CN103314220A - 用于影响沿着流动表面的流的流体致动器，以及包括类似流体致动器的喷发装置和流动体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过喷射流体来影响沿着流动表面的流的流体致动器。利用类似流体致动器，将连续流分配入至少两个出口开口，以在这些出口开口之外产生流体脉冲。这种分配的控制在交互室内发生，所述交互室经由进给管线供应有流体流。经由可施加各自不同压力的控制开口，至少两个控制管线合并到该交互室中。根据所述控制开口的压力差，所述交互室中的所述流被分配入所述个别的出口开口。

Description

用于影响沿着流动表面的流的流体致动器,以及包括类似流体致动器的喷发装置和流动体

技术领域

本发明涉及通过喷射流动穿过流体致动器的流而影响沿着流动表面的流的流体致动器。此外，本发明涉及包括至少一个流体致动器的喷发装置以及包括多个出口开口的流动体。

背景技术

此类流体致动器基本上已知用于，例如影响沿着流动体的流动表面的流。利用这类流体致动器（例如）以促使流沿着流动体附着更长的时间，或将已从流动体分离或分开的流重新附着至流动体。这点是有利的和有益的，例如，当已知的流体致动器应用于具有可调整襟翼、控制襟翼或飞机的翼的其它部分的形式的流动体时。

为了重新附着与流动体已分离的流，已知的是，以这样的方式（发生从流体致动器的开口的脉冲式喷射）实现流体致动器。流体从流体致动器的开口的脉冲式喷射具有这样的后果，先前分开的流通过使喷射的流体流变为紊流而重新附着至流动体的顶侧。换句话说，从流动体间隔开的富有能量的流再次接近流动体，并且从而重新附着至流动体。

为了能实现流体的脉冲式喷射，已知的是，彼此对应的开口（例如流体致动器上成对的开口）以这样的方式配合：流体脉冲和流体因此的不连贯流出通过这些开口轮流地发生。以这种方式，从连续的流体流开始，可发生到达流体致动器的两个开口（即，一对开口）的分配，以使得不间断的连续流体流可被用于形成脉冲式喷射。已知的流体致动器将阀用于流体致动器的两个开口之间的分配。此类阀包括多个机械组件，这些机械组件必须可移动的以用于流体致动器的两个出口开口之间的来回切换。这些机械组件和进而这些阀根据流动体的两个出口开口之间的脉动频率相应地经受高机械应力。由于这些高机械应力，阀是消耗性部件，在一个方面，间隔相对较短时间就必须进行更换阀，同时在另一个方面甚至间隔更短的时间就必须进行检查阀所需的功能。因此，此类阀故障的风险是批准在航空领域中使用此类流体致动器的疑难问题。另外，阀的个别机械组件导致相对复杂的构造，该构造由于多个个别部件而引起高的制造成本。除了成本高，而且部件的质量和构造的复杂性导致重量增加，考虑到同时增加的燃料消耗，重量增加也是飞机的缺点。

根据US3,504,391和US3,528,442得知的流体致动器包括控制级和连接至该控制级的单个端部级。控制级包括两个出口通道，每个出口通道具有与之相关联的反馈管线。出于驱动室的目的，出口通道合并到与端部级相连接的室，以驱动该端部级。

根据DE602006001040T2得知的流体振荡器包括沿着机翼的翼展延伸方向相邻地并排设置的多个振荡器元件。每个振荡器元件与两个反馈管线相关联，该两个反馈管线连接至与之直接相邻的各自振荡器元件的反馈管线。

发明内容

本发明的目标是解决上文中提及的缺点。具体地，本发明的目标是提供一种流体致动器，该流体致动器能够以尽可能少的机械组件（特别地，尽可能少的可移动组件）进行控制，以使流体致动器保持较低的故障率，减少其成本，和延长维护间隔。

通过具有根据独立权利要求1所述的特征的流体致动器，通过具有根据独立权利要求11所述的特征的喷发装置，和通过具有根据独立权利要求13所述的特征的流动体，上述目标可实现。特别地，从附属于各自独立权利要求的子权利要求获得更有利的实现。

本发明的用于影响沿着流动表面的流的流体致动器，具体是通过将流经所述流体致动器的流体脉冲喷射而产生对流的影响，流体致动器包括多个出口装置，每个出口装置具有至少两个出口开口以及合并入该出口开口的至少两个出口管线。在本发明的框架中，也有可能提供大于两个的出口开口，其对应于相应更大数量的出口管线。

本发明的流体致动器还包括至少两个交互室，该交互室经由各自单独的出口管线以流体连通的方式连接单独的出口开口。此外，有利地设置在出口管线的入口处的分流装置存在于每个交互室中。分流装置用于引导流体经由流动管线从交互室流入单个出口管线并从而流至个别的出口开口，即，将从进给管线并入交互室的流分叉。因此，分流装置将到达交互室内的流分叉，并且以这种方式将其分配入流动管线或出口管线，从而在出口开口处产生所需的脉冲。

另外，在本发明的流体致动器中，可有利地提供进给管线，该进给管线被实现成用于以进给压力将流体供应入交互室。进给管线可（例如）从外部装置（诸如飞机的引擎）接收加压的空气，并将其引导入交互室。该供应压力对应于大体上连续的流体流，该流体流经由进给管线流入交互室。来自进给管线的该大体上连续的流动通过交互室内的分流装置被分叉，以使得从单个流体流开始，发生对多个出口管线的分配和从而对多个出口开口的分配。

在本发明的流体致动器中，还包括用于将流体以各自不同控制压力供应入交互室（特别地，经由合并入该交互室的至少一个各自控制开口）的控制管线，以轮流地使流体流的大部分流入流动管线或出口管线中的一个。控制管线合并入各自控制开口并从而合并入交互室。不同的控制压力（即，出现于控制管线中的流的对应静态压力）在每个控制开口处占优势。这些不同的控制压力（如将在下文中进行描述）用于与来自进给管线的流体流在交互室内的相互作用，以凭借交互室内的分流装置来执行分配。在本文中，控制管线中的质量流与进给管线中的质量流的比率可为1:10至1:20，以使较低的控制质量流能控制更大的主要质量流。

