CN105501429A - 飞行器以及用于飞行器的通风腔室的空气交换系统 - Google Patents

Abstract

提供了飞行器、翼身整流罩组合件以及空气交换系统。飞行器包括机身、固定至机身的机翼、外蒙皮板以及空气交换系统。外蒙皮板固定至机翼和/或机身，并且至少部分地限定腔室。空气交换系统固定至外蒙皮板并且在腔室和外部环境之间交换空气。空气交换系统包括空气入口、扩散器以及消音器。空气入口设置在外蒙皮板中并且适应在腔室和外部环境之间的气流。扩散器附接至空气入口并且具有变化的横截面面积以改变气流的速度。消音器附接至扩散器并且在扩散器和腔室之间传递气流以及降低噪声。

Description

飞行器以及用于飞行器的通风腔室的空气交换系统

技术领域

技术领域通常涉及用于飞行器的通风腔室的空气交换系统，并且具体涉及用于具有扩散器以及消音器的翼身整流罩的空气交换系统。

背景技术

常规客机包括一个或者多个在飞行期间不加压的通风腔室。这些腔室的一些位于飞行器的主机翼内。一个常规类型通风腔室存在于翼身整流罩内，翼身整流罩形成在机身和机翼之间的混合空气动力学面。这些翼身整流罩一般与空气入口/出口通风以移除可能包含燃料蒸汽的空气。例如，典型的翼身整流罩入口配置成根据管理规则在给定时间段内以特定次数完全替换或者交换在翼身整流罩内的空气。流过这些翼身整流罩入口的空气一般以飞行器的空速或接近的空速行进。随着飞行器速度的增加，流过这些通风的腔室的空气增加。该增加的气流引起飞行器座舱中过量的噪声。

这样，需要提供具有改进的噪声降低能力的空气交换系统。此外，其它所需特征和特性从随后的发明内容和具体实施方式以及所附的权利要求、结合附图和该背景技术将变得显而易见。

发明内容

本文公开了飞行器、空气交换系统以及用于飞行器的翼身整流罩的各种非限制实施方式。

在第一非限制实施方式中，飞行器包括但不限制于机身、固定至机身机翼、外蒙皮板以及空气交换系统。外蒙皮板固定至机翼和/或机身，并且至少部分地限定腔室。空气交换系统固定至外蒙皮板、机身和机翼中的至少一个，并且配置成在腔室和外部环境之间交换空气。空气交换系统包括空气入口、扩散器以及消音器。空气入口设置在外蒙皮板中，并且允许在腔室和外部环境之间的气流。扩散器附接至空气入口，并且具有配置成改变气流速度的变化的横截面面积。消音器附接至扩散器，并且配置成在扩散器和腔室之间传递气流。

在第二非限制实施方式中，翼身整流罩包括但不限制于外蒙皮板和空气交换系统。外蒙皮板配置成固定至飞行器的机翼和机身以限定翼身整流罩腔室。空气交换系统固定至外蒙皮板、机身和机翼中的至少一个，并且配置成在翼身整流罩腔室和飞行器外面的外部环境之间交换空气。空气交换系统包括空气入口、扩散器以及消音器。空气入口设置在外蒙皮板中，并且配置成允许在翼身整流罩腔室和外部环境之间的气流处于基本上类似于飞行器最大速度的速度。扩散器附接至空气入口，并且在气流方向上具有不断增大的横截面面积以降低气流的速度。消音器附接至扩散器，并且配置成在扩散器和翼身整流罩腔室之间传递气流。

在第三非限制实施方式中，空气交换系统包括但不限制于空气入口、扩散器以及消音器。空气入口配置成允许从外部环境至翼身整流罩腔室的气流处于基本上类似于飞行器最大速度的速度。扩散器附接至空气入口，并且在气流方向上具有不断增大的横截面面积以降低气流的速度。当安装在飞行器中时，扩散器还配置成引导气流从飞行器的机身离开。消音器附接至扩散器，并且配置成在扩散器和翼身整流罩腔室之间传递气流。

附图说明

由于本发明的优势当结合附图考虑时通过参照以下具体实施方式将变得更好地理解，所以将容易意识到本发明的优势，其中：

图1是示出根据本公开教导的飞行器的非限制实施方式的侧视图；

图2A、2B和2C是示出根据本公开教导的图1的空气交换系统的非限制实施方式的横截面视图；以及

图2D是示出根据本公开教导的图2A和2B的与空气交换系统一起使用的消音器的非限制实施方式的横截面视图。

具体实施方式

以下具体实施方式在性质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或者本发明的应用以及使用。此外，并不旨在受限于前述背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何理论。

