CN107074349A - 用于产生力的成形元件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于产生力的成形元件，该成形元件包括具有有效表面的材料；位于材料的有效表面上的多个腔，这多个腔包括销孔，每个销孔具有位于有效表面上的微米级尺寸的开口和大于销孔的直径的微米级尺寸的深度；其中每个销孔气密地密封在腔的相对侧上；并且另外其中对着材料的有效表面的气流循环在有效表面上并且在多个腔中的每个腔内部引起压力变化，从而产生力。

Description

用于产生力的成形元件
相关申请的交叉参考
本专利申请要求由本申请人在2014年11月25日提交的加拿大专利申请No.2,872,375的优先权，将该专利申请的主题通过引证结合到本文中。
技术领域
本发明涉及材料。更精确地，本发明关于一种用于在气流中产生力的成形元件。
背景技术
现有技术飞机已通过凹形机翼周围的气流产生空气升力，该空气升力主要迫使空气在机翼上方比在机翼下方有更长的路径，从而在机翼上方形成空气稀薄，这在机翼上产生升力。
在直升机的情况下，旋转叶片产生空气升力。
现有技术滑翔机和滑翔衣利用空气流并且依靠空气动力学形状用于空气升力。
现有技术航空设计基于极大地受大气条件影响的空气动力气流。
从本公开的评论、以下本发明的附图和说明，本发明的特征将显而易见。
发明内容
根据一个方面，公开了一种用于产生力的成形元件，该成形元件包括具有有效表面的材料；位于材料的有效表面上的多个腔，多个腔包括销孔，每个销孔具有位于有效表面上的微米级(micrometric，微米，测微)尺寸的开口和大于销孔的直径的微米尺寸的深度；其中，每个销孔气密地(hermetically，密封地)密封在腔的相对侧上；并且另外其中，对着材料的有效表面的气流循环在有效表面上并且在多个腔中的每个腔内部引起压力变化，从而产生力。
根据一个实施例，有效表面是移动的并且面向上，并且产生的力为远离有效表面定向的升力。
根据一个实施例，有效表面面向下，并且产生的力为朝向有效表面定向的升力。
根据一个实施例，有效表面基本上垂直于水平面，并且该力为推进力。
根据一个实施例，多个腔包括波状凹槽腔，并且该波状凹槽腔具有正弦曲线的形状。
根据一个实施例，成形元件为由突起和凹部构成的表面微型不规则体的形式。
根据一个实施例，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为15微米。
根据一个实施例，对于包括在400km/h至700km/h之间的相对速度，波状凹槽腔具有的平均波峰间距离包括在15微米至50微米之间。
根据一个实施例，对于大于700km/h的相对速度，波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为50微米。
根据一个实施例，波状凹槽腔具有的深度为20微米。
根据一个实施例，销孔的开口的比率覆盖有效表面的50％。
根据一个实施例，对于包括在5km/h至60km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从0.2微米到1微米的范围内的开口。
根据一个实施例，对于包括在60km/h至250km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从1微米到10微米的范围内的开口。
根据一个实施例，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从10微米到15微米的范围内的开口。
根据一个实施例，气流循环由于成形元件的运动引起。
根据一个实施例，气流循环由于被迫对着有效表面的空气引起。
根据一个实施例，公开了一种滑翔衣，包括成形元件。
根据一个实施例，公开了一种飞机，包括成形元件。
根据一个实施例，公开了一种飞机，包括旋转圆盘，该旋转圆盘包括成形元件。
该成形元件可有利地用于飞机中，用于使机翼流线化并且用于增加升力，从而减小空气阻力的影响、降低油耗、降低起飞和着陆速度以及使用更短的跑道。
该成形元件可有利地用于滑翔衣中并且用于现有技术滑翔机中，用于增加滑翔性能。
附图说明
为了使本发明可易于理解，通过附图中的实例来说明本发明的实施例。
图1a为示出了销孔腔的横截面视图的图示，其示出了如何在例如应用于飞机机翼和机身时通过穿过空气移动有效表面来产生力。
图1b为示出了销孔腔的横截面视图的图示，其示出了如何通过对着有效表面注射气流或通过在环境空气中旋转圆盘有效表面来产生力。
图2a为示出了成形元件的实施例的3D透视图的图示，其示出了其中成形元件包括多个销孔腔的实施例。
图2b为示出了图2a中所示的成形元件的横截面视图的图示。
