CN103314219B - 影响沿着流动表面的流的流体致动器以及包括类似的流体致动器的喷发装置和流动体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过喷射流体来影响沿着流动表面的流的流体致动器（10）。通过用类似的流体致动器，将连续的流分配到至少两个出口开口（24a，24b），以在这些出口开口之外产生流体脉冲。对这个分配的控制发生在被经由馈送管线（40）供应有流体流的交互室内（30）。经由控制开口（64a，64b），在这个交互室内合并有至少两个控制管线（62a，62b），在控制开口（64a，64b）上可以施加分别不同的压力。在控制开口处的压力差作用下，交互室内的流被分配到各个出口开口。

Description

影响沿着流动表面的流的流体致动器以及包括类似的流体致动器的喷发装置和流动体

本申请要求2010年9月27日提交的德国专利申请DE102010046667.0和2010年9月27日提交的美国临时专利申请US61/386，772的申请日的权益，这些申请的披露内容通过引用包含于此处。

技术领域

本发明涉及影响沿着流动表面的流的流体致动器以及包括至少一个根据本发明的流体致动器的喷发装置和流动体。

背景技术

这样的流体致动器，从根本上说，已知是用于例如影响沿着流动体的流动表面的流。利用这样的流体致动器，例如是为了使流沿着流动体附着的时间更长，或者是为了使已经与流动体分离的流重新附着到流动体。例如当已知的流体致动器用于可调节襟翼、控制襟翼或者飞机机翼的其它部分这些形式的流动体时，这是方便且有利的。

为了使已经分离的流重新附着，已知的是以这样一种方式实现流体致动器，使得从流体致动器的开口出现脉冲式的喷发。流体从流体致动器的开口脉冲式地喷发的后果是，通过使喷发的流体流成为湍流，将先前分离的流重新附着到流动体的顶侧。换句话说，与流动体间隔开的富有能量的流再次接近流动体，并因此重新附着到流动体。

发明内容

本发明的目的是解决前面提到的缺陷。更具体地，本发明的目的是提供能够管理尽可能少的机械部件、尤其是尽可能少的可移动部件的流体致动器，从而降低流体致动器的成本、延长维修间隔。

上述目的是通过具有独立权利要求的特征的流体致动器来实现的。有利的实现即来自于附属于各独立权利要求的从属权利要求。

通过用本发明，可以实现流体从彼此对应的开口脉冲式地喷射，例如流体致动器的几对开口以这样一种方式合作，使得通过这些开口轮流出现流体脉冲和流体不连贯的外流。这样，从连续的流体流开始，可能会发生到流体致动器的两个开口，即，一对开口的分配，使得未中断的、连续的流体流可以用来产生脉冲式的喷射。本发明提供了一种解决方案，因为有该方案，用于在所述流体致动器的所述两个开口之间进行分配的阀便不是必须的。这样的阀包括多个必须是可移动的机械部件，以在所述流体致动器的所述两个出口开口之间进行前后切换。因此，这样的机械部件和阀相应地受到取决于所述流动体的所述两个出口开口之间的所述脉冲频率的高机械张力，根据本发明，可以避免使用这样的机械部件和阀，使得所述致动器的维修和复杂性得到减少。

本发明流体致动器通过喷射流经所述流体致动器的流体而影响沿着流动表面的流，该流体致动器包括出口装置，出口装置具有至少两个出口开口以及合并在所述出口开口中的至少两个出口管线。在本发明的框架中，还有可能是提供两个以上的出口开口，与相应的较大数目的出口管线相对应。

本发明的所述流体致动器进一步包括交互室，其经由各流动管线与具有各自出口开口的各自出口管线分别流体连通连接。此外，在所述交互室内出现设置在所述出口管线的所述入口处的分流装置。因此，所述分流装置的作用是将从所述单个的交互室流来的流体经由所述流动管线引导到所述单个的出口管线中，并因此到所述个别出口开口。所述分流装置因此将所述交互室内的所述到达的流分开，并通过这样将其分配到所述出口管线中，因此在所述出口开口处产生所述期望的脉冲。

另外，在本发明的流体致动器中提供一个馈送管线，它实现为用馈送压力将流体供应到所述交互室内。所述馈送管线可以例如从像飞机的引擎这样的外部装置接收加压空气，并将它引导到所述交互室内。这个馈送压力对应于经由所述馈送管线流入所述交互室的基本上连续的流体流。从所述馈送管线来的这个基本上连续的流被所述交互室内的所述分流装置分开，从而进行从个别的流体流开始、到多个出口管线并因此到多个出口开口的分配。

在本发明的流体致动器中，进一步出现至少两个控制管线，用于以各不同的控制压力将流体经由至少一个控制开口供应到所述交互室内。所述控制管线合并在各控制开口中，并因此合并到所述交互室中。不同的控制压力，即，出现在所述控制管线中的流的相应静态压力也相应地在每个控制开口占优势。这些不同的控制压力，如下文所描述那样，用于与从所述馈送管线进入所述交互室内的流体流交互，目的是通过所述交互室内的所述分流装置执行分配。

为了这个分配的目的，本发明的流体致动器的所述交互室配置成，使得当经由所述控制管线轮流地以在所述控制开口各不同的控制压力供应流体时，在所述交互室内，流经所述馈送管线的流体相应地偏转，轮流地使大部分流体进入各出口管线。换句话说，所述交互室实现为，使得由于所述控制开口处的控制压力的轮流差异，经由所述流动管线给不同的出口管线提供从所述馈送管线来的流体流，并且因此给以流体连通的方式连接在各出口开口的出口开口供应流体脉冲。换句话说，在所述交互室内的控制开口处的所述不同控制压力的交替对应于从所述馈送管线来的流的流体到所述交互室内的轮流分配，因此对应于从所述出口装置的各出口开口来的流体脉冲的轮流排放。所述轮流排放和先前提到的需求，即，尤其是控制压力的交替，可以周期性地发生，即，以一定的振荡频率发生。但是，还有可能的是，以不规则的方式产生来自于所述出口开口的脉冲以及所述控制压力的脉冲。