此外，提供了一种控制分流装置，其包括控制压力变化装置，控制管线与之相连接以用于相互地影响该流。每个控制管线包括合并入该控制管线的反馈管线。以这种方式，如果流体流被供应入控制分流装置，那么产生从一个各自控制管线的轮流控制流，并从而引起流动管线中的脉冲流。

至少两个交互室经由各自单独的出口管线以流体连通的方式连接单独的出口开口，并且控制管线包括经由对应的控制开口合并入所有交互室的分叉，从而向其提供各自不同的控制压力。由于根据本发明的控制压力变化装置构造简单，其在可控性方面是特别简单的。多个交互室以及多个出口开口可通过单个控制压力变化装置进行控制。以这种方式，可确保，可经由多个出口开口施加大体上相同的脉冲频率，以用于控制受到共用控制压力变化装置影响的所有出口开口。在使用中，期望经由多个出口开口的脉动分配大体是相同的情况下，能以这种方式，提供一种具有简单构造的系统。同时，不得不保留的、用于容纳多个控制压力变化装置的构造空间以这种方式得以保留。由于有可能在出口开口处直接地产生脉动，所有经由交互室的迂回（detour）不是必需的，以使得本发明的流体致动器是特别高效节能的。

关于流动的分配，本发明的流体致动器的交互室有利地配置成，使得当流体经由控制管线各自轮流地以不同的控制压力在控制开口处供应时，流经进给管线的流体在交互室内以轮流方式，将大部分流体相应地偏转入各自出口管线。换句话说，交互室实现为，由于控制压力差轮流出现在控制开口处，使得不同的出口管线经由流动管线从进给管线供应流体流，并且因而以流体连通的方式连接至各自出口开口的出口开口供应有流体脉冲。因此，在交互室内控制开口处轮流出现的不同控制压力，对应于从进给管线流入交互室的流体的轮流分配，并从而对应于流体脉冲从出口装置的各自出口开口的轮流排出。轮流排出和前述的要求（即，特别是控制压力的轮替）可周期性地（即，以协调的频率）发生。该频率可位于50Hz至250Hz的范围内。不过，以140Hz至160Hz的范围内的频率的操作是特别有效的。然而，出口开口的脉冲以及控制压力的脉冲也可以不规则的方式产生，即，遵循协调频率的组合。

在本发明的流体致动器中，利用了最少的机械部件以产生不同的控制压力。在本发明的特别简单的实施例中，完全不需要机械组件。为此，本发明的流体致动器包括配备有控制进给管线和控制分流装置的控制压力变化装置。控制分流装置以流体连通的方式连接控制进给管线和连接控制管线，并且从而能够分配从控制进给管线至控制管线的流。

换句话说，在本发明的流体致动器中，至少一个交互室有利地配置成，通过使流体供应穿过其中一个控制管线的程度大于穿过其它控制管线的程度，使得流动穿过供应管线的流体的大部分相应地以轮流方式偏转到与该控制管线相关联的各自一个出口管线中。本发明的流体致动器还包括控制压力变化装置，该控制压力变化装置包括控制供应管线、控制管线和控制分流装置。控制分流装置提供有用于将从控制进给管线至控制管线的流分叉的分叉部。此外，提供有至少两个反馈管线，该反馈管线通过位于分叉部下游的控制管线出口装置和位于分叉部范围内的至少一个控制管线入口装置而连接至各自控制管线，控制管线入口装置设置于流动方向上每个控制管线出口装置的下游的每个控制管线中。控制压力变化装置有利地配置成，使得与控制进给管线中的流成横向的控制流从各自控制管线入口装置排出，从而将控制进给管线中的流大部分转向入与控制管线入口装置相对的各自控制管线中。此外，控制压力变化装置有利地配置成，使得进入控制管线和从而进入出口管线的转向连续地、轮流地发生。

供应管线内的流偏转至与控制管线入口装置相对的各自控制管线应理解为这样一个效果，即流体从控制进给管线的流出至少部分地促使各自流换向。换句话说，至少一个反馈管线分配给每个控制管线，其中控制管线入口装置促使来自该反馈管线以及来自分配给该控制管线入口装置的控制管线的流换向进入相对的控制管线（即，换向进入另一个控制管线）。以这种方式，本发明的基本操作得以进行。这种基本操作应在下文中进行更详细地解释。

为了能够将不同的控制压力施加于交互室内的控制开口，各自流体流的切换必须在控制压力变化装置中发生。根据本发明，该切换在没有机械组件的情况下发生。为了确保这点，此类切换在某种程度上通过流体控制来执行。在此，部分的流体流从各自控制流回收，即，从控制进给管线穿过两个控制管线中的一个的流体流尽可能地流入两个控制开口。该回收经由控制管线出口装置发生，该控制管线出口装置特别地包括控制管线出口开口，用于从各自控制管线中的流体流回收部分的流体流。

控制流体流中的所回收部分通过与各自控制管线相关联的反馈管线返回，即，它在与各自控制管线中的流动方向相关的意义上反向地进行输送。此类输送借助于控制流动中含有的动能（即，该控制管线中的对应控制压力）发生。一旦返回流在反馈管线中到达后者的端部，则它在那里从控制管线出口装置排出。该排出所发生的位置是在相对于各自控制管线中的流动方向控制管线入口装置的上游。

各自控制管线出口装置配置成，使得它特别地包括控制管线出口开口，该控制管线出口开口在控制管线出口装置的出口位置大体上横向于流动方向从各自反馈管线排出流体（即，流体流）。特别地，流体流从反馈管线成一角度地排出是有利的，从而分别地横向进入分流装置或分叉部中的流，以使得该范围内的流受影响。该影响为使得从控制管线出口装置流出的流体流和来自控制进给管线的流体流的两个流矢量叠加成一个流矢量，其将来自控制进给管线的流偏转进入另一个控制管线（即，偏转进入与相应控制管线出口装置相对的控制管线）。