本文公开了飞行器、空气交换系统以及翼身整流罩组合件的各种非限制实施方式。在这些实施方式中，飞行器包括扩散器、消音器以及相关联的安装支架和密封材料，相关联的安装支架和密封材料将扩散器和消音器固定至翼身整流罩的入口。扩散器将消音器连接至翼身整流罩入口，并且降低气流进入消音器的速度。消音器以沿着流动介质的吸音衬为特征以降低噪声。空气交换系统能够经受高速流动，并且与在翼身整流罩中的恶劣环境(例如高速气流以及诸如雪或雨的不同类型的航空流体或环境流体，)兼容。空气交换系统还开发具有阻燃材料并且以排泄孔和排泄通道为特征以避免在消音器内部流体的积聚。对飞行器、空气交换系统以及翼身整流罩的更多理解可以通过审阅伴随本申请的图示连同审阅以下具体实施方式获得。

图1是示出根据本公开教导的飞行器100的非限制实施方式的侧视图。飞行器100包括机身104、一对机翼106、外蒙皮108、内部舱室110、翼身整流罩112、整流罩腔室115以及至少一个空气交换系统118。

机身104是飞行器100的主体部分。如本文使用的那样，术语“机翼”定义为提供提升力给飞行器100的主翼面中的一个。该定义明确地排除设置在飞行器的尾部或尾翼上的翼面，诸如水平尾翼以及垂直尾翼。机翼106附接至机身104。外蒙皮108限定飞行器100的外周边，当飞行器100飞过空气的外部环境119时，其被外部气流润湿。外皮108包括外蒙皮板，外蒙皮板限定了机身104、机翼106、尾部、发动机以及各种相关联的空气动力学整流罩(诸如翼身整流罩112)的外边界。

内部舱室110是压力容器，其包括飞行器100的座舱以及驾驶舱。当飞行器100飞行时各种加压组件(未示出)维持内部舱室110处于座舱压力，如本领域的技术人员将认识到的那样。将内部舱室110从整流罩腔室115和空气交换系统118封离以防止在内部舱室110和整流罩腔室115之间的流体连通。

翼身整流罩112由外蒙皮108的至少一个外蒙皮板限定，并且附接至机翼106和机身104。翼身整流罩112与机身104协作以限定整流罩腔室115。如本领域的技术人员将认识到的那样，整流罩112可被知晓为其它名字，诸如机腹整流罩。

整流罩腔室115是通风腔室，其在飞行器100的飞行期间未被加压，并且具有的内压类似于外部环境119的大小。为了从整流罩腔室115移除潜在的燃料蒸汽，根据联邦航空管理局要求对整流罩腔室115进行通风。这些腔室一般在飞行器100的巡航或其它高速下经历高速气流。

空气交换系统118在翼身整流罩112处设置在外蒙皮108上。空气交换系统118配置成在通风腔室(例如整流罩腔室115)和飞行器100位于其中的外部环境119之间传递空气。空气交换系统118配置成用于高速气流。在一些实施方式中，空气交换系统118可设置在机翼106的不同部分中以使腔室通风和/或使机翼106的燃料储存舱室中的压力均衡。

空气交换系统118可能包括空气入口或者空气出口，而不脱离本公开的范围。在提供的实施例中，第一对空气交换系统118将空气吸进到整流罩腔室115，并且第二对空气交换系统118将空气从整流罩腔室115输出。在一些实施方式中，空气交换系统118仅包括在飞行器100中，作为具有包括常规空气出口的通风腔室的空气入口。应该认识到的是空气交换系统118的位置可位于外蒙皮108上的任何地方，其允许在外部环境119和整流罩腔室115之间的流体连通。

还参考图2A、图2B和图2C，横截面视图示出了根据本公开教导的空气交换系统118的非限制实施方式。图2A从飞行器100的侧视图方向示出空气交换系统118。每个空气交换系统118包括空气入口120、扩散器122以及消音器124。

空气入口120是开口、缺口或者适合于允许和/或引导自由流空气进入空气交换系统118的任何其它结构。空气入口120在翼身整流罩112处设置在外皮蒙108中。空气入口120配置成允许在外部环境119和扩散器122之间的气流126以允许在外部环境119和整流罩腔室115之间的空气交换。如本领域的技术人员将认识到的那样，预先选择气流流过的空气入口120的横截面面积，以基于处于飞行器100低速操作(例如在起飞/着陆以及低于10,000英尺的飞行的期间)的每分钟最小数量的空气交换来提供气流。在一些实施方式中，空气入口120是可变面积调整空气入口，其在高速下提供降低的横截面面积以降低通过空气交换系统118的气流。