有利的是，在本发明的流体致动器中采用了最少的机械零件，以产生不同的控制压力。在本发明尤其简单的实施例中，完全不需要一个机械部件。这样，本发明的流体致动器包括控制压力改变装置，其装备有控制馈送管线和控制分流装置。所述控制分流装置与所述控制馈送管线和所述控制管线流体连通连接，因此能够将从所述控制馈送管线来的流分配到所述控制管线。

为了分配的目的，在所述控制馈送管线中设置流动体。以这样一种方式装备这个流动体，使得当流体是由所述控制馈送管线通过所述流动体周围的包覆流来施加时，涡流从流动体沿着流动方向的横向泻出。当在流动体（设置成不可移动，即，在控制馈送管线中基本上以不可移动的方式）的横截面上看以及将在这样一个横截面中的馈送管线中的流动方向定义为从左到右时，到达的流体将从左边撞击流动体，并在顶部和底部在其周围流动。当从这个流动方向的横向上来看时，即，沿顶部和底部以这种方式查看所述流动体，根据流动体的形状，所述涡流相应地从所述流动体分离。根据流体的类型，尤其是根据其粘性，并根据所述流体流的速度，相对于所述流动方向在所述流动体上迟早会发生涡流的泻出。在这样一种布局中，尤其便利的是脉冲体，当流体在它们周围流动时，形成所谓的卡门涡街。此处可以考虑多种不同形状的流动体。稍后将更详细地讨论单个的形状。

因为涡流在流动体的两侧轮流泻出，从所述控制馈送管线来的大部分流交替地分配到各一个控制管线中，目的是产生交替不同的控制压力。在此处，应当注意的是，在本发明的框架中，在控制压力的情况下和在流动管线，或出口管线的情况下“大部分”分配是指，超过50%的流分配到对应管线就足以符合本发明这个基本的定义。尤其是在控制管线的情况下以及考虑到施加在所述控制开口的控制压力，各控制开口处的控制压力甚至有些许差异也足以，在接下来，于交互室内，将从所述馈送管线到来的流体流的大部分根据本发明轮流地分配到出口管线。换句话说，如果所述流动体在其工作条件下，因为涡流的轮流泻出，而产生从所述控制馈送管线到通向所述控制开口的控制管线均匀流的不平衡分配，就是充分的。在此处，在极端情况下，发生51：49的分配是可以的，但是在其它极端情况下，分配是99：1。甚至是完全分配到两个控制管线中的一个，虽然不是必须的。对于轮流将大部分分配到流动管线或者控制管线的最小分配，以更有区别地实现可能是有好处的。因此，例如对于大部分分配，可能预先假设至少55：45的分配比例，尤其是至少60：40的分配比例，或者是至少65：45。通过这种方式，通过在控制管线处的分配，可以增强脉冲控制或者在出口开口处的那个脉冲控制的效率。

通过这种方式，在流动体的涡流泻出因此以轮流的大部分方式产生到各控制管线的分配，而不用任何机械式的活动部件，而这个分配取决于流动体处的流速。尤其是，当在流动体处形成所谓的卡门涡街时，涡流的泻出是以摆动的方式发生，或者以交替的周期性的方式。换句话说，流体会轮流地在流动体的一侧和另一侧离开，以定义好的频率产生相反方向的涡流，该频率通过周围环境的参数来预定。除了流动体的几何形状，所述周期性和因此所述涡流泻出的频率还取决于所述流动体周围的流体的流速和流动的流体的类型。换句话说，改变所述控制馈送管线中的流速允许改变所述流动体上的包覆流，通过这种方式，改变所述控制馈送管线中的脉冲频率。通过这种方式，体积流量的简单变化允许获得所述流动体上的分离频率的变化，因此间接引起所述流体致动器的出口开口处脉冲频率的变化。本发明因此不仅基本上提供了脉冲地排出流体的流体致动器，而且甚至是提供了可控的流体致动器，而没有必要有活动部件。

同样给控制馈送管线供应定义好的加压空气，该加压空气例如可以是由和产生馈送管线到交互室内的加压空气的机构相同的机构来供应。举例来说，在这种情况下，同样，它可以是从飞机的引擎来的空气。但是，如果包括明显低的压力，即明显较低的体积流量，因此还有明显较小的管线横截面，对于所述控制压力来说是足够的。换句话说，通过这种方式形成双稳态致动器，或者在两个以上的流体致动器的出口开口的情况下，形成多稳态流体致动器。优选的雷诺数，即流动体处的黏度和流速方面的优选的范围，对于层流范围是在30和200之间，在涡流范围内甚至在大于200的雷诺数之上。

整个装置，即整个流体致动器，优选地实现成基本上对称的。虽然可能有制造容差，这个对称涉及限定流体致动器的纵向轴的中心轴。但是，根据应用的位置，尤其是使用位置的几何状况，尤其是还可以考虑交互室和控制压力改变装置的出口装置的物理分离。这些单独的装置的交叉可以实现成不同的长度，因为它们可以被经由具有构成所述控制管线、控制馈送管线、馈送管线和/或流动管线形式的管道的流体连通连接而柔性地路由。脉冲体有利的是还可以是对称的，可以具有圆形横截面，但是还可以是多边形或者梯形横截面。

可以进一步发展本发明的流体致动器，达到流动体被从控制馈送管线来的流体流的撞击的侧面至少有一部分是弯曲的，因此造成卡门涡街的形成。局部弯曲，例如，可以具有D形横截面，其中在流动体的被撞击侧的方向上的弯曲可以都是恒定的，即沿着圆形管线弯曲，也可能展现不同程度的弯曲。甚至可以考虑基本上为圆形的横截面，这会导致具有例如圆柱形形状的流动体的形成。沿着这样一个圆柱形的纵轴变化的可变圆形横截面同样是可能的，在这种情况下，会产生桶形的流动体。但是，基本上，不考虑流动体的实际几何形状，对于本发明，决定性的是，当流动体是由流体包覆时，在流动体上发生涡流的轮流泻出。