流动的偏转大体上对于本发明的流体致动器的操作具有两个重要后果。一方面，第一控制管线中的流体流据此显著地减少。相应反馈管线至第一控制管线的流体流据此也显著地减少，以使得反馈减少至最低量或完全消除。同时，由于第二控制管线中流增加或有更高容量的流，反馈的功能由此启动，如同先前描述的第一流动管线。特别地，第二控制管线的部分流现以这种方式经由相应第二控制管线入口装置到达相应第二反馈管线，并且从第二反馈管线的相应第二控制管线出口装置以大体上横向于控制供应管线（特别在后者的分叉部）中的流动方向流出。由于该流出，分叉部的流再次偏转向相对的控制管线，其以该示例性实现方式偏转入第一控制管线。

从这种情况开始，整个过程重复，以使得两个控制管线之间产生周期性的轮替操作。用于个别控制管线之间切换的该交替操作所需要的时间周期（换句话说，交替频率或在纯粹的协调情况中的脉动频率）可能受控制管线的纵向和横截面几何形状、各自控制管线入口装置和控制管线出口装置的纵向和横截面几何形状、以及反馈管线的纵向和横截面几何形状的影响。在本文中，可有利的是，这些纵向和横截面几何形状在个别控制管线中大体上是相同的，以使得最终在各自相关联的两个控制管线之间的轮替操作中，出口开口处主要流体流的来回摆动大体上是以均匀频率产生的。然而，也可有利的是，从相关联的第一控制管线至第二控制管线的偏转以不同于相反情况的速度发生。据此，在某种程度上可能的是，个别地将不同的脉动临时分布调整到与主要流体流相关联的分配出口，同时也个别地调整与每个出口开口相关联的主要流体流；换句话说，生成或者可以生成针对出口开口的临时加权脉动或临时将分配不平均地提供给所有出口的临时加权脉动。

关于各自控制管线中的流动方向，在某种程度上，每个控制管线入口装置位于每个控制管线出口装置的下游。以这种方式，当相应控制管线被来自控制进给管线的流体流的更大量的流体占用时，各自反馈管线然后可通过吸收流体流而被激活。以这种方式，产生轮替操作（如前文详细地描述）中每个出口开口的主要流体流的轮替。

控制管线出口装置和控制管线入口装置的各自开口可出现大不相同的几何形状。因此，开口横截面可（例如）出现大体上为平面的横截面，或也可出现弯曲的开口区域。原则上，有利的是，控制管线入口装置（特别是它们的控制管线入口开口）出现大体上逆向于控制管线中流的横截面。逆向于该流的朝向允许捕获该流体流的大部分，并且将其自动地（并从而在没有任何泵或压缩机的情况下）引导入相应反馈管线。

关于如前文中解释的根据本发明的操作，两个控制管线中的哪一个首先供应有更大比例的控制进给管线的流体流不是决定性的。关键的是，两个控制管线中的一个固有地具有此类起始位置。由于此类流动致动器不可能被制造成百分之百相同，并且不可能关于它们的控制管线做到百分之百对称，这自动地导致与制造有关的不对称性（即，个别控制管线形成与制造相关的不均等），尤其是在分叉部。由于该制造相关的不对称性，两个控制管线中的一个在流体动力学方面将从根本上始终是优选的。这一个优选的控制管线形成上文中所讨论的两个控制管线之间的交互操作的起始点。在此，可发生（特别是在制造有细微误差的情况下），脉动率（即，个别控制管线的分配度）将随着轮流的数量增加而增加。换句话说，两个控制管线之间的轮流操作通过起始阶段直至它到达两个控制管线之间的轮流的准稳态才得以稳定。此类稳定可与控制管线之间的分配频率和分配比率两者都有关。

在本发明的流体致动器中可有利的是，控制管线入口装置至少部分地逆向于流体（从控制进给管线流到与各自反馈管线相关联的控制管线）的流动方向。此外，该控制管线入口装置位于该流中，以使得该流的一部分进入各自的反馈管线。换句话说，在此发生的是，反馈管线的一部分流被拦截，以使得包括相应控制管线入口开口的控制管线入口装置可在一定意义上被理解为反馈流的拦截装置。控制管线入口装置的相应控制管线入口开口的定向在此，例如，通过开口横截面中的其法向矢量来定义，其可大体上逆向于各自控制管线中的流动方向。原则上，逆向于流动方向的此类定向可配置成大体上平行于流动方向，或与其成一定角度。在此类实施例中排除的是，控制管线入口开口的横截面具有大体上横向于（即，大体上垂直于）流动方向的法向矢量的可能性。在这种情况下，从控制管线进入各自反馈管线的流动的比例将过低而不能建立所需的交互操作。

此外，在本发明的流体致动器中可有利的是，节流阀设置在反馈管线中的至少一个中，以影响该反馈管线中流的速度。影响反馈管线中的速度具有这样的后果，流体流从控制管线出口装置移动至控制管线入口装置所需的时间可发生改变。通过凭借节流阀来使反馈管线内的流节流，此类改变是可能的。以这种方式，直至分叉部的流切换到与控制管线出口装置相对的控制管线中的时间周期发生改变。据此，有可能在出口装置的出口开口处直接地改变控制管线之间的交替频率并从而间接地改变脉动频率。此类实施例的灵活性从而明显地增强。

此外，在本发明的流体致动器中可有利的是，至少一个节流阀设置于控制进给管线中，用于改变控制进给管线的流动速度并从而改变分配至控制管线的流体的流动速度。此类节流阀用于减小控制进给管线中的流动速度。特别地，对于引擎的排气所造成的恒定体积流动，例如，有可能以这种方式凭借节流阀从最大进入速度调整至控制进给管线中的界定流动速率。

当多个流体致动器提供于流动体中时，每个节流阀也可关于每个流体致动器进行固定地调整。例如，节流阀可由孔构成，该孔将传入的体积流动减速至其到达流动速度的特定百分比。在提供多个本发明的流体致动器时，可能以这种方式调整流体流轮廓（该流体流轮廓以特别简单的方式横跨本发明的流体致动器的进程），尤其是节流阀被配置为无任何机械可移动组件的孔。关于每个流体致动器，流体流的单独体积流动通过孔开口（即，通过节流阀的开口的程度）进行预调整。当供应的总体压力增加时，每个个别流体致动器处的体积流上升，然而保留个别流体致动器的体积流之间的相对比率。因此，通过多个本发明的流体致动器，有可能以特别简单的方式创造性地预调整体积流动轮廓。

