机罩的出口的后部。由机体的后面部分形成的遮蔽物(masque)的整体效率因此不是最佳的。 
发明内容
本发明的目的在于一种飞行器，其燃料消耗接近具有螺旋桨的可相比的飞行器的燃料消耗，并且其朝向地面的发出的噪音最多等于同样可相比的具有涡轮发动机的飞行器所发出的噪音。 
因此，根据本发明，减少环境影响的飞行器，具有一纵向轴线并且包括： 
-至少一个安装在飞行器后部的发动机，在飞行器的背部之上，其轴线至少基本平行于飞行器的所述纵向轴线；以及 
-一个机体，其后面部分包括一个水平尾翼和两个竖直尾翼，两个竖直尾翼分别布置在所述水平尾翼的端部，机体的所述后面部分形成至少用于由所述涡轮发动机产生的朝向下部的噪音的屏蔽， 
其特征在于： 
-所述发动机是包括至少一个螺旋桨的类型的发动机；以及 
-所述螺旋桨与形成抗噪音的屏蔽的机体的所述后面部分并排直立地布置。 
实际上，令人惊讶地，申请人注意到，如果在以上所述以及在GB-1397068中所述的类型的飞行器布置中，用一个具有螺旋桨的推进系统替代涡轮发动机，那么只要将所述遮蔽表面恰好放置在所述螺旋桨之下，(而在GB-1397068中，此遮蔽表面正好在涡轮发动机的出口的后部)，则将获得所述推进系统的噪音的大大衰减，此衰减是例如由推进系统发出的噪音——虽然本质上比涡轮发动机的噪音更大——被机体的所述后面部分非常好地遮蔽，并且因此在所述飞行器的周围环境中的声强非常小。 
这种极好结果的一个原因可能是，螺旋桨的噪音是非常定向的，靠近螺旋桨的平面感知(percevoir)的噪音最大，而当远离该平面时所述噪音急剧减少。同样，在本发明的一个有利的实施方式中，设置机体的所述后面部分，以在螺旋桨的平面的两侧遮蔽总的噪音部分，该噪音部分具有大于由所述发动机发出的最大声强的预定部分的声强。例如，被机体的所述后面部分遮蔽的声强，在所述平面的两侧，相对于所述最大强度等于至少大约-5dB。 
优选地，所述螺旋桨布置在所述发动机的后部并且能够施加一个推力在所述飞行器上。因此，螺旋桨位于飞行器的机翼的减小截面的位置，这为安装螺旋桨留出了更大的空间。此外，所述螺旋桨因此远离乘客舱，这对于乘客的舒适是有益的。 
此外，为了尽可能地限制发动机的燃料消耗，优选地，所述螺旋桨不包括任何周边整流罩。 
此外，有利地，所述发动机包括两个共轴对转的螺旋桨。实际上，在这种情况下，所述螺旋桨的直径是减小的，这便于所述发动机整合(intégration)在飞行器上。 
为了避免在所述螺旋桨和机体的后面部分之间，所有的空气动力干扰和所有的振荡干扰，尤其是声音干扰，有利地，在螺旋桨的端部和所述后面部分之间的最小距离至少等于所述螺旋桨的直径的10％。 
当然，根据本发明的飞行器可以是单发动机飞行器并且只包括一个具有螺旋桨的单一发动机，该发动机以上述方式安装在所述后部。然而，除了单一发动机之外，还可以包括至少两个由所述飞行器的机翼对称携带的涡轮发动机。这种布置在以下方面是有利的，具有螺旋桨的后部发动机——极少大量消耗燃料，并且由于本发明的抗噪音遮蔽物而极少产生噪音——使得能够减少涡轮发动机的功率(并且因此减少噪音和燃料消耗)。 
然而，在根据本发明的飞行器的一个优选实施方式中，提供了两个具有螺旋桨的发动机，该发动机布置在其平行轴线的两侧。 
在这种情况下，为了避免在两个发动机之间的所有的空气动力干扰和声音干扰(并且还为了在维修操作时操作员能够在螺旋桨之间移动(circulation))，在螺旋桨的相对端部之间留出了至少60cm的距离。 
附图说明
附图将很好地理解如何实现本发明。在这些图中，同样的标号表示相同的元件。 
图1、2和3示意性地示出了根据本发明的飞行器的一个优选实施方式，分别是侧视图、前视图和俯视图。 
图4是图1-3的飞行器的后面部分的更大比例尺的示意性侧视图。 
图5是与图4相应的示意性俯视图。 
图6、7和8示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式，分别是侧视图、前视图和俯视图。 
具体实施方式
根据本发明以及在图1-3中示意性地示出的商业飞机1，具有一纵向轴线X-X以及包括一个机体2，机体2由一个机身3、多个机翼4、一个水平尾翼5和两个竖直尾翼6构成。机翼4不携带任何一个发动机，竖直尾翼6布置在水平尾翼5的端部。 
在飞机1的后部安装有两个具有螺旋桨的发动机7，具有螺旋桨的发动机7布置所述飞机的背部上，发动机7的轴线L-L平行于纵向轴线X-X。发动机7由支架8支撑(还见于图4和5)并且并排放置。从后侧，每一个发动机7都包括两个非流线型的直径为D的对转推进式螺旋桨9、10。一方面两个螺旋桨9，以及另一方面两个螺旋桨10，彼此相对布置并且在它们之间留出至少等于60cm的间隔。此外，在螺旋桨9、10的端部和所述机体2之间的最小距离d至少等于所述直径D的10％。 
相对于机体2的后面部分2R-其后面部分包括机身3的后部3R、水平尾翼5和竖直尾翼6-两个发动机7的螺旋桨9和10与所述水平尾翼5并排直立地布置。 