如果当从交互室的内部在出口管线的方向上看时，交互室具有凸出弯曲的壁部，那么在本发明的流体致动器中会是有利的。如果在各壁部合并的控制管线中，所有控制管线的最低控制压力占优势，那么将流应用到这些壁部中的各一个会导致稳定的流沿着这个壁部进入各出口管线。这样的凸出弯曲的壁部尤其是康达（Coanda）壁，沿着那个壁部形成康达流。康达流的特征在于，一旦已经将流应用到这样的壁部，它沿着壁部稳定流动，直到主动产生流偏转，即，从那个壁部来的施加的流的分流。如果所述控制压力差，尤其在交替控制压力差方向，具有较小的和/或暂时的短期变化，这些变化强制性致使从馈送管线进入另一个出口管线的主流沿着相对的壁部的突变，那么它是足够的。以这种方式弯曲的壁部的另一个优点是，引导到后继的出口管线中的流的比例上升。而在控制管线的情况下，基本上出现最小压差是足够的，如果为了增加流体致动器的效率，从馈送管线将最大可能比例的流体流引导到各一个出口管线，使得流的主要部分在脉冲阶段期间从一个出口开口输出而基本上没有或者完全没有流体从另一个出口开口流出，会是有利的。换句话说，超过80的分配，尤其是超过85的分配，在优选情况下，超过90%的分配到单个的输出管线，并因此分配到单个的输出开口是有利的。通过这种方式，在出口开口之间产生较大的脉冲差，使得脉冲的效果以及通过本发明的流体致动器影响流的效果得到优化。

在本发明的流体致动器中，如果当从所述控制馈送管线的内部，从所述控制管线的方向上看时，所述控制压力改变装置具有凸出弯曲的壁部，本发明的流体致动器也会是有利的。通过这种方式，如果通过交替地将来自于控制馈送管线的流大部分分配给与这个壁部连续放置的控制管线供应流，将所述流应用到各一个壁部导致以与前面描述的交互室相同的方式沿着这个壁部进入到各控制管线的稳定的流的形成。这个弯曲的壁部尤其是康达壁，沿着这个壁部产生的流在所述控制压力改变装置中相应地是康达流。通过这种方式，甚至在流动体处有低脉冲分配，将较大部分从所述控制馈送管线到来的流大部分分配到其中一个控制管线，使得即使从所述控制馈送管线有低的总体积流量，也可以在一个控制管线产生相对大的控制压力，在另一个控制管线相应地产生较低的控制压力，这是有利的。通过这种方式，甚至当具有从所述控制馈送管线来的较低的体积流量，有可能在所述控制开口处在所述单个控制压力之间产生充分的相对压力。

此外，有利的是，如果在流动方向在流动体的下游的控制馈送管线中设置至少两个脉冲辅助体，在本发明的流体致动器中会是有利的。此外，当从所述控制馈送管线的纵向上看时，至少三个控制管线是并排提供的，交替地大部分通过流动体和脉冲辅助体从控制馈送管线接收流体，进入三个控制馈送管线中的一个。所述脉冲辅助体的构造类似于其中一个流动体，或者与之一致。尤其是，交替的涡流泻出还发生在脉冲辅助体的情况下，导致所述脉冲辅助体周围的流周期性地交替分离。这样提供流动体和脉冲辅助体的级联，如果所述级联延伸到另外几排的脉冲辅助体，允许两阶或者多阶地分配。

所述流动体交替地，尤其是周期性地分配到两个脉冲辅助体，而各交替地、尤其是周期性地被撞击的脉冲辅助体，反过来交替地、尤其是周期性地分配所述流体流到从它们设置在下游的控制管线。尤其是，选择所述脉冲辅助体的几何形状，使得所述脉冲辅助体的脉冲频率高于各流动体周围的流的同样流速的流动体的脉冲频率。尤其是，以同样的流速，在所述脉冲辅助体处的脉冲频率基本上是所述流动体处的脉冲频率的两倍之高，使得，对于每个分配阶段，即，对于第一流动体的每个半周期至两个脉冲辅助体中的一个、两个分配阶段，即，完整周期，到一个，或者到第二控制管线，可以发生在这个脉冲辅助体。在流动体处进一步有涡流泻出的结果是，随后所述流转换到另一个脉冲辅助体，该脉冲辅助体在流动体的第二半周期，一次到一个控制管线，以及一次到第二控制管线。通过这种方式，根据本发明可能分配到两个以上的控制管线，而不必利用机械部件，尤其是机械活动部件。

在本发明的流体致动器中，如果在所述馈送管线中设置在所述流动体周围流动的流体以及所述控制馈送管线中的流的流速的至少一个节流阀，更是有利的。这样的节流阀作用是降低所述控制馈送管线中的流的流速。尤其是例如以恒定的体积容量，由于有从引擎来的空气，通过这种方式，有可能在节流阀的辅助下，在所述控制馈送管线中，从最大输入速度调节到定义好的流速。

如在前文详细讨论的那样，在本发明的流动体的脉冲频率以及因此在流体致动器的出口开口处的喷射频率取决于所述控制馈送管线中的流速，并因此取决于沿着所述流动体流动的流体的流速。换句话说，通过这种方式，有可能在节流阀的辅助下，以尤其简单的方式来改变脉冲频率。当减小所述节流阀的开口时，所述流速减小，所述流动体处的脉冲频率下降，通过这样，所述出口开口处的脉冲频率也下降。当所述节流阀的开口增大时，所述控制馈送管线中的流速增大，所述流动体处的脉冲频率升高。在本发明的流体致动器的出口开口处的脉冲频率也下降。当在流动体中提供多个流体致动器时，还可以为每个流体致动器固定地调节所述节流阀。例如，所述节流阀可以由小孔构成，该小孔将进入的体积流的速度降到其到达的流速的一定百分比。当提供多个本发明的流体致动器时，有可能通过这种方式以尤其简单的方式调节脉冲频率特性，在没有任何通过本发明的流体致动器的特性的机械可动部件的情况下，尤其是，如果将所述节流阀实现成小孔。对于每个流体致动器，通过所述小孔开口，即通过所述节流阀的开口程度，预先调节单独的脉冲频率。当所述整个供应压力增大时，每个单个的流体致动器处的脉冲频率升高，但是，所述单个的流体致动器的脉冲频率之间的相对比例得到保留。因此，有可能通过多个本发明的流体致动器以特别简单的方式预先调节脉冲频率特性。