此外，在本发明的流体致动器中可有利的是，当从交互室的内部在出口管线的方向上进行观察时，交互室具有凸出曲面壁。如果所有控制管线的最低控制压力存在于合并于各自壁处的控制管线中，则将流施加于这些壁中的各自一个会导致沿着该壁进入各自出口管线的稳定流动。此类凸出曲面壁特别地为形成沿着该壁的柯恩达（Coanda）流的柯恩达壁。柯恩达流特征在于这样的事实，一旦流动已施加于此类壁，则它沿着后者稳定地流动直至该流动的偏转，即，主动产生所施加的流从该壁的分离。因此，如果控制压差有很小的和/或临时的短期变化（特别是在轮流控制压差方向），沿着相对壁的方向和在相对壁的方向上，足以强行地发生主要流动从进给管线至其它出口管线的突然切换。

以这种方式弯曲的壁的另一个优点是，引导入后续出口管线的流的比例上升。尽管在控制管线中基本上存在最小压差就是足够的，但是出于增加流体致动器的效率的目的，可有利的是，最大可能比例的流体流从进给管线被引导入出口管线的各自一个，以使得流的主要部分在脉冲阶段从出口开口中的一个输出，同时几乎没有流体从另一个出口开口流出。换句话说，对于单个出口管线和从而对于单个出口开口，大于80，特别地大于85%，优选地大于90%的分配是有利的。以这种方式，更大的脉冲差在出口开口之间形成，以使得脉动的效应和从而通过本发明的流体致动器影响流动的效应被优化。

在本发明的流体致动器中也可有利的是，当从控制进给管线的内部沿控制管线的方向进行观察时，控制压力变化装置的控制进给管线具有凸出曲面壁。以这种方式，如果通过来自控制进给管线的流，使位于该壁连续处的控制管线供应有流，施加到壁的流体（以如前文中对交互室进行描述的相同方式）导致形成沿着该壁进入各自控制管线的稳定流动。该曲面壁特别地为柯恩达壁，其中沿着该壁产生的流相应地为控制压力变化装置中的柯恩达流。以这种方式，甚至有可能以控制管线出口装置的部分上的低分配性能，将较大比例的从控制进给管线到达控制管线中的一个的流进行分配，使得甚至利用控制进给管线的低总体积流，也可于一个控制管线处产生较大的控制压力并且也可于另一个控制管线处产生相应的较低控制压力。以这种方式，甚至有可能以控制进给管线的较低体积流动在控制开口处的个别控制压力之间产生足够的相对压力。

本发明的另一个主体是一种喷发装置，该喷发装置包括至少一个本发明的流体致动器。在此类喷发装置中，还提供有加压空气供应装置，该加压空气供应装置包括以流体连通的方式连接控制进给管线的控制供应管线和/或包括以流体连通的方式连接进给管线的供应管线。例如，加压空气供应装置可连接至飞机的引擎，排气经由供应管线或控制供应管线从该引擎分别地被引导至进给管线或引导至控制进给管线。然而，在更简单的实现方式中，也有可能加压空气供应装置为流动体上的简单开口，该简单开口用作空气入口并从而接收流动体的包络流，来以这种方式用作加压空气供应装置。当用于流动体和用于影响此类流动体的顶侧处的流时，此类开口可设置在（例如）流动体的底侧。在此类变型中，由于气压的变化或飞机速度的变化，可以预期在各自供应管线中有不同的进气压力，提供节流阀（尤其是可变节流阀）是有利的。

在本发明的喷发装置中可有利的是，用于影响控制供应管线和/或供应管线中的流动速度的节流阀设置于控制供应管线和/或供应管线中。此类节流阀是便利的，特别是预期在加压空气供应装置的加压空气供应有波动的情况下。以这种方式，防止了出口开口处的脉动，或由控制进给管线控制的脉动频率和存在于后者中的流动速度以不受控制的方式发生变化。换句话说，在加压空气供应装置的加压空气的过剩的情况中，节流阀用于调整所需操作必需的相应流动速度，特别是对于本发明的流体致动器的优化操作。在加压空气供应装置的加压空气的过剩极大的情况中，对流体致动器的机械损伤或甚至其机械破坏也以这种方式得以防止。

在本发明的喷发装置中还可有利的是，用于影响控制供应管线和/或供应管线中的流动速度的压缩机设置于控制供应管线和/或供应管线中。压缩机具有与节流阀相反的效应。它不用于节流（即，减小流动速度），而是用于增加各自供应管线中的流动速度。特别是在飞机的低速飞行情况中，或例如在由于很大的高度而存在外部压力较低情况下的飞机的巡航飞行中，可有利的是，在流动体的底侧上形成开口，来辅助加压空气产生（如果它提供的加压空气不充足）。在此，对于有可能发生的流动的减速以及流动的加速，节流阀和压缩机的相互作用允许本发明的喷发装置具有极高的变化性能。以这种方式，大体上连续的流动轮廓可在控制供应管线和供应管线两者中获得，并且从而在控制进给管线以及进给管线中获得。因此，也有可能获得连续的脉动操作并且从而获得本发明的流体致动器的大体上明确定义的功能。

当然，也可以设想的是，将大于一个的流体致动器设置于本发明的喷发装置中。特别地，提供了本发明的至少两个流体致动器，并且控制供应管线以流体连通的方式连接流体致动器的控制进给管线，和/或供应管线以流体连通的方式连接流体致动器的进给管线。换句话说，供应管线和/或控制进给管线为用于所有流体致动器的中央供应管线。这大大减小了本发明的喷发装置的复杂性和安装费用。仅需要将对各自供应装置的连接提供给每个流体致动器。例如，如果将多个本发明的流体致动器分布于飞机的翼的翼展方向上，则不需要提供每个流体致动器的个别连接。它足以将控制压力变化装置和交互室的一个各自供应管线沿着翼的翼展方向设定路线。在本发明的流体致动器的每个所需位置，将连接提供于供应管线或控制供应管线上，据此各自流体致动器可采取流体连通方式的连接。