图3a为示出了成形元件的另一个实施例的3D透视图的图示，其示出了其中成形元件包括多个销孔腔和波状凹槽的实施例。
图3b为示出了图3a中所示的成形元件的横截面视图的图示。
图4为示出了飞机的实施例的3D透视图的图示。在此实施例中，飞机包括在各种位置处的成形元件。
图5a为示出了两个同心圆盘的实施例的3D透视图的图示，每个圆盘包括成形元件，每个相邻圆盘在相反方向上旋转。
图5b为示出了图5a中所示的两个同心圆盘中的同心圆盘的一部分的3D透视图的图示，其示出了多个销孔腔和波状凹槽。
图6a为示出了包括成形元件的实施例的滑翔衣的实施例的图示。
图6b为示出了位于图6a中所示的滑翔衣上的成形元件的一部分的放大3D透视图的图示，其中该放大视图示出了多个销孔腔。
从下文包括的具体实施方式，本发明的另外细节及其优点将显而易见。
具体实施方式
在以下实施例的描述中，参考以实例的方式示出的附图，本发明可通过该实例实践。
术语
除非另有明确说明，否则术语“发明”等意指“在本申请中公开的一个或多个发明”。
除非另有明确说明，否则术语“一方面”、“一实施例”、“实施例”、“多个实施例”、“该实施例”、“这些实施例”、“一个或多个实施例”、“一些实施例”、“某些实施例”、“一个实施例”、“另一实施例”等意指“公开的发明(多个发明)的一个或多个(但并非所有)实施例”。
除非另有明确说明，否则在描述实施例时参考“另一实施例”或“另一方面”并非暗示所参考的实施例与另一实施例(例如，在所参考的实施例之前描述的实施例)互相排斥。
除非另有明确说明，否则术语“包括”、“包含”及其变型意指“包括但不限于”。
除非另有明确说明，否则术语“一”、“一个”和“该”意指“一个或多个”。
除非另有明确说明，否则术语“多个”意指“两个或更多个”。
除非另有明确说明，否则术语“在本文中”意指“在本申请中，包括可通过参考结合的任何事物”。
在本文中使用的术语“从而”仅用在条款或其它词组之前，其仅表达先前且明确陈述的某事物的预期的结果、目标或后果。因此，当在权利要求中使用术语“从而”时，术语“从而”修饰的条款或其它词不建立对权利要求的特定其它限制或以其它方式限制权利要求的意义或范围。
术语“例如(e.g.)”等术语意指“比如(for example)”，并因此不限制它们说明的术语或短语。比如，在句子“计算机在互联网上发送数据(例如，指令、数据结构)”中，术语“例如”说明“指令”为计算机可在互联网上发送的“数据”的实例，并且还说明“数据结构”为计算机可在互联网上发送的“数据”的实例。然而，“指令”和“数据结构”两者均仅为“数据”的实例，并且除“指令”和“数据结构”之外的其它事物也可为“数据”。
术语“即”等术语意指“也就是说”，并因此限制它们说明的术语或短语。
标题和摘要都不应被视为以任何方式限制公开的发明的范围。本申请的标题和在本申请中提供的部分的标题仅为了方便起见，而不应被视为以任何方式限制本公开。
在本申请中描述了许多实施例，并且仅出于说明的目的而呈现。描述的实施例并非并且并非旨在任何意义上的限制。如从本公开容易地理解的，当前公开的发明(多个发明)广泛适用于各种实施例。本领域技术人员将认识到，可用各种修改和替代(诸如结构和逻辑修改)来实践公开的发明(多个发明)。尽管可参考一个或多个具体实施例和/或附图来描述公开的发明(多个发明)的具体特征，但是应理解的是，除非另有明确说明，否则这类特征不限于在参考其来描述这类特征的一个或多个具体实施例或附图中的使用。
综合所有上面所说的，本发明涉及一种用于产生力的成形元件。
如下文另外所公开的，成形元件可用于各种应用中。例如，成形元件可用于飞机、直升机、滑翔机和滑翔衣。本领域技术人员将理解的是，成形元件可另外用于其它应用中。
将理解的是，在一个实施例中，产生的力可用作用于推动或帮助组件的推动的推进力。
在可替代的实施例中，产生的力可用作用于提升或帮助组件的提升的升力。
成形元件包括具有有效表面的材料和位于材料的有效表面上的多个腔。
将显而易见的是，材料可为多种类型。在一个实施例中，材料选自由以下各项构成的组：金属板或片、石墨、复合材料、聚合物、塑料、帆布或如下文另外说明的任何其它合适的材料。
在一个实施例中，材料为烧结以形成金属板的钛粉。
现在参考图1a和图1b，示出了在各种实施例中如何产生力。为了清楚及简洁起见，在图1a和图1b中示出了单个销孔腔10。此外，将显而易见的是，在这些实施例中，根据有效表面在面向上、向下或垂直时的位置，力可为升力或推进力。
销孔腔10位于成形元件8的有效表面12上。
将显而易见的是，销孔腔10通常具有销孔开口尺寸和微米级尺寸的深度。
将显而易见的是，当没有对着成形元件8的有效表面12的气流时，在表面上和在销孔腔10内部测得的压力P1等于在成形元件8的有效表面12上方测得的压力P2。