本发明的另一个主题是包括至少一个本发明的流体致动器的喷发装置。在这样一种喷发装置中，另外提供加压空气供应装置，其包括流体连通连接到所述控制馈送管线的控制馈送管线并且/或者包括流体连通连接到所述馈送管线的供应管线。所述加压空气供应装置，可以，例如是连接到飞机的引擎，分流的空气从该引擎被经由所述供应管线或者所述控制馈送管线分别引导到所述馈送管线或者到所述控制馈送管线。但是，以更为简单的实现方式，所述加压空气供应装置有可能是流动体上简单的开口，其作为空气入口，并因此接收所述流动体的包覆流，以这种方式作为加压空气供应装置。当用于流动体，并用于影响这样的流动体的顶侧的流时，可以例如在流动体的低侧设置这样一个开口。在这样一种变型中，提供节流阀、尤其是可变的节流阀是有利的，因为必须预料到各供应管线中不同的准许压力，因为气压改变或者飞机的速度改变。

在本发明的喷发装置中，如果在所述控制馈送管线和/或所述供应管线内设置用于影响所述控制馈送管线和/或所述供应管线内的流速的节流阀，会是有利的。特别是当预期到从所述加压空气供应装置中来的加压空气供应中有波动时，这样一种节流阀是适宜的。通过这种方式，避免了所述出口开口处的脉冲或者所述控制馈送管线所控制的脉冲频率和在所述控制馈送管线中的流速占优势的流速以不可控的方式改变。换句话说，在有过多的加压空气来自于所述加压空气供应装置的情况下，所述节流阀作为调节期望的操作所必须的对应流速的目的，尤其是本发明的流体致动器的最佳操作。在有非常大的过多加压空气从所述加压空气供应装置来时，通过这种方式避免了所述流体致动器的机械损坏，或者甚至是其机械式毁坏。

如果在所述控制馈送管线和/或所述馈送管线中设置用于影响所述控制馈送管线和/或所述供应管线中的流速的压缩机时，在本发明的喷发装置中会是有利的。所述压缩机的效果和所述节流阀的效果相反。其作用不是节流，即减小所述流速，而是增大各供应管线中的流速。尤其是在飞机的低速飞行状况下，或者例如在由于高度较高而出现低外压情况下，在飞机的巡航飞行中，如果其提供的加压空气不充分，辅助具有在流动体底侧的开口形式的加压空气生成，会是有利的。此处，节流阀和压缩机的交互允许本发明的喷发装置有最高的变化性，因为对流减速以及对流加速变得可能。通过这种方式，在所述控制供应管线和所述供应管线中，并因此在所述控制馈送管线以及所述馈送管线中，都能获得基本上连续的流特性。相应地，还可能获得所述脉冲的连续操作及因此本发明的流体致动器的基本上明确定义的功能。

当然还可以考虑在本发明的喷发装置中设置一个以上的流体致动器。尤其是提供至少两个本发明的流体致动器，所述控制馈送管线与所述流体致动器的所述控制馈送管线流体连通连接并且/或者所述供应管线与所述流体致动器的馈送管线流体连通连接。换句话说，所述供应管线和/或所述控制供应管线是所有的流体致动器的中央供应管线。这极大地降低了本发明喷发装置的复杂性和安装成本。只需要为每个流体致动器提供到各供应装置的连接。如果，例如，要在飞机的机翼的翼展方向上分布多个本发明的流体致动器，则每个流体致动器不需要单独的连接。如果所述控制压力改变装置和所述交互室的所述控制压力改变装置的一个各供应管线被沿着所述机翼的翼展方向路由。在本发明流体致动器的每个期望的位置，在所述供应管线上或者在所述控制供应管线上提供连接点，通过这样可以将各流体致动器采纳到流体连通连接中。

如果本发明的喷发装置中的控制供应管线和供应管线是由共用的供应管线构成的，那么可以简化这样一个实施例。换句话说，所述翼展方向上的整个供应管线减少成给所有的流体致动器的所有的部件提供加压空气的单个管线。因此每个流体致动器至少有两个管线从这个单管线岔开，它们一方面经由所述馈送管线进入所述交互室，另一方面经由所述控制馈送管线进入所述控制压力改变装置。通过这种方式，用特别简单的方式确保在飞机的机翼的所述翼展方向上发生低成本和容易安装的分配，然而，对于本发明的每个流体致动器，在每个位置确保本发明的流体致动器的创新性功能。

在这样一个实施例中，如果此外至少在所述控制馈送管线中提供节流阀和/或在所述交互室的馈送管线内提供压缩机，尤其有利。在所述馈送管线中，为了在所述出口开口处产生所述体积脉冲必要的体积流量，通常需要比在对所述交互室的控制下在所述控制馈送管线中有明显较高的压力或者较高的体积流量。如果使用共用的管线，可能会发生必要的体积流量的改变，因为本发明的每个流体致动器抑制了在其控制馈送管线中到达的高进入压力或者高体积流量，为了所述控制压力改变装置中的流速，以必要的最大程度到达。可替换的是，还有可能通过进入所述交互室内的馈送管线中的压缩机增大所述馈送管线中的速度或者所述压力。根据本发明，当然还可以考虑将所述控制馈送管线中的节流阀和所述馈送管线中的压缩机组合到所述交互室中。

本发明的另一个主题是包括多个出口开口和至少一个本发明的流体致动器或者至少一个本发明的喷发装置的流动体。因此，例如所述流动体可以是飞机的主翼，所述出口开口可以被提供在所述尾缘，相对于所述主翼的后继控制襟翼的上游的流动方向。甚至可以考虑所述控制襟翼上的本发明的流体致动器的出口开口，目的是稳定出现在那里的流，或者将已经在这个区域分离的流重新附着到所述控制襟翼。

在有本发明的喷发装置或者在有本发明的流体致动器的情况下，有可能形成空气动力属性最优的本发明的流动体。这个优化还涉及机翼的凸出部，否则的话，流会在这里分离，或者涉及控制襟翼的长延伸路径。因为对应的流是由本发明的流体致动器辅助的，所述空气动力效率会得到增强，从而减小例如重量和大小并且因此还有控制襟翼或者机翼的阻力。本发明的流体致动器或者本发明的喷发装置因此对优化的优化飞机效率的流动体有贡献。

附图说明

通过参考附图的图更详细地阐释本发明。此处，“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图的图的方位，在这些图中，参考标号是以标准方式清楚标出。