如果控制供应管线和供应管线在本发明的喷发装置中由共同供应管线构成，则此类实施例可进一步简化。换句话说，翼展方向上的整个供应管线被减少至向所有流体致动器的所有组件提供压缩空气的单个管线。从而，每个流体致动器的至少两个管线从该单个管线岔开，该单个管线在一方面经由进给管线引入交互室，并且在另一方面经由控制进给管线引入控制压力变化装置。以这种方式，可以特别简单的方式确保，可产生穿过飞机的翼的翼展方向的低成本和易于安装的分布，其中在本发明的每个流体致动器的每个位置仍然可确保本发明流体致动器的创造功能。

在此类实施例中，特别有利的是，节流阀还至少提供于控制进给管线中，和/或压缩机还至少提供于交互室的进给管线中。在进给管线中，相比于在用于交互室控制的控制进给管线中的情况，在出口开口处通常需要明显更高的压力或更高的体积流以产生体积脉冲的所需体积流。如果使用共用管线，则可发生所需体积流动的变化，其中本发明的每个流体致动器对其控制进给管线中到达的高进气压力或高体积流进行节流，以实现控制压力变化装置中速度的所需最大量度。或者，也有可能通过压缩机增加进给管线中的速度或进入交互室的进给管线中的压力。当然，根据本发明也可以设想控制进给管线中的节流阀和进入交互室的进给管线中的压缩机的结合。

本发明的另一个主题是一种流动体，该流动体包括多个出口开口和至少一个本发明的流体致动器或至少一个本发明的喷发装置。因此，例如，流动体可为飞机的主翼并且出口开口可提供于相对于主翼处的后控制襟翼的上游的流动方向的机翼后缘上。甚至可以设想在正控制襟翼（very control flap）上设置本发明的流体致动器的出口开口，以稳定此处存在的流动或即将在该区域已分离的流动重新附着至控制襟翼。

利用本发明的喷发装置或利用本发明的流体致动器，因而，有可能形成本发明的流动体，该流动体在其空气动力学性质方面是优化的。该优化也涉及翼的凸度，在该翼上流将以其它方式分离，或分离至控制襟翼的长延伸路径。由于相应流动得到本发明的流体致动器的协助，所以空气动力学效率可增加，以据此减少（例如）重量和尺寸并从而也分别介绍控制襟翼或翼的阻力。本发明的流体致动器或本发明的喷发装置从而有利于在效率方面优化了飞机的优化流动体。

附图简述

本发明通过参考附图进行更详细的解释。在本文中，用语“左”、“右”、“顶”和“底”是指附图所示的方位，在这个方位中附图标记是以正常的方式识别出。

图1示出了根据本发明的流体致动器的一个实施例；

图2示出了本发明的流体致动器的另一个实施例；

图3示出了本发明的流体致动器的另一个实施例；

图4a示出了根据本发明的一个实施例的控制压力变化装置；

图4b示出了图4a中的控制压力变化装置具有转向控制流；

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；和

图10a-10c示出控制管线出口装置的不同实施例。

具体实施方式

在图1中，示出了本发明的流体致动器10的第一实施例。图1中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，该实施例的流体致动器10用于通过在两个出口开口24a和24b之间分配流体流而获得脉动。

为了将空气分配至两个出口24a和24b，将进给管线40设置于图1的流体致动器10中，其引导空气并且从而引导流动流体进入图1中示出的交互室30。在交互室30内，执行流动分配，即，来自进给管线40的所供应流体流的大部分以轮流的方式分配至两个出口管线22a和22b中的一个，如将在下文进行描述。为此，图1中示出的交互室30包括两个流动管线32a和32b，它们以流体连通的方式连接出口管线22a和22b并且经由后者连接出口开口24a和24b。换句话说，来自进给管线40的流体流的大部分以轮流的方式经由上控制管线30a一次被导入上出口管线22a，并从而被导入上出口管线24a。在通过该出口开口24a的第一脉冲终止之后，分流装置36改变流体流的分配，以使得来自进给管线40的流体流转向并且经由下流动管线32b流入下出口管线22b，以排出下出口开口24b。当该第二脉冲终止时，该过程重新开始。

两个流动管线32a和32b之间的转向或切换，以及从而两个出口管线22a和22b或出口开口24a和24b之间的切换根据下述描述进行。

控制管线62a和62b经由控制开口64a和64b合并入交互室30。如果将各自不同控制压力施加于这些控制开口64a和64b，那么由进给管线40提供给交互室30中的流会跟随交互室30的侧部流动，所跟随的该侧部存在具有相对较低的控制压力的控制开口64a或64b。换句话说，两个控制开口64a和64b之间存在有导致进给管线40的流体流朝给定方向流动的控制压力差或压力梯度。如果较低的控制压力存在于下控制开口64b，那么进给管线40的流体流大部分导入下流动管线32b并从而导入下出口管线22b，以从下出口开口24b排出。相反地，如果将较低控制压力施加于交互室30内的上述控制开口64a，那么进给管线40的流跟随上流动管线32a进入上出口管线22a，以从上出口开口24a排出。这种功能缘于进给管线40的流的流动矢量和具有较高的控制压力的控制开口64a或64b的流的流动矢量之间的矢量叠加。所得总矢量在某种程度上促进流从进给管线40到达交互室40的相对侧。

出于经由交互室30而控制的目的，经由控制管线62a和62b提供合并入交互室30的控制开口64a和64b。为能够在两个控制管线处轮流地产生不同压力，由控制压力变化装置60来实现。该控制压力变化装置60包括两个控制管线62a和62b，其分配有各自的反馈管线72a和72b。在各自控制管线62a和62b内设置有各自的控制管线出口装置74a和74b，其从各自控制管线62a和62b回收流体流并将其供应至各自反馈管线72a和72b。此外，每个反馈管线72a和72b包括设置于控制压力变化装置60的分叉部65的控制管线入口装置76a和76b。控制管线入口装置76a和76b的构造选择为，使得反馈管线72a和72b的流从各自控制管线入口装置76a和76b流出时，基本上横向于控制进给管线68中的流动方向并从而也横向于分支部65中的流动方向。据此制定的控制操作在下文中同时参考图4a和4b进行解释。