然而，当有效表面穿过环境空气移动时，对着有效表面的空气膜以比有效表面上方的空气大的相对速度流动到有效表面，如由伯努利原理所支持的，从而在表面上和在销孔腔10中产生压力的改变和升力，如在飞机机翼和机身上的应用中所找到的。
将显而易见的是，空气的运动可通过成形元件8在环境空气中的任一运动并且通过对着有效表面12产生气流而形成。
然而，当气流对着有效表面流动时或当有效表面在环境空气中旋转时，表面和对着有效表面的空气膜之间的相对速度小于紧邻空气膜的气流的速度。因此，如由伯努利原理所支持的，压力在表面上较大，并且力朝向有效表面。在这类情况下，有效表面必须面向下安装在水平面上以产生升力，以及安装在竖直面上以产生推进力。
升力可部分地由伯努利原理解释，该伯努利原理宣称“较快移动的空气比较慢移动的空气具有较低的压力”，如用公式表示为，当V1＞V2时，P1＜P2，这就是为什么在移动的成形元件上产生的力与由对着成形元件注射的气流产生的力朝向相反。对着移动的成形元件通过的空气膜大于相邻的环境空气。但是，当空气注射在成形元件上方时，空气由于有效表面阻力而减速，因此对着有效表面的空气膜低于注射的气流，如用公式表示为，当V1＜V2时，P1＞P2。
此外，伯努利原理仅涵盖不可压缩流体。因此，与伯努利原理相关联，在下文中具有从可适用于可压缩流体(诸如空气)的其它物理学基本原理获得的两个额外的方程。所得到的方程部分地适用于在成形元件上形成的升力，并且为：
然而，本领域技术人员将显而易见的是，那些方程并未涵盖在成形元件上形成升力时所涉及的所有因素，其还包括动力升力、动量传递、夹带过程、Luke变分原理和导频波动力学，由于在微结构中的变化、成形元件的形式和定向，这些太复杂而难以仅通过计算推导出。
结果，根据有效表面处的空气膜V1和紧邻空气膜的空气V2之间的相对速度，在有效表面12上方的压力P2变得大于或小于对着成形元件的压力P1。
P2-P1的压力梯度产生力F。力F将帮助成形元件8的提升或推进。
将显而易见的是，在成形元件上以及在销孔腔10中的压力变化程度将取决于各种参数，诸如销孔腔开口尺寸、销孔腔深度、销孔腔开口与非销孔的表面比、凹槽的平均(mean)表面与平均波状腔的表面比、以及有效表面与对着有效表面的空气膜之间的相对速度以及对着有效表面的空气膜与邻近有效表面的气流之间的相对速度差。
虽然这在图1a和图1b上未示出，但是将显而易见的是，销孔腔10气密地密封在销孔腔10的相对侧上，使得空气仅使用销孔腔的开口14可进入或离开有效表面12上的销孔腔10。
已预期的是，0.2微米的销孔腔尺寸在5km/h的相对速度下提供最佳升力。
随着对着成形元件的空气膜的相对速度增大到250km/h，销孔腔开口尺寸可逐渐地增大到10微米。
随着对着成形元件的空气膜的相对速度从250km/h增大到400km/h，销孔腔开口尺寸从10微米增大到15微米。将显而易见的是，为了实现最佳升力，销孔腔可与波状凹槽组合。
已预期的是，当对着成形元件流动的空气膜的相对速度高于400km/h时，销孔腔对升力的产生具有减小的影响；因此，波状凹槽足以用于产生升力。
已预期的是，在一个实施例中，为了产生最佳升力，销孔腔的最小深度等于销孔腔的尺寸。
用于制造成形元件8的材料的厚度和类型由用于应用所需的材料的强度和阻力确定。
已预期的是，升力的强度一般随着成形元件8上的销孔腔开口与非销孔有效表面的比率而增大。已预期的是，在50％的比率下获得最佳升力。
现在参考图2a和图2b，示出了成形元件20，其示出了其中成形元件包括多个销孔腔(例如，腔22)的实施例。
将显而易见的是，多个腔可具有不同的深度。
本领域技术人员将显而易见的是，各种可替代的实施例可以是可能的。
如以上所提到的，将显而易见的是，多个腔可根据各种实施例而制造。
如以上所提到的，将显而易见的是，每个销孔腔气密地密封在销孔腔的相对侧上，使得空气仅使用销孔腔的开口可进入或离开有效表面上的销孔腔。在图2a和图2b中所示的一个实施例中，使用层24执行密封。
在一个实施例中，层24由防油漆或涂料的厚涂层形成。
在可替代的实施例中，腔通过制造而气密地密封在腔开口的相对侧上，腔在元件的相对侧上不打开。
现在参考图3a，示出了成形元件，其示出了其中成形元件包括多个腔的实施例。多个腔包括销孔腔并且还包括波状凹槽腔。
波状凹槽腔具有正弦曲线形式的形状，在一个实施例中，该正弦曲线形式优选地横跨气流定向。
本领域技术人员将显而易见的是，波状凹槽腔可具有各种可替代的形状。
在另一可替代的实施例中，波状凹槽由表面上的微型突起和凹部形式的不规则体构成。
将显而易见的是，波状凹槽以类似于销孔腔的方式起作用。在波状凹槽的情况下，在波状凹部的底部和顶部之间形成压力梯度。压力梯度产生使得成形元件在力的方向上被提升或推进的力。