图1是本发明的流体致动器的实施例的横截面视图

图2a示出了在第一状态下本发明的控制压力改变装置的实施例的细节

图2b示出了在另一个流动状态下图2a的控制压力改变装置

图3示出了控制压力改变装置的另一个实施例

图4示出了控制压力改变装置的另一个实施例

图5示出了本发明的喷发装置的第一实施例

图6示出了本发明的喷发装置的另一个实施例

图7示出了本发明的喷发装置的另一个实施例

图8示出了本发明的喷发装置的另一个实施例

图9示出了本发明的喷发装置的另一个实施例

图10a至10f示出了本发明的脉冲体的不同实施例

具体实施方式

图1是本发明10的流体致动器的第一实施例的横截面视图。这个流体致动器10基本上是以相对于轴A对称的方式对称地构造。图1的实施例的流体致动器10包括具有两个出口开口24a和24b的出口装置20。因此，这个实施例的流体致动器10作用是通过在两个出口开口24a和24b之间分配流体流来获得脉冲。

为了将空气分配到两个空气出口开口24a和24b，在图1的流体致动器10中设置馈送管线40，流体致动器10将空气、流动的流体引入交互室或者连接室30中。在交互室内进行分流，即，从馈送管线40供应的流体流的大部分轮流地分配给两个出口管线22a和22b中的一个出口管线，如稍后会描述那样。为此，交互室30包括两个流动管线32a和32b，它们与出口管线22a和22b流体连通连接，并经由出口管线22a和22b与出口开口24a和24b流体连通连接。换句话说，轮流引导从馈送管线40来的流体流的大部分，一次经由上控制管线30a引导到上出口管线22a内并因此到上出口管线24a内。紧接着经过这个出口开口24a的第一脉冲终止后，分流装置36改变流体流的分配，使得从馈送管线40来的流体流转向，经由下流动管线32b流入下出口管线22b，从下出口开口24b排出。当这个第二脉冲终止时，这个过程重新开始。

在两个流动管线32a和32b之间的转向或者切换以及因此在两个出口管线22a和22b或者出口开口24a和24b之间的切换根据下面的描述而发生。

两控制管线62a和62b经由控制开口64a和64b并入到交互室30。如果在这些控制开口64a和64b上施加各不相同的控制压力，那么交互室30内由馈送管线40所提供的流向着交互室30内呈现出具有较低控制压力的控制开口64a或者64b的一侧流动。换句话说，在两个控制开口64a和64b之间存在着控制压力差或者压力梯度，这会导致给予来自于馈送管线40的流体流一个方向。如果在下控制开口64b出现较低的控制压力，那么来自馈送管线40的流体流大部分被引导到下流动管线32b中，并因此进入下出口管线22b，以从下出口开口24b排出。如果相反，在交互室30内部上方的控制开口64a施加较低的控制压力，那么来自馈送管线40的流跟着上流动管线32a进入到上出口管线22a，以从上出口开口24a排出。这个功能由来自于馈送管线40的流的流矢量和来自于具有较高控制压力的控制开口64a或者64b的流的流矢量之间的矢量和而达成。得出的矢量和，与之前一样，表示来自交互室40的对侧上的馈送管线40的流。

为了在两个控制开口64a和64b之间建立控制压差，尤其是这个控制压差的变化，在图1的交互室30的左边设置控制压力改变装置60。这个控制压力改变装置60包括控制馈送管线68，用它给控制压力改变装置60提供流动的流体。此外，在控制压力改变装置60内提供控制馈送管线68形式的控制分流装置66，控制压力改变装置60将从控制馈送管线68到来的流体流大部分轮流分配给两个控制管线62a和62b中的一个。作为这个分配的结果，一次是上控制管线62a和上控制开口64a，以及随后是下控制管线62b和下控制开口64b接受到从控制馈送管线68到来的流体流的较大部分，使得一次在控制管线62a内、一次在控制管线62b内形成高压，尤其是高静态压力，这取决于两个中哪一个接受到来自于控制馈送管线68的较大部分的流体流。在对应的控制管线62a或者62b的开口中，即，在对应的控制开口64a和64b中，则对应的高压占优势，这影响到来自于馈送管线40的主流流入一个或者另一个流动管线32a或者32b，如上文进一步所描述那样。

为了能够对从控制馈送管线68到来的流体流进行分配，在控制压力改变装置60中设置流动体70。该流动体具有非流管线体或者脉动体的功能，集成在致动器中，在管线62a、62b的入口区域之前或者之内产生涡流。这个流动体构造成，当在流动方向的横向上，即，在图1中在流动体70的上方和下方，从流动体70来看时，流是经过控制馈送管线68出现而流动在流动体70的周围时，涡流是从流动体后面的管线68的区段65轮流泻出。该区段65包括分叉点或者分叉区域65a，从该分叉点或分叉区域起形成与管线68分叉而且又互相分叉的管线62a、62b的壁部，管线62a、62b互相接近并且处于彼此相反方向。根据本发明的实施例，流动体70正后方的点（当从轴A的方向或者流动方向上看时）和分叉点65a之间的距离是流动体70的最大直径（当从垂直于轴A或者管线68的纵向的平面上看时）的尺寸的一倍至五倍之间。可替换的是，或者另外，在垂直于轴A或者管线68的纵向的平面中，流动体70的横截面面积比该流动体的体积中心所在的同一个平面内的流动体70的横截面面积小0.2至0.8倍数。

根据涡流泻出在这一侧，这样的涡流泻出促使流动体70周围的包覆流（envelopingflow）这一次进入到上控制管线62a，而在涡流在相对的另一侧泻出的情况下，则进入到另一个控制管线62b。在大多数情况下，在层流和涡流范围内，在广泛的雷诺数范围内，流动体70会是形成所谓的卡门涡街的主体。这意味着，涡流是以周期性轮流的方式在两侧泻出，即，在图1所示的流动体的顶部和底部，使得周期性地这一次上控制管线62a，接着是下控制管线62b接受到从控制馈送管线68到来的流体流的较大部分。因为是轮流的，尤其是涡流在流动体70处的周期性轮流倾泻，较高的压力会以这种方式在控制开口64a和64b处以同样的周期和同样的频率占优势。因为有各轮流出现的较高的优势压力，从馈送管线40来的主流另外以同样的频率和同样的周期通过改变压差被大部分分配到控制开口64a和64b，一次到下流动管线32b，随后到上流动管线32a。流动体70处的脉冲频率因此基本上限定了从馈送管线40来的流体流轮流将其自身分配到两个出口开口24a和24b的脉冲频率，以及后者的脉冲频率。