图4a示出了可能的起始条件，其中控制进给管线68的较大比例的流分配至上控制管线62b。控制进给管线68的流因此经由控制分流装置66的分叉部65分配至上控制管线62b。在该控制管线62b内，设置有控制管线出口装置74b，其回收控制管线中部分的流体流。回收的流经由反馈管线72b返回，即，相反于控制管线62b中的流动方向。在反馈管线72的端部，发生经由控制管线入口装置76b的反馈管线74b的返回流的排出。

进入控制管线62b或进入分支部65分别发生在横向于该位置的流动方向。以这种方式，控制进给管线68的流受到影响，诸如在图4a中被向下推，即，进入相对的控制管线62a。在流大部分流入下控制管线62a之后，反馈管线72b中的流动急剧减少，并且在相对侧经由控制管线出口装置74a、反馈管线72a和控制管线入口装置76a形成相对的反馈流动。一旦反馈管线72a中的反馈流完全地实现，则相应流横向于分支部65中的流动方向从下控制管线出口装置76a排出，并且反过来促使分支部65a中的相应流进入相对的、现为上方的控制管线62b。在控制压力变化装置60下方范围内的反馈管线72a中的流减少，并且发生图4a表示的情况。换句话说，在该操作情况下，由于对分支部65中来自控制管线出口装置76a和76b的流的轮流影响，该流在两个控制管线62a和62b之间变化。交替频率可处于50Hz至250Hz的范围内。在140Hz至160Hz范围内频率下的操作是特别有效的。

在图2中，示出了本发明的流体致动器10的变型，该变型包括多个交互室30和出口装置20。提供了一种如可见于（例如）图1或图4a和4b中的装置，作为控制压力变化装置60。然而，在此于下游并不是设置了具有单个交互室30的单个出口装置20，而是多个，特别地为具有三个交互室30的三个出口装置20。这些交互室30中的每一个具有端口，端口由两个经由相应控制开口64a和64b的控制管线62a和62b组成。然而，每个控制开口64a和64b设置成与共用控制压力变化装置60的共用控制管线62a和62b连接。换句话说，尽管使用了多个出口24a和24b，但是该系统的复杂性被限制至最小，因为采用了共用控制压力变化装置60。此外，还使用了共用进给管线40，其将流体流引导入每个交互室30。这种布置等于减少了该系统的复杂性。

图3示出了根据本发明的另一个主题的变型，其中控制压力变化装置60用作本发明的另一主题（即，流体致动器410）的改变装置460。该流体致动器410配置成，使得它大体上在共用的因而更为紧凑的流体致动器中包括出口装置20和控制压力变化装置60的组合。

该实施例的流体致动器410包括两个出口开口424a和424b。这些经由各自出口管线422a和422b供应有流体流。为将共用进给管线440的流体流分配至两个出口管线422a和422b，提供了一种装置（即，改变装置460），该装置在其操作方面大体上对应于前文中解释的实施例的控制压力变化装置60。换句话说，分支部465在流动方向上设置于进给管线440的下游。出于分配的目的，提供了分流装置466。为执行分流，对每个出口管线422a和422b提供了一个各自反馈管线472a、472b。这些反馈管线472a和472b的每一个包括出口管线出口装置474a和474b以及出口管线入口装置476a和476b。该操作与上文中描述实施例的控制压力变化装置60一致。特别地，经由各自出口管线出口装置474a和474b从各自出口管线422a和422b回收流。该回收的流在各自条件下（即，一次在一个出口管线422a中而一次在另一个出口管线422b中）经由相关的反馈管线472a和472b逆着出口管线422a和422b中的流动方向返回。返回流大体上横向于分支部465中的流经由出口管线入口装置476a和476b进行喷射。在这个方面，喷射带来流对相对出口管线422a和422b的突然转换。因此，有可能调整轮换操作，如关于先前实施例的控制压力变化装置60在上文中已解释的。

换句话说，图3中本发明的流体致动器410可用于在出口开口424a和424b处直接地产生脉动。经由交互室的迂回（detour）在该实施例中不是必需的。在另一方面，由于能量损耗通过流体致动器410内反馈管线产生，该实施例限于最大量的体积流。对于出口开口424a和424b的吞吐量的最小体积流以上的情况，最初讨论的实施例中的流体致动器10提供更高的效率。

此外，控制管线62a和62b和流动管线32a和32b中壁的特别实现方式可见于图1中。控制压力变化装置60的壁实现为凸出弯曲面壁60a和60b。由于该凸出的曲率，流（通过流从控制供应管线至一个壁60a或另一壁60b的周期切换来施加）本身稳定地附着至相应壁60a或60b。各自壁60a和60b的这种形成从而稳定了以这种方式应用的流。

交互室30的壁30a和30b的凸出弯曲实现方式同样地操作。然而，在这种情况下，该施加不受藉由控制管线入口装置76a和76b的转换的影响，而受控制开口64a和64b处的压差的影响。控制开口64a和64b之间的细微压差在某种意义上促使进给管线40的流体流一次到达一个壁30a而另一次到达另一壁30b。在已施加到各自壁30a或30b，流沿着壁30a或30b的凸曲率稳定自身，并且从而大部分被引导入相应流动管线32a和32b。换句话说，在控制压力变化装置60和交互室两者中，各自施加的和偏转的流的稳定可受到相应实现的壁60a、60b、30a和30b的影响，据此分配至各自优选的控制管线62a或62b或各自优选的流动管线32a或32b的比例可增加。

图5示出了与流动体500相关的本发明的喷发装置200的第一实施例。流动体500可为（例如）飞机的主翼，并且主翼上相对于流动方向在后控制襟翼之前的后缘上设有出口开口24a、24b。本发明的流体致动器的出口开口24a、24b也可设置于正控制襟翼上，以稳定此处存在的流，或将该范围内已分离的流重新附着至控制襟翼。在此，本发明的流体致动器10示意性地示出。该流体致动器10，包括交互室30、控制压力变化装置60和相应控制通道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，可通过（例如）图1的实施例来实现。进给管线40连接至供应管线310，该供应管线310反过来以流体连通的方式连接加压空气供应装置300。相同的是，控制进给管线68连接控制供应管线320，该控制供应管线320反过来也从加压空气供应装置300接收其加压空气。加压空气供应装置300可为（例如）飞机的涡轮机，该涡轮机向两个供应管线310和320提供引气（bleed air）。或者，加压空气供应装置300也可以其它一些方式来实现，例如，通过流动体的底侧处的开口，通过该开口空气可进入相应供应管线310和/或320。