已预期的是，对于包括在250km/h至400km/h之间的空气膜和有效表面之间的相对速度，最佳平均波峰间距离为约15微米。
将显而易见的是，随着空气膜和有效表面之间的相对速度从400km/h增大到超音速，最佳平均波峰间距离可从15微米增大到50微米。
此外，已预期的是，对于大于700km/h的相对速度，最佳平均波峰间距离将为50微米。
已另外预期的是，在所有相对速度下，波状凹槽腔的最佳深度为20微米。
将显而易见的是，如图3b中所示，销孔腔的深度还可彼此改变，如对于图2a和图2b也是如此。
现在参考图4，示出了其中可使用成形元件的第一实施例。
在该实施例中，成形元件用在飞机40上。
在该实施例中，使用成形元件的目的是增大飞机40的升力。
将显而易见的是，成形元件可作为片材提供，在一个实施例中，该片材位于飞机40的机翼的上部上并且位于飞机的机身的上部上。将成形元件设置在上部上的目的是使形成的力将指向上。
更精确地，第一成形元件42位于飞机42的机翼的上部上。在该实施例中，第一成形元件42包括多个销孔腔。
由多个波状凹槽构成的第二成形元件44也位于飞机42的机翼的上部上。
第三成形元件46位于机身的顶表面上。
在该实施例中，第三成形元件46由波状凹槽构成。
第四成形元件48位于机身的上部上。
在该实施例中，第四成形元件48由多个销孔腔构成。
现在参考图5a，示出了两个同心圆盘的实施例，每个圆盘包括成形元件的实施例。
在第一实施例中，每个圆盘在相反的方向上旋转。在第二实施例中，圆盘或有效表面不旋转，即，它们是静止的。
将显而易见的是，旋转的圆盘或静止的有效表面可容纳在飞机的机体内，并且可受保护而免于悬停碰撞。
根据第一实施例，第一圆盘50围绕轴线54在逆时针方向上旋转，而第二圆盘52围绕轴线54在顺时针方向上旋转。
将显而易见的是，第一圆盘50和第二圆盘52可根据各种实施例而旋转。
在一个实施例中，使用电机和合适的传动齿轮使第一圆盘50和第二圆盘52旋转。
如图5a中所示，第一圆盘50包括第一成形元件56，该第一成形元件包括多个腔。第一成形元件56的多个腔包括多个销孔腔和多个波状凹槽。
第一成形元件56在第一圆盘50上径向地居中。
第一圆盘52包括第二成形元件58，该第二成形元件包括多个腔。第二成形元件58的多个腔包括多个销孔腔和多个波状凹槽。
第一圆盘52另外包括第三成形元件60、第四成形元件62以及第五成形元件64。
第三成形元件60、第四成形元件62以及第五成形元件64中的每个都包括多个腔，这多个腔为销孔腔。
将显而易见的是，第一圆盘52和第二圆盘54的旋转将形成这样的力，即，该力将使得可旋转地安装到第一圆盘52并且可旋转地安装到第二圆盘54的组件被提升。
将显而易见的是，对于装配有以在30km/h到120km/h的范围内的线性速度旋转的第一圆盘52和第二圆盘54的悬停飞机，有效表面设置有1微米到4微米的销孔开口。考虑到线性速度沿着旋转的圆盘的半径改变，在圆盘半径的外半部上测量速度。使用旋转的圆盘的旋转速度来控制悬停飞机的上升和下降。
在第二实施例中，圆盘或成形板不旋转，并且表面用空气喷射引起的气流进行冲击以便产生升力。在该第二实施例中，圆盘的有效表面设置有1微米到4微米的销孔开口。通过控制圆盘和成形板的表面上的空气喷射引起的气流来控制悬停飞机上升和下降。
将显而易见的是，可替代地，如果第一圆盘52和第二圆盘54设置于基本上垂直于水平面的平面内并且圆盘处于相同的平面内，第一圆盘52和第二圆盘可用于推进组件。
现在参考图6a，示出了包括位于其上的成形元件的实施例的滑翔衣70的实施例。
在滑翔衣中使用成形元件的目的是在滑翔能力方面提高其性能。
在该实施例中，滑翔衣70包括第一成形元件72、第二成形元件74、第三成形元件76以及第四成形元件78。
第一成形元件72、第二成形元件74、第三成形元件76以及第四成形元件78中的每个均位于衣袖延伸部上并且位于滑翔衣70的腿部之间。
在该实施例中，第一成形元件72和第三成形元件76包括腔。腔包括波状凹槽和或销孔腔。
将显而易见的是，在一个实施例中，用于滑翔衣的成形元件可由帆布、纺织品或柔性塑料构成，并且在5km/h到60km/h的线性速度下销孔腔的直径在从0.2微米到1微米的范围内。在那些速度下，具有销孔腔的成形元件产生最佳升力。将显而易见的是，成形元件的材料为无吸收性的、防水的以及底面气密地密封的。
仍在该实施例中，第二成形元件74和第四成形元件78包括腔。腔包括销孔腔。
本领域技术人员将显而易见的是，各种可替代的实施例可以是可能的。
将显而易见的是，图6a提供的图示仅是示例性的，并且成形元件可位于滑翔衣70上的各种其它可替代的位置处。
尽管以上描述涉及如由本发明人目前预想的特定的优选实施例，但是将理解的是，本发明在其广义方面包括本文中描述元件的功能等效物。