在图1中流动体70是以横截面示出。但是，流动体70的形成不局限于基本上圆形的横截面。另外，圆形横截面可以意味着在三维上有不同的形状，至于流动体70的可能的形状，此处应参考图10a至10f和接下来对应的描述。

图10a至10c示出了具有圆形横截面的可能的脉冲体70。图10a示出了可以应用在控制压力改变装置60中的球形。在图10a至10f的所有图中，SR表示撞击流的方向，因此定义了流动体70的冲击侧。

图10b示出了流动体70实现为圆柱体，其中所产生的圆柱体表面被在流动方向SR的流体流撞击。沿着所产生的表面-取决于流动体70周围的流速-涡流迟早会从背离流的那侧上的流动体70上分离，对应于轮流在图1的顶部或者底部，这里是轮流在图10b的前后。

图10c示出了基本上实现为桶状的三维形状，这个流动体70同样呈现圆形横截面。

图10d示出了流动体70的变型，其不呈现圆形横截面。此处，横截面基本上是三角形的，具有面向流动方向SR的最小三角形面积，在这种情况下，是等腰三角形。可以通过截去三角形的顶修改图10d的实施例，如图10e中所呈现那样。这形成了具有具体为基本呈等腰梯形的横截面的流动体70。此处，同样，其中一个侧面，作为受冲击面，迎着流动方向SR。在图10f中，图10d的形状进一步被修改，两个侧面具有弯曲构造。与图10d和10e的实施例相比，这种实施例的流动体70尤其容易构造并减小了阻力。以图10e和10f的形状倾斜的涡流在大多数情况下发生在两个侧面的端部，该端部形成分离边，像以前那样。

此外，控制管线62a和62b中和流动管线32a和32b中的壁部的具体实现可以从图1中看出。控制压力改变装置60的壁部是以凸出弯曲的壁部60a和60b来实现的。这个凸出弯曲的结果是，通过周期性泻出涡流到流动体70，流被施加在一个壁部60a或者另一个壁部60b，该流稳定地将其自身附着在对应的壁部60a或者60b上。这样形成的各壁部60a和60b因此稳定了通过这种方式施加的流。

通过凸出弯曲来实现的交互室30的壁部30a和30b以类似方式操作。但是，在这种情况下，该应用不受流动体70的影响，而是受到控制开口64a和64b处的压差的影响。控制开口64a和64b之间较小的压差在某种程度上促使从馈送管线40到来的流体一次流在一个壁部30a上，而一次在另一个壁部30b上。在施加到各壁部30a或30b上之后，流体沿着壁部30a或者30b的凸出曲面稳定自身，因此大部分被引导到对应的流动管线32a和32b中。换句话说，在控制压力改变装置60和在交互室30两者中，各施加的和偏折的流的稳定性会受到对应实现的壁部60a、60b、30a和30b的影响，从而可以增加分配到各优选的控制管线62a或62b或者各优选的流动管线32a或32b的比例。

图2a和2b通过示例示出，如果只有从控制馈送管线68到来的流的大部分不规则分配收到流动体70的影响，而不是全部的分配受到流动体70的影响，而流到两个控制管线62a和62b，这样是足够的。两个图2a和2b示出了流动体70周围的两个不同的半周期性阶段。在图2a中，呈现的状态是，图2a示例中的流动体70两侧中的其中一侧泻出的涡流引导四个流动管线中的三个沿着弯曲的壁部60a进入上控制管线62a中。如果接下来，另一个涡流本身在流动体70的相对侧分离，那么流动管线改变，如图2b中所呈现那样，经由下壁60b将四个流动管线中的三个被带到下控制管线62b中。根据壁部60a和60b的实现，以及根据流动体70周围的速度及其几何形状，相应地在两个控制管线62a和62b上有不同强度的分配。然而，对于本发明的操作，如果基本上出现不均匀的分配，即，对于每个周期阶段，如果来自于控制馈送管线68的流超过50%尤其是超过55%或者60%被引入到两个控制管线62a或者62b中的一个，则是足够的。通过这种方式，在交互室30中产生生成脉冲所需的压差。

图3示出了控制压力改变装置60的另一个实际例子。在这种情况下，应用明显较低的体积吞吐量，使得控制馈送管线68可以呈现明显小的流横截面。此处没有提供弯曲的壁部60a和60b，使得两个控制管线62a和62b基本上平行于彼此延伸。此处，流动体70也是具有圆形横截面，并因此可以具有例如可从图10a至10c所见的三维形状。在流动体70处具体为周期性的、轮流的涡流泻出操作，是以通过用前文已经详细解释的方式进行的，从而轮流地将大部分分配到两个控制管线62a和62b其中一个。

图4示出了本发明的控制压力改变装置60的另一个实施例。这进一步发展的效果是，当从来自控制馈送管线68的流体的流动方向上看时，在流动体70的下游提供两个脉冲辅助体72a和72b。这两个脉冲辅助体72a和72b的横截面比流动体70的横截面小，从几何方面来说，位于一次是一个脉冲辅助体72a、一次是另一个脉冲辅助体72b接收来自于控制馈送管线68的流的较大部分的位置之处，这取决于涡流泻出的一侧和因此在流动体70周围的流的优选侧。尤其是对于两个脉冲辅助体72a和72b在与包覆流一致的速度下具有两倍脉冲频率的情况，如流动体70那样，这导致接下来的操作。