在运行中，所述螺旋桨9和10的每一个都产生噪音，噪音的声强在靠近螺旋桨的平面处是最大的，而当沿着轴线L-L离开时噪音的声强很快地逐渐减少。在目前情况下，两对螺旋桨9和10围绕所述轴线L-L产生总噪音，总噪音的最大声强是一个基本平坦(plan)的表面11，该表面11在每一对螺旋桨9和10之间通过，如图4和5中所示。在图4和5中，还示出了一个由前边界13和后边界14限定的噪音区域12，布置在最大声强的表面11的两侧，在前边界13和后边界14  处声强相对于所述最大声强为-5dB。 
因此，根据本发明，螺旋桨9和10相对于水平尾翼5和竖直尾翼6的布置是这样的：靠近所述发动机7，所述噪音区域12位于由所述水平尾翼5和竖直尾翼6形成的凹槽之内，如从图5中清楚可见，在图5中示出了水平尾翼5上的区域12的迹线(trace)12t。 
因此，由发动机7发出的噪音朝向下部被水平尾翼5遮蔽，而侧向部分地被竖直尾翼6遮蔽。 
因此，当起飞和降落的时候，由于由飞机1的发动机7发出的噪音被水平尾翼5遮蔽并且部分地被竖直尾翼6遮蔽，因此由飞机1的发动机7发出的噪音朝向地面急剧减少。 
根据本发明的并且由图6-8示意性示出的商业飞机21，也具有一纵向轴线X-X并且包括一个机体22，该机体22由一个机身23、多个机翼24、一个水平尾翼25和两个竖直尾翼26构成。机翼24每一个都携带一个涡轮发动机20，并且竖直尾翼26布置在水平尾翼5的端部。 
在飞机21的后部在中心安装有具有对转螺旋桨9和10的单个的发动机7，发动机7的轴线L-L平行于轴线X-X并且布置在相同的竖直平面内。 
类似于以上参考图1-5所述的，螺旋桨9、10和尾翼25和26的布置是这样的：由所述螺旋桨产生的噪音朝向所述飞机21的下部被机体22的后面部分22R遮蔽，所述尾翼25和26组成后面部分22R的一部分。 
应当注意的是，相对于相同功能的普通双涡轮发动机飞机，飞机21由于在后部存在发动机7，因此可以使用较小功率的涡轮发动机20(并且因此噪音较小)。总体而言，飞机21比这样的双涡轮发动机飞机噪音更小并且消耗的燃料更少。 

Claims (10)

1.减少环境影响的飞行器(1，21)，具有一纵向轴线(X-X)并且包括：
-至少一个安装在飞行器后部的发动机(7)，发动机(7)在飞行器的背部之上，其轴线(L-L)至少基本平行于飞行器的所述纵向轴线(X-X)；
-一个机体(2，22)，其后面部分(2R，22R)包括一个水平尾翼(5，25)和两个竖直尾翼(6，26)，两个竖直尾翼(6，26)分别布置在所述水平尾翼的端部，机体的所述后面部分形成至少用于由所述发动机产生的朝向下部的噪音的屏蔽，
其特征在于：
-所述发动机(7)是包括至少一个螺旋桨(9，10)的类型的发动机；
-所述螺旋桨(9，10)与形成抗噪音的屏蔽的机体(2，22)的所述后面部分(2R，22R)并排直立地布置；以及
-所述水平尾翼(5，25)恰好放置在所述螺旋桨(9，10)之下。
2.根据权利要求1的飞行器，其特征在于，设置机体(2，22)的所述后面部分(2R，22R)，以在螺旋桨的平面的两侧遮蔽总的噪音部分，该噪音部分具有大于由所述发动机发出的最大强度的预定部分的声强。
3.根据权利要求2的飞行器，其特征在于，由机体的所述后面部分(2R，22R)遮蔽的声强，在螺旋桨的两侧，相对于所述最大声强等于至少-5dB。
4.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，所述螺旋桨(9，10)布置在所述发动机(7)的后部，并且能够施加一个推力在所述飞行器上。
5.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，所述螺旋桨(9，10)不包括任何一个周边整流罩。
6.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，在螺旋桨(9，10)的端部和机体的所述后面部分(2R，22R)之间的最小距离(d)至少等于所述螺旋桨的直径(D)的10％。
7.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，所述发动机(7)包括两个共轴对转的螺旋桨(9，10)，两个螺旋桨(9，10)都与形成抗噪音屏蔽的机体的所述后面部分并排直立地布置。
8.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，所述飞行器包括：安装在飞行器后部的具有螺旋桨的单一发动机(7)，发动机(7)在飞行器的背部之上，以及至少两个由所述飞行器(21)的机翼(24)携带的涡轮发动机(20)。
9.根据权利要求1-3之一的飞行器，其特征在于，所述飞行器包括两个具有螺旋桨的发动机(7)，具有螺旋桨的发动机(7)安装在飞行器后部并且布置在飞行器后部两侧，发动机的轴线平行，所述发动机(7)在飞行器的背部之上。
10.根据权利要求9的飞行器，其特征在于，在所述发动机(7)的螺旋桨的端部之间的距离(e)至少等于60cm。
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