条款1.一种用于产生力的成形元件，所述成形元件包括：
具有有效表面的材料；
位于所述材料的所述有效表面上的多个腔，所述多个腔包括销孔，每个销孔具有位于所述有效表面上的微米级尺寸的开口和大于销孔的直径的微米级尺寸的深度；
其中，每个销孔气密地密封在所述腔的相对侧上；并且另外其中，对着所述材料的所述有效表面的气流循环在所述有效表面上并且在所述多个腔中的每个腔内部引起压力变化，从而产生力。
条款2.根据条款1所要求保护的成形元件，其中，所述有效表面是移动的并且面向上，并且产生的力为远离所述有效表面定向的升力。
条款3.根据条款1所要求保护的成形元件，其中，所述有效表面面向下，并且产生的力为朝向所述有效表面定向的升力。
条款4.根据条款1所要求保护的成形元件，其中，所述有效表面基本上垂直于水平面，另外其中，所述力为推进力。
条款5.根据条款1所要求保护的成形元件，其中，所述多个腔包括波状凹槽腔，另外其中，所述波状凹槽腔具有正弦曲线的形状。
条款6.根据条款1所要求保护的成形元件，其中，所述成形元件为由突起和凹部构成的表面微型不规则体的形式。
条款7.根据条款5所要求保护的成形元件，其中，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为15微米。
条款8.根据条款5所要求保护的成形元件，其中，对于包括在400km/h至700km/h之间的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离包括在15微米至50微米之间。
条款9.根据条款5所要求保护的成形元件，其中，对于大于700km/h的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为50微米。
条款10.根据条款5、7、8以及9中任一项所要求保护的成形元件，其中，所述波状凹槽腔具有的深度为20微米。
条款11.根据条款10所要求保护的成形元件，其中，所述销孔的开口的比率覆盖所述有效表面的50％。
条款12.根据条款10到11中任一项所要求保护的成形元件，其中，对于包括在5km/h至60km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从0.2微米到1微米的范围内的开口。
条款13.根据条款10到11中任一项所要求保护的成形元件，其中，对于包括在60km/h至250km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从1微米到10微米的范围内的开口。
条款14.根据条款10到11中任一项所要求保护的成形元件，其中，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从10微米到15微米的范围内的开口。
条款15.根据条款1到14中任一项所要求保护的成形元件，其中，所述气流循环由所述成形元件的运动引起。
条款16.根据条款1到14中任一项所要求保护的成形元件，其中，所述气流循环由被迫对着所述有效表面的空气引起。
条款17.一种滑翔衣，包括根据条款1到14中任一项所要求保护的成形元件。
条款18.一种飞机，包括根据条款1到14中任一项所要求保护的成形元件。
条款19.一种飞机，包括旋转圆盘，所述旋转圆盘包括根据条款1到14中任一项所要求保护的成形元件。

Claims (19)

1.一种用于产生力的成形元件，所述成形元件包括
具有有效表面的材料；
位于所述材料的所述有效表面上的多个腔，所述多个腔包括销孔，每个销孔具有位于所述有效表面上的微米级尺寸的开口和大于所述销孔的直径的微米级尺寸的深度；
其中，每个销孔气密地密封在所述腔的相对侧上；并且另外其中，对着所述材料的所述有效表面的气流循环在所述有效表面上并且在所述多个腔中的每个腔内部引起压力变化，从而产生力。
2.根据权利要求1所述的成形元件，其中，所述有效表面是移动的并且面向上，并且产生的力为远离所述有效表面定向的升力。
3.根据权利要求1所述的成形元件，其中，有效表面面向下，并且产生的力为朝向所述有效表面的升力。
4.根据权利要求1所述的成形元件，其中，所述有效表面基本上垂直于水平面，另外其中，所述力为推进力。
5.根据权利要求1所述的成形元件，其中，所述多个腔包括波状凹槽腔，另外其中，所述波状凹槽腔具有正弦曲线的形状。
6.根据权利要求1所述的成形元件，其中，所述成形元件为由突起和凹部构成的表面微型不规则体的形式。
7.根据权利要求5所述的成形元件，其中，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为15微米。