扩散器122附接至空气入口120，并且具有配置成降低气流126的速度的变化的横截面面积。扩散器122配置成适应具有处于或接近飞行器100最大速度的速度的气流126。例如，当飞行器100具有的最大速度是0.9马赫时，扩散器122可具有厚金属壁，并且可以由整流罩112支撑以适应具有速度0.9马赫的气流126。气流126的实际速度可以稍微高于或者稍微低于飞行器100的实际速度。扩散器122还定向成引导气流126离开机身104，如在图2A中能够看到的那样。因此，空气交换系统118降低了气流126在机身104上的直接冲击以降低由这种直接冲击产生的噪声。

在提供的实施例中，在那里空气交换系统118充当空气入口，扩散器122限定内镗130，随着气流126从空气入口120行进至消音器124，内镗130具有不断增加的横截面面积。因此，气流126的速度在扩散器122中减小。在提供的实施例中，内镗130具有矩形横截面。应该认识到的是，内镗130可能具有任何其它横截面形状，诸如多边形形状、圆形或者其它圆弧形状(例如椭圆形)，或者部分多边形并且部分圆弧形状。

消音器124附接至扩散器122，并且配置成从扩散器122引导气流126至整流罩腔室115。消音器124包括固体外壳132、多孔内衬134以及降音组件136。多孔内衬134从扩散器122接收所有气流126。在提供的实施例中，多孔内衬134是由多孔金属材料形成的基本上笔直的矩形管，其允许分子振荡通过多孔内衬134的壁。这种基本上笔直的形状具有对流动的低阻力以适应气流126的高速，并且维持整流罩腔室115的通风空气交换要求。

固体外壳132在消音器124的重力低点限定排泄缺口138。排泄孔口138允许排泄液体和进入消音器124的其它材料。例如，进入消音器124的水可以排泄至整流罩腔室115以避免水积聚以及在低温下形成冰。

固体外壳132环绕多孔内衬134和降音组件136。降音组件136可以是任何材料，该材料适合于降低声音以及抵抗整流罩腔室115中通常遇到的环境条件。在提供的实施例中，固体外壳132具有矩形横截面，其具有延伸至固体外壳132的顶部和侧面的降音组件。固体外壳132的底部是固体平板(如图2B中示出的那样)以允许液体向下流动到翼身整流罩腔室115。

降音组件136可以包括吸收材料、蜂窝隔离片、其它类型隔离片或者其它吸收、阻尼、取消或者以其它方式降低由于气流126的噪声的结构和组件。降音组件136设置在固体外壳132以及多孔内衬134之间。在提供的实施例中，降音组件136是声音吸收材料，诸如泡沫。在一些实施方式中，降音组件是隔离片，并且空气提供了声抗。

图2B示出消音器124的横截面的一个实施例。在提供的实施例中，多孔内衬134形成气流126行进通过其的内通道133的顶部以及两侧面。内通道133的底部是平板。降音组件136基本上填满在固体外壳132和多孔内衬134之间的整个体积。

现在参考图2C，示出根据一些实施方式的消音器124'的实施例。消音器124'类似于消音器124，其中相同数字涉及相同组件。但是，消音器124'包括降音组件136'和多孔内衬134'。降音组件136'基本上类似于降音组件136，但没有基本上填满在多孔内衬134'和固体外壳132之间的体积。相反，降音组件136'的底部部分不接触固体外壳132的底部。在固体外壳132的底部以及多孔内衬134'之间的体积适应液体排泄至排泄缺口138。多孔内衬134'类似于多孔内衬134，但具有圆形横截面。

现在参考图2D，示出根据一些实施方式的消音器124”的实施例。消音器124”类似于消音器124，其中相同数字涉及相同组件。但是，圆柱形消音器124”和圆柱体固体外壳132'都具有圆形横截面。应该认识到的是，其它横截面形状可以用于消音器124，而不脱离本公开的范围。

尽管在发明的前述具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施方式，但是应该认识到的是，可以存在大量变化。还应该认识到的是，一个示例性实施方式或多个示例性实施方式仅是实施例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、实用性或者配置。相反，前述具体实施方式将提供给本领域技术人员以方便的路线图用于实施本发明的示例性实施方式。应理解的是，在示例性实施方式中描述的元件的功能以及布置中可能做出各种改变，这并不脱离如在所附权利要求中限定的本发明范围。