在图5的特别简单、经济有效和低维护实施例的情况中，单个可移动部件对于确保本发明的流体致动器10的功能不是必要的。此外，足够的是，供应管线310允许足够大的横截面，以用于在出口开口24a和24b处提供脉动的体积流。控制供应管线320可存在明显更小的横截面，以在控制开口64a和64b处产生不同控制压力，从而有可能以明显更低的体积流来工作。

对于所使用的领域中，加压空气供应装置300并不具有任何自主的活动或无可控的活动，图6的实施例是有利的。因此，例如，在具有开口（该开口从流动体周围的包络流抽吸加压空气）的形式的加压空气供应装置300中，如果能够不主动地受到影响的可变流适于在喷发装置200内主动地受控制，这是有利的。图6的实施例中的主动控制分别以两种方式或在两个方向上生效。

在一方面，节流阀69a和69b设置于供应管线310和320中。借助于这些节流阀69a和69b，可使到达的流体流节流，即减缓其速率，或最小化体积流。反之亦然，也有可能借助于设置于节流阀69a和69b之后（或与图6的图示相反，设置于节流阀69a和69b之前）的压缩机67a和67b来分别增加流体流的速率或增加体积流动。通过这些压缩机67a和67b，可实现压力增加或体积流的增加。利用相应传感器，能以这种方式，对大体上恒定状态进行调整，并且在控制压力变化装置60和交互室30两者中保持调整，其中压缩空气供应装置300的变动通过压缩机67a和67b与节流阀69a和69b的组合在某种程度上可进行补偿。

图7示出了图6的替代实施例。在该实施例中，节流阀69c存在于流体致动器10的控制进给管线68中。据此整体复杂性（包括节流阀69c）形成于流体致动器10中。供应管线310和320可以相应简单的方式配置。当然，图6和图7的两个实施例也可彼此组合，以使得节流阀可提供于供应管线310和320两者中，并且也可提供于控制进给管线68和/或进给管线40中。

如果本发明的喷发装置200需要更复杂的系统，特别是包括本发明的多个流体致动器10的系统，那么该系统通过提供中央供应管线310和320可任意扩展。

相应出口装置200的实例示出于图8中。在这种情况中，设置有两个流体致动器10作为多个流体致动器10的实例，其中两个流体致动器10通过共享供应管线310和320供应有加压空气。供应管线310存在进入所有供应管线40的分支，以使得所有流体致动器10的所有交互室30可供应有来自一个共用供应管线310的加压空气。同样地，控制供应管线320提供进入所有流体致动器10的所有控制供应管线68的分叉，以使得所有的控制压力变化装置也可供应有来自一个共用控制供应管线320的加压空气。

图8的该实施例甚至可进一步简化，如图9中所示。在该实施例中，将两个单独供应管线310和320组合到共用供应管线315中。本发明的每个流体致动器10，从该共用供应管线分出两个分叉，其中一个为各自流体致动器10的进给管线40，并且另一个为各自流体致动器10的控制进给管线68。在这种情况中，流体流也可经由共同节流阀69b和/或共同压缩机67b关于公共供应管线315中的压力和速率进行共同地控制或调节，在这种情况中有利的是，个体供应管线还提供单独调节的可能性。

在图9中，节流阀69c设置于每个控制进给管线68中可用于调节。因此，尽管共用供应管线315中存在高体积流率和大压力（其足以在进给管线40中产生所需的吞吐量），但是有可能将明显较低的压力和明显较低的体积流动经由节流阀69c施加于控制进给管线68。据此，由于共用供应管线315的共用供应，进给管线40的损失得以最小化。

图10a和10b示出了控制管线出口装置74a的不同变型。后者可不同地设置于各自控制管线62中。图10a示出了一种变型，其中控制管线出口装置74a的开口实现为，大体上与控制管线62a同心。此外，在该实施例中，控制管线出口装置74a的开口大体上中心地设置于控制管线62a内。以这种方式，反馈管线74a的流可大体上中心地从控制管线62a中的流回收，以使得在将流施加于反馈管线72a时，控制管线62a中的可能边缘效应可忽略。然而，关于该实施例，一种从反馈管线突出至控制管线62a中心的管线是必须的，如图10a中可见。

图10b示出了一种变型，其中控制管线出口装置74a设置于控制管线62a的边缘部分中。该实施例体现这样的优点，仅产生很低的额外阻力，除了控制管线出口装置74a的壁以外，控制管线62a内不需要额外阻力。图10b的变型可进一步开发出这样的效应，控制管线入口装置74a的开口周围的流进一步适于控制管线62a中的空气动力学。特别有利的是，控制管线出口装置74a的开口的横截面积限制至最小值，并且避免图10b的结构中在控制管线出口装置74a的开口边缘处的间隙型区域。

不言自明的是，所述实施例仅为并非限制本发明的范围的实例。在技术上有意义时，非常可能在不脱离本发明的框架的情况下，彼此之间自由地结合个别实施例所述的实现方式的技术可能性。

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    凸出曲面壁

30b    凸出曲面壁

32a    流动管线

32b    流动管线

36     分流装置

40     进给管线

60     控制压力变化装置

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

65     分叉部

66     控制分流装置

67a    压缩机

67b    压缩机

68     控制进给管线

69a    节流阀

69b    节流阀

72a    反馈管线

72b    反馈管线

74a    控制管线出口装置

74b    控制管线出口装置

76a    控制管线入口装置

76b    控制管线入口装置

200    喷发装置

300    加压空气供应装置

410    流体致动器

420    出口装置

422a   出口管线

422b   出口管线

424a   出口开口

424b   出口开口

440    进给管线

460    改变装置

465    分叉部

466    分流装置

472a   反馈管线

472b   反馈管线

474a   出口管线出口装置

474b   出口管线出口装置

476a   出口管线入口装置

476b   出口管线入口装置

500    流动体

Claims (13)