8.根据权利要求5所述的成形元件，其中，对于包括在400km/h至700km/h之间的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离包括在15微米至50微米之间。
9.根据权利要求5所述的成形元件，其中，对于大于700km/h的相对速度，所述波状凹槽腔具有的平均波峰间距离为50微米。
10.根据权利要求5、7、8以及9中任一项所述的成形元件，其中，所述波状凹槽腔具有的深度为20微米。
11.根据权利要求10所述的成形元件，其中，所述销孔的开口的比率覆盖所述有效表面的50％。
12.根据权利要求10到11中任一项所述的成形元件，其中，对于包括在5km/h至60km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从0.2微米到1微米的范围内的开口。
13.根据权利要求10到11中任一项所述的成形元件，其中，对于包括在60km/h至250km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从1微米到10微米的范围内的开口。
14.根据权利要求10到11中任一项所述的成形元件，其中，对于包括在250km/h至400km/h之间的相对速度，至少一个销孔具有直径值在从10微米到15微米的范围内的开口。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的成形元件，其中，所述气流循环由所述成形元件的运动引起。
16.根据权利要求1到14中任一项所述的成形元件，其中，所述气流循环由被迫对着所述有效表面的空气引起。
17.一种滑翔衣，包括根据权利要求1到14中任一项所述的成形元件。
18.一种飞机，包括根据权利要求1到14中任一项所述的成形元件。
19.一种飞机，包括旋转圆盘，所述旋转圆盘包括根据权利要求1到14中任一项所述的成形元件。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108622375A (zh) * 2018-04-25 2018-10-09 朱晓义 从流体连续性中产生推动力或升力的运动装置
CN111550475A (zh) * 2020-03-27 2020-08-18 中国航天空气动力技术研究院 一种用于边界层转捩控制的“⊥”型凹腔结构
US11396364B2 (en) 2017-04-26 2022-07-26 Xiaoyi Zhu Aircraft generating larger thrust and lift by fluid continuity

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11505310B2 (en) 2017-12-21 2022-11-22 Airbus Operations Gmbh Flow body for a vehicle with a compressible skin

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100108813A1 (en) * 2007-03-30 2010-05-06 Lang Amy W passive drag modification system
CN101885381A (zh) * 2010-07-15 2010-11-17 沈阳航空航天大学 带凹坑的机翼
CN102060101A (zh) * 2010-12-21 2011-05-18 南京航空航天大学 一种用于变体机翼的蒙皮
CN104108462A (zh) * 2014-08-03 2014-10-22 佛山市神风航空科技有限公司 一种波纹机翼
CN104139846A (zh) * 2014-08-03 2014-11-12 佛山市神风航空科技有限公司 一种带坑机翼
CN104149970A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 厦门大学 基于多孔介质的高超声速飞行器减阻方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899150A (en) * 1959-08-11 Bound vortex skin
US3612446A (en) * 1969-10-10 1971-10-12 Herbert A Lebert Means and method for preventing the formation of audible frequencies in fluids passing over an airfoil section