从控制馈送管线68连续到来的流体流在流动体70周围流动。因为这个包覆流和所实现的，具体为圆柱体形状的，流动体70，涡流轮流地、周期性地与流动体分开，一次是在上侧，一次是在下侧。作为这样的涡流泻出的结果，对于每个周期阶段，从控制馈送管线68到来的流体流跟着要被分配的涡流一次到上脉冲辅助体72a，一次到下脉冲辅助体72b。对于流动体70的每半个脉冲周期阶段，从控制馈送管线68来的流的主要部分因此，例如，被送到上脉冲辅助体72a。后者具有的脉冲频率尤其是流动体70的两倍。在该半脉冲周期阶段中，从控制馈送管线68来的流体的主要部分因此应用到上脉冲辅助体72a，后者将进行整个周期，即，两次涡流泻出。对于每一次涡流倾泻，上脉冲辅助体72a将从控制馈送管线68供给它的流的较大部分，一次分配给第一控制管线62a，另一次分配给第三控制管线62c。类似，在流动体70的第二半周期性阶段，从控制馈送管线68来的流的较大部分应用在下脉冲辅助体72b。在流动体70的该半周期阶段，后者也进行两例涡流倾泻，使得从控制馈送管线68来的流体流的较大部分一次应用在第二控制管线62b，一次应用在第三控制管线62c。通过这种方式，在任意状况下，最大控制压力出现在控制管线62a、62b、62c其中的一个内，这取决于流动体70和脉冲辅助体72a和72b所处的当前涡流泻出频率状况。此处，后继的控制室30可以实现为，使得提供三个流体管线，它们经由三个出口管线合并到三个出口开口中，从而可以为三个出口开口进行流体致动器10的控制。这个级联可以任意扩展，使得甚至多个出口开口可以由本发明的不包括任何机械可动部件的系统应用。

图5示出了本发明的喷发装置200的第一实施例。在这里，本发明的流体致动器10是示意性呈现的。例如，这个致动器10包括交互室30、控制压力改变装置60和对应的控制通道62a、62b和出口管线22a和22b以及控制开口64a和64b和出口开口24a和24b，其可以通过图1的实施例来实现。馈送管线40连接到供应管线310，供应管线310转而与加压空气供应装置300流体连通连接。对于连接在控制供应管线320上的控制馈送管线68，同样如此，控制供应管线320转而还从加压空气供应装置300接收其加压空气。在这里，加压空气供应装置300例如可以是给两个供应管线310和320提供汲取的空气的飞机的涡轮机。可替换的是，加压空气供应装置300还可以用不同的方式来实现，例如通过流动体底侧的开口，空气可以通过所述开口进入对应的供应管线310和/或320。

在图5的尤其简单且低成本和少维修的实施例的情况下，没有必要有一个可移动部分，以确保本发明的流体致动器10的功能。此外，如果供应管线310允许足够大的横截面来在出口开口24a和24b提供脉冲的体积流量，那就足够了。控制供应管线320可以呈现明显较小的横截面，因为其能以明显较低的体积流量来工作，目的是在控制开口64a和64b处产生不同的控制压力。

对于加压空气供应装置300不具有专门的活动或者没有可控的活动的应用领域，图6的实施例是有利的。因此，例如在加压空气供应装置300中具有将加压空气从流动体的包覆流中抽取出来的开口形式，如果不能被主动影响的可变流适于在喷发装置200内被主动控制的话，那会是有利的。在图6的实施例中，主动控制分别是以两种方式发生，或者是在两个方向上。

一方面，在供应管线310和320两者中都提供节流阀69a和69b。在这些节流阀69a和69b的帮助下，有可能抑制到达的流体流，并因此对其减速，或使体积流量最小。反之亦然，还有可能通过在节流阀69a和69b的下游-或者与图6的呈现相反-上游-设置压缩机67a和67b，增大流体流的速度或者增大体积流量。在这些压缩机67a和67b的辅助下，可以增大压力或者增大体积流量。在相应的传感器的帮助下，因此可以在压缩机67a和67b与节流阀69a和69b组合的帮助下，通过对加压空气供应装置300的变化进行补偿的能力，可同时在控制压力改变装置60和交互室30内，以这种方式调节出基本上恒定的状态，或者保持它是调节好的。

图7示出了图6的可替换实施例。在这里，节流阀69c出现在流体致动器10的控制馈送管线68内。通过这样，在流体致动器10中提供整体复杂性，包括节流阀69c。供应管线310和320可以用相应简单的方式来实现。图6和7的两个实施例当然还可以互相结合，使得节流阀可以被提供在供应管线310和320两者中，还在控制馈送管线68和/或馈送管线40中。

如果现在本发明的喷发装置200需要更为复杂的系统，尤其是包括多个本发明的流体致动器10的系统，可通过提供中央供应管线310和320来随意扩张这样的系统。

在图8中呈现对应的出口装置200的例子。在这里，设置两个流体致动器10，作为多个流体致动器10的示例，通过共享的供应管线310和320给两个流体致动器10供应加压空气。供应管线310提供分支到所有的馈送管线40中，使得向所有流体致动器10的所有交互室30供应来自于共用供应管线310的压缩空气。同样，控制供应管线320提供分支到所有流体致动器10的所有控制馈送管线68中，因此给所有控制压力改变装置均等地提供有来自于共用控制供应管线320的加压空气。

图8的这个实施例可以进一步简化，如图9所表示那样。在这里，将两个分开的供应管线310和320组合成共用的供应管线315，本发明每个流体致动器10的两个分支从该供应管线315分叉，一个是各流体致动器10的馈送管线40，另一个是控制馈送管线68。由于在这种情况下，共用的供应管线315中的流体流的压力和速度方面也可以只是由共用的节流器69b和/或共用的压缩机67b结合起来控制或者调节，在这种情况下，如果个别馈送管线进而提供分开的可选的调节，会是有利的。

在图9中，在每个控制馈送管线68内提供一个节流阀69c进行这个可选的调节。相应地，尽管在共用的供应管线315中的高体积吞吐量和高压足以在馈送管线40中产生必要的吞吐量，可经由节流阀69c将明显较低的压力和明显较低的体积流量施加到控制馈送管线68。通过共同供应给共用的供应管线315，使馈送管线40的损耗最小。

事实上，本发明仅是通过实施例的描述用示例的方式来呈现。当然，在不背离本发明的框架内，可以将个别实施例尤其是实施例的个别部件或者组成部分互相自由组合，当这在技术上是有意义的情况下。