1.一种用于影响沿着流动表面的流的流体致动器（10、410），具体是通过将流经所述流体致动器（10、410）的流体脉冲喷射而产生对流的影响，所述流体致动器（10、410）包括多个出口装置（20、420），所述出口装置（20、420）各自具有用于所述流体喷射的至少两个出口开口（24a、24b、422a、422b）和至少两个各自合并入所述出口开口（24a、24b、422a、422b）的出口管线（22a、22b），所述流体致动器（10、410）包括：

至少两个交互室（30），所述至少两个交互室（30）以流体连通的方式经由各自单独的出口管线（22a、22b、422a、422b）与单独的出口开口（24a、24b、424a、424b）连接，并且所述至少两个交互室（30）包括一个分流装置（36），所述分流装置（36）在每个交互室（30）中各自用于将所述流分流入从进给管线（40）合并入所述交互室（30）的所述出口管线（22a、22b、422a、422b）；

控制压力变化装置（60、460），所述控制压力变化装置（60、460）包括连接有控制管线（62a、62b）用以相互地影响所述流的控制分流装置（66、466），其中用于将流体以各自不同控制压力供应到所述至少一个交互室（30）的所述控制管线（62a、62b）形成为，用于轮流地导致将所述流体的流的至少大部分进入所述出口管线（22a、22b、422a、422b）的各自一个，并且每个控制管线（62a、62b）包括合并入所述控制分流装置（66、466）的反馈管线（72a、72b、472a、472b），以使得如果流体流被供应入所述控制分流装置（66、466），就导致了对来自一个各自控制管线（62a、62b）的流的轮流控制以及所述出口管线（22a、22b、422a、422b）中的脉冲流动，所述控制管线（62a、62b）包括合并入所述交互室中对应控制开口（64a、64b）的分叉以在其中提供各自不同的控制压力。

2.根据权利要求1所述的流体致动器（10、410），其特征在于，所述至少一个交互室（30）配置成，通过使所述流体供应穿过所述控制管线（62a、62b）其中一个的程度大于穿过所述其它控制管线（62a、62b）的程度，使得流动穿过所述进给管线（40）的所述流体的大部分可相应地以轮流方式偏转到分配给该控制管线（62a、62b）的所述出口管线（22a、22b、422a、422b）中的各自一个。

3.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于所述控制压力变化装置（60、460）包括控制进给管线（68）、所述控制管线（62a、62b）、所述控制分流装置（66、466）以及所述至少两个反馈管线（72a、72b、472a、472b）；所述控制分流装置（66、466）具有用于将来自控制进给管线（68）的流分叉至所述控制管线（62a、62b）的分叉部（65、465）；所述至少两个反馈管线（72a、72b、472a、472b）各自经过至少一个控制管线出口装置（74a、74b、474a、474b）和至少一个控制管线入口装置（76a、76b、476a、476b）连接至所述各自控制管线（62a、62b），所述控制管线出口装置（74a、74b、474a、474b）位于所述分叉部（65、465）的下游，所述控制管线入口装置（76a、76b、476a、476b）位于所述分叉部（65、465）的范围内，所述控制管线入口装置（76a、76b、476a、476b）设置于所述流动方向上每个控制管线出口装置（74a、74b、474a、474b）的下游的每个控制管线（62a、62b）中。

4.根据权利要求3所述的流体致动器（10、410），其特征在于所述控制压力变化装置（60、460）配置成，使得与所述控制进给管线（68）中的所述流成横向的控制流从所述各自控制管线入口装置（76a、76b、476a、476b）排出，从而将所述控制进给管线（68）中的所述流大部分转向入与所述控制管线入口装置（76a、76b、476a、476b）相对的各自控制管线（62a、62b）中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于所述控制压力变化装置（60、460）配置成，使得进入所述控制管线（62a、62b）和从而进入所述出口管线（22a、22b、422a、422b）的所述转向连续地、轮流地发生。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于所述反馈管线（72a、72b、472a、472b）的所述控制管线出口开口（74a、74b、474a、474b）至少部分地定向成，逆着从控制进给管线（68）流到与所述各自反馈管线（72a、72b、472a、472b）相关联的所述控制管线（62a、62b）中的流体的流动方向，并且位于该流中以使得该流的一部分进入所述各自反馈管线（72a、72b、472a、472b）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于，在所述反馈管线（72a、72b、472a、472b）的至少一个中设置有节流阀以影响该反馈管线（72a、72b、472a、472b）中所述流的速度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于，用于改变流入所述控制分流装置（66、466）的所述流体的流速度的至少一个节流阀（69a）设置于所述控制进给管线（68）中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于，所述交互室（30）在所述出口管线（22a、22b、422a、422b）的方向上具有凸出曲面壁（30a、30b），以使得施加到所述凸出曲面壁（30a、30b）中各自一个的所述流产生沿着该凸出曲面壁（30a、30b）进入所述各自出口管线（22a、22b、422a、422b）的稳定流。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流体致动器（10、410），其特征在于，所述控制压力变化装置（60、460）的所述控制进给管线（68）在所述控制管线（62a、62b）的方向上具有凸出曲面壁（60a、60b），以使得施加到所述凸出曲面壁（60a、60b）中各自一个的所述流产生沿着该凸出曲面壁（60a、60b）进入所述各自控制管线（62a、62b）的稳定流。

11.一种喷发装置（200），包括至少一个具有根据权利要求1至10中任一项所述特征的流体致动器（10、410），所述流体致动器（10、410）用于通过将流经所述至少一个流体致动器（10、410）的流体进行喷射而对沿流动表面的流产生影响，所述喷发装置还包括节流阀（69a），所述节流阀（69a）以流体连通的方式连接流体致动器（10、410）的至少一个控制进给管线（68）并且控制流入所述控制进给管线（68）的所述流体的速率。

12.根据权利要求11所述的喷发装置（200），其特征在于，所述节流阀（69a）以流体连通的方式连接至少两个流体致动器（10、410）的至少两个控制供应管线（60），并且能够调整流入所述控制供应管线（68）的所述流体的速率。

13.一种流动体（500），所述流动体（500）包括多个出口开口（24a、24b、424a、424b）和至少一个流体致动器（10、410），所述流体致动器（10、410）具有根据权利要求1至10中任一项所述的特征。

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