DE2949133C2 (de) * 1979-12-06 1984-11-15 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Tragflügel mit überkritischer Profilierung
US4986496A (en) * 1985-05-31 1991-01-22 Minnesota Mining And Manufacturing Drag reduction article
JPH0814216A (ja) * 1994-06-30 1996-01-16 Kenji Inaba 物体表面の流体抵抗低減構造
JP2000199505A (ja) * 1999-01-07 2000-07-18 Funagata Kagaku Kenkyusho:Kk 物体の流体摩擦抵抗低減装置
JP2005299765A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk 摩擦抵抗低減シートおよび摩擦抵抗低減シートモジュール
RU2506188C2 (ru) * 2008-08-05 2014-02-10 Алкоа Инк. Металлические листы и пластины с текстурированными поверхностями, уменьшающими трение, и способы их изготовления
JP2012220018A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Fujita Yasohito 流体内の運行機体
US20140272237A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Prc-Desoto International, Inc. Strippable film assembly and coating for drag reduction
US20140318657A1 (en) * 2013-04-30 2014-10-30 The Ohio State University Fluid conveying apparatus with low drag, anti-fouling flow surface and methods of making same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100108813A1 (en) * 2007-03-30 2010-05-06 Lang Amy W passive drag modification system
CN101885381A (zh) * 2010-07-15 2010-11-17 沈阳航空航天大学 带凹坑的机翼
CN102060101A (zh) * 2010-12-21 2011-05-18 南京航空航天大学 一种用于变体机翼的蒙皮
CN104108462A (zh) * 2014-08-03 2014-10-22 佛山市神风航空科技有限公司 一种波纹机翼
CN104139846A (zh) * 2014-08-03 2014-11-12 佛山市神风航空科技有限公司 一种带坑机翼
CN104149970A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 厦门大学 基于多孔介质的高超声速飞行器减阻方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11396364B2 (en) 2017-04-26 2022-07-26 Xiaoyi Zhu Aircraft generating larger thrust and lift by fluid continuity
US11858617B2 (en) 2017-04-26 2024-01-02 Xiaoyi Zhu Propeller-driven helicopter or airplane
CN108622375A (zh) * 2018-04-25 2018-10-09 朱晓义 从流体连续性中产生推动力或升力的运动装置
CN111550475A (zh) * 2020-03-27 2020-08-18 中国航天空气动力技术研究院 一种用于边界层转捩控制的“⊥”型凹腔结构
CN111550475B (zh) * 2020-03-27 2021-12-07 中国航天空气动力技术研究院 一种用于边界层转捩控制的“⊥”型凹腔结构

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