附图标记列表

10流体致动器

20出口装置

22a出口管线

22b出口管线

24a出口开口

24b出口开口

30交互室

30a凸出弯曲的壁部

30b凸出弯曲的壁部

32流动管线

36分流装置

40馈送管线

60控制压力改变装置

60a凸出弯曲的壁部

60b凸出弯曲的壁部

62a控制管线

62b控制管线

62c控制管线

64a控制开口

64b控制开口

66控制分流装置

67a压缩机

67b压缩机

68控制馈送管线

69a节流阀

69b节流阀

69c节流阀

70流动体

72a脉冲辅助体

72b脉冲辅助体

200喷发装置

300加压空气供应装置

310馈送管线

315共用管线

320控制馈送管线

A对称轴

SR流动方向

Claims (13)

1.一种通过喷射流经流体致动器(10)的流体来影响沿着流动表面的流的流体致动器(10)，包括出口装置(20)，所述出口装置装备有至少两个出口开口(24a，24b)和合并到所述至少两个出口开口(24a，24b)的至少两个出口管线(22a，22b)，在所述流体致动器(10)中进一步集成有：

交互室(30)，其经由各流动管线(32a，32b)经由各出口管线(22a，22b)每一个与一个出口开口(24a，24b)流体连通连接，并包括设置在所述出口管线(22a，22b)的入口处的分流装置(36)；

馈送管线(40)，路由到所述交互室(30)，用于将馈送压力下的流体供应到所述交互室(30)中；

至少两个控制管线(62a，62b)，用分别不同的控制压力将流体经由至少一个各自的控制开口(64a，64b)供应到所述交互室(30)中；

其中，所述交互室(30)实现为，使得因为经过一个控制管线(62a，62b)供应流体的程度比经由另一个控制管线(62a，62b)的程度高，经由所述馈送管线(40)流入所述交互室(30)中的流体会轮流地将大多数流体相应地偏转到与这一个控制管线(62a，62b)相关联的一个对应出口管线(22a，22b)中，

其中所述流体致动器(10)装备有控制压力改变装置(60)和致动器流动体(70)，所述控制压力改变装置包括控制馈送管线(68)和将所述控制馈送管线(68)以流体连通的方式连接到所述控制管线(62a，62b)的控制分流装置(66)，以及所述致动器流动体设置在所述控制馈送管线(68)中，其实现为使得一旦用所述控制馈送管线(68)通过在所述致动器流动体(70)周围流动来施加流，从流动方向的横向上看，涡流轮流地从所述致动器流动体(70)分离，这样，来自所述控制馈送管线(68)的流轮流地使大部分到达各自一个控制管线(62a，62b)，以在所述控制开口(64a，64b)处轮流产生不同的控制压力。

2.根据权利要求1的流体致动器(10)，其中所述致动器流动体(70)被来自于所述控制馈送管线(68)的流体撞击和/或被包覆的那一侧的至少一部分弯曲，并且/或者在所述致动器流动体(70)的辅助下形成卡门涡街。

3.根据权利要求1的流体致动器(10)，其中，当从所述交互室(30)的内部沿所述出口管线(22a，22b)的方向看时，所述交互室(30)具有凸出弯曲的壁部(30a，30b)，并且因为所述流体施加在各自壁部(30a，30b)，当合并在各自的壁部(30a，30b)处的控制管线(62a，62b)中，所有控制管线(62a，62b)的最低控制压力占优势时，产生沿着这个壁部(30a，30b)进入到各出口管线(22a，22b)的稳定流。

4.根据权利要求1的流体致动器(10)，其中，当从所述控制馈送管线(68)的内部沿所述控制管线(62a，62b)的方向看时，所述控制压力改变装置(60)的控制馈送管线(68)具有凸出弯曲的壁部(60a，60b)，使得因为所述流体施加到各自壁部(60a，60b)，当由于在所述致动器流动体(70)处的涡流轮流分离，来自所述控制馈送管线(68)的流大部分到达与此壁部(60a，60b)接续的控制管线(62a，62b)中时，产生沿着这个壁部(60a，60b)进入到各控制管线(62a，62b)的稳定流。

5.根据权利要求1的流体致动器(10)，其中，至少两个脉冲辅助体(72a，72b)设置在所述控制馈送管线(68)中，位于所述致动器流动体(70)流动方向的下游，以及当相对于所述控制馈送管线(68)中流的方向看时，至少三个控制管线(62a，62b，62c)并排出现，来自所述控制馈送管线(68)的流体的大部分在所述致动器流动体(70)和所述脉冲辅助体(70a，70b)的辅助下轮流到达其中一个控制管线(62a，62b，62c)。

6.根据权利要求1的流体致动器(10)，其中，在所述控制馈送管线(68)中，设置至少一个节流阀(69c)，用于改变所述控制馈送管线(68)内的流的流速以及在所述致动器流动体(70)周围流动的流体的流速。

7.一种喷发装置(200)，包括至少一个根据权利要求1的流体致动器(10)和加压空气供应装置(300)，所述加压空气供应装置包括与所述控制馈送管线(68)流体连通连接的控制馈送管线(320)，和/或与所述馈送管线(40)流体连通连接的馈送管线(310)。

8.根据权利要求7的喷发装置(200)，其中用于影响所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中的流速的节流阀(69a，69b)设置在所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中。

9.根据权利要求7的喷发装置(200)，其中用于影响所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中的流速的压缩机(67a，67b)设置在所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中。

10.根据权利要求7的喷发装置(200)，其中设有至少两个具有权利要求1至6任意一项权利要求的特征的流体致动器(10)，并且所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)与所述流体致动器(10)的控制馈送管线(68)流体流通连接，并且/或者所述加压空气供应装置的所述馈送管线(310)与所述流体致动器(10)的馈送管线(40)流体连通连接。

11.根据权利要求7的喷发装置(200)，其中所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和所述馈送管线(310)是由共用管线(315)构成。

12.一种流动体，包括多个出口开口(24a，24b)和至少一个具有权利要求1的特征的流体致动器(10)或者至少一个具有权利要求8的特征的喷发装置(200)。

13.一种流动体，包括多个出口开口(24a，24b)和喷发装置(200)，所述喷发装置包括至少一个根据权利要求1的流体致动器(10)以及加压空气供应装置(300)，所述加压空气供应装置包括与所述控制馈送管线(68)流体连通连接的控制馈送管线(320)，和/或与所述馈送管线(40)流体连通连接的馈送管线(310)，其中用于影响所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中的流速的节流阀(69a，69b)设置在所述加压空气供应装置的所述控制馈送管线(320)和/或所述馈送管线(310)中。