Claims (20)

1.一种飞行器，所述飞行器包括：

机身；

机翼，所述机翼固定至所述机身；

外蒙皮板，所述外蒙皮板固定至所述机翼和所述机身的至少一个，其中，所述外蒙皮板至少部分地限定腔室；以及

空气交换系统，所述空气交换系统固定至所述外蒙皮板以及配置成在所述腔室以及飞行器外面的外部环境之间交换空气，所述空气交换系统包括：

空气入口，所述空气入口设置在所述外蒙皮板中，并且配置成允许在所述腔室和所述外部环境之间的气流，

扩散器，所述扩散器附接至所述空气入口并且具有配置成改变气流的速度的变化的横截面面积，以及

消音器，所述消音器附接至所述扩散器，并且配置成引导在所述扩散器和所述腔室之间的气流以及降低噪声。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述外蒙皮板是翼身整流罩，并且其中所述腔室还由所述机身限定。

3.根据权利要求2所述的飞行器，其中所述扩散器的变化的横截面面积在气流方向上增加以降低气流的速度。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述空气交换系统定向成引导气流从所述机身离开。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述空气交换系统配置成适应处于基本上类似于飞行器最大速度的速度流动的空气。

6.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述扩散器限定从所述空气入口至所述消音器的增加的横截面面积。

7.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述消音器包括固体外壳和多孔内衬。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述多孔内衬由多孔材料形成。

9.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述固体外壳在所述消音器的重力低点限定排泄缺口。

10.根据权利要求9所述的飞行器，还包括设置在所述固体外壳和所述多孔内衬之间的降音组件。

11.根据权利要求10所述的飞行器，其中所述固体外壳的内部的底部是平板，所述平板配置成允许气流将流体清除出所述消音器并且进入所述腔室。

12.一种用于飞行器的翼身整流罩组合件，所述翼身整流罩组合件包括：

外蒙皮板，所述外蒙皮板配置成固定至飞行器的机翼和机身以限定翼身整流罩腔室；以及

空气交换系统，所述空气交换系统固定至所述外蒙皮板，并且配置成在所述翼身整流罩腔室和飞行器外面的外部环境之间交换空气，所述空气交换系统包括：

空气入口，所述空气入口设置在所述外蒙皮板中，并且配置成允许在所述翼身整流罩腔室和所述外部环境之间处于基本上类似于飞行器最大速度的速度的气流，

扩散器，所述扩散器附接至所述空气入口，并且具有在气流方向上增加的横截面面积以降低气流的速度，以及

消音器，所述消音器附接至所述扩散器，并且配置成在所述扩散器和所述翼身整流罩腔室之间传递气流以降低噪声。

13.根据权利要求12所述的翼身整流罩组合件，其中当安装在飞行器上时所述扩散器配置成引导气流从所述机身离开。

14.根据权利要求12所述的翼身整流罩组合件，其中所述消音器包括固体外壳和多孔内衬。

15.根据权利要求14所述的翼身整流罩组合件，其中所述固体外壳在所述消音器的重力低点限定排泄缺口。

16.根据权利要求15所述的翼身整流罩组合件，还包括设置在所述固体外壳和所述多孔内衬之间的降音组件。

17.根据权利要求16所述的翼身整流罩组合件，其中所述固体外壳的内部的底部是平板，所述平板配置成允许气流将流体清除出所述消音器并且进入所述翼身整流罩腔室。

18.一种用于飞行器的翼身整流罩腔室的空气交换系统，所述空气交换系统包括：

空气入口，所述空气入口配置成适应气流从外部环境至所述翼身整流罩腔室处于基本上类似于飞行器最大速度的速度；

扩散器，所述扩散器附接至所述空气入口，并且具有在气流方向上增加的横截面面积以降低气流的速度，其中当安装在飞行器上时所述扩散器配置成引导气流从所述机身离开；以及

消音器，所述消音器附接至所述扩散器，并且配置成在所述扩散器和所述翼身整流罩腔室之间传递气流。

19.根据权利要求18所述的空气交换系统，其中所述消音器包括固体外壳以及多孔内衬，并且其中所述固体外壳在所述消音器的重力低点限定排泄缺口。

20.根据权利要求19所述的空气交换系统，还包括设置在所述固体外壳和所述多孔内衬之间的降音组件。