CN109693780A - 用于层流控制的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于飞行器的蒙皮板的层流控制的装置。该装置包括用于被接纳至蒙皮板的凹部中的本体。本体限定室。该本体包括外部部分，该外部部分限定穿过该外部部分的一个或更多个微孔，所述一个或更多个微孔中的每个微孔与该室流体连通。本体包括支承部分，支承部分支承外部部分，支承部分限定至少一个出口，所述至少一个出口用于允许空气在使用中通过抽吸装置被从室抽吸，该抽吸装置在使用中与出口流体连通。该装置设置成使得在使用中空气被抽吸通过所述一个或更多个微孔而进入室中且从出口被抽出，从而在使用中促进外部部分上的层流气流。

Description

用于层流控制的装置
技术领域
本发明涉及层流控制，并且更具体地涉及用于飞行器的蒙皮板的层流控制的装置。
背景技术
紧邻边界表面比如飞行器蒙皮的气流粘度的影响可能是显著的。因粘度而减慢或停止的气流导致了表面摩擦阻力，并且因此导致了飞行器的整体阻力。飞行器蒙皮上的边界层气流例如作为平滑的层流开始于前缘，但是可以在下游被分解(break down)成湍流。层流气流是平滑的流动并产生较少的表面摩擦阻力，而湍流气流包含涡流并产生更多的表面摩擦阻力。因此，期望的是将层流保持在飞行器蒙皮上。
保持层流的公知技术是通过将翼型件定形状成控制翼型件上的压力分布。这被称为自然层流(NLF)。然而，在这种翼型件中保持层流需要平滑的无波表面，这对于生产和维护来说可能是困难且昂贵的。例如，商用飞行器具有接合在一起的蒙皮板，这些接合可能破坏层流。
保持层流的另一种技术是通过层流控制(LFC)来实现的，其中，使用空气泵来获取边界层气流并因此减少可导致湍流气流的边界层分离。前缘处的层流控制(LFC)与前缘后部的自然层流(NLF)的组合被称为混合层流控制(HLFC)。然而，难以实现这种技术在商用飞行器中的应用。
发明内容
本发明的第一方面，提供了一种用于飞行器的蒙皮板的层流控制的装置，该装置包括：本体，该本体用于在使用中被接纳到蒙皮板的凹部中，该本体限定室，该本体包括：外部部分，该外部部分用于在本体在使用中被接纳在该蒙皮板的凹部中时与该蒙皮板的外表面对齐，该外部部分限定穿过该外部部分的一个或更多个微孔，所述一个或更多个微孔中的每个微孔与室流体连通；以及支承部分，该支承部分支承外部部分，该支承部分限定至少一个出口，所述至少一个出口用于允许空气在使用中通过抽吸装置被从室抽吸，该抽吸装置在使用中与出口流体连通；其中，该装置设置成使得在使用中空气被抽吸通过所述一个或更多个微孔而进入该室中且从该出口被抽出，从而在使用中促进该外部部分上的层流气流。
可选地，该支承部分包括基部部分和对外部部分进行支承的一个或更多个支承构件，所述一个或更多个支承构件从该基部部分延伸。
可选地，室被限定在基部部分、外部部分与支承构件之间。
可选地，出口被限定在基部部分中。
可选地，出口包括连接装置，该连接装置用于在使用中将出口连接至抽吸装置。
可选地，外部部分与支承部分一体地形成。
可选地，外部部分被结合至支承部分。
可选地，所述一个或更多个微孔中的每个微孔具有基本上55±10μm的直径。
可选地，外部部分的厚度在0.8mm至1.0mm的范围内。
可选地，该装置设置成用于飞行器的混合层流控制。
可选地，本体用于结合至飞行器的蒙皮板的凹部中。
可选地，该本体是用于将用于飞行器的第一蒙皮板接合至第二蒙皮板的接合带。
可选地，该本体包括一个或更多个紧固件接纳部分，所述一个或更多个紧固件接纳部分各自用于接纳紧固件，该紧固件用于在使用中将本体紧固至所述第一蒙皮板或所述第二蒙皮板。
可选地，微孔中的一个或更多个微孔邻近于紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分。
可选地，微孔中的一个或更多个微孔定位成使得在使用中所述一个或更多个微孔在紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分的紧下游。
可选地，紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分各自包括所述支承构件，该支承构件限定用于接纳紧固件的孔。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于飞行器的层流控制的系统，该系统包括：包括凹部的至少一个蒙皮板；以及根据第一方面的装置，该装置被接纳在凹部中。
可选地，该系统包括第一蒙皮板和第二蒙皮板，并且该装置的本体是将第一蒙皮板接合至第二蒙皮板的接合带。
可选地，第一蒙皮板包括第一凹部，装置的本体的第一部分被接纳在第一凹部中，并且第二蒙皮板包括第二凹部，装置的第二部分被接纳在第二凹部中。
可选地，该系统包括将该装置的本体的第一部分紧固至第一蒙皮板的一个或更多个第一紧固件，以及将该装置的本体的第二部分紧固至第二蒙皮板的一个或更多个第二紧固件。
可选地，第一凹部和/或第二凹部包括削减或拼接部分，装置的本体的相应第一部分和/或第二部分被接纳在该削减或拼接部分中。
可选地，外部部分的外表面与第一蒙皮板的外表面和第二蒙皮板的外表面对齐。
可选地，第一蒙皮板是飞行器的机翼的前缘蒙皮板，而第二蒙皮板是飞行器的机翼的翼盒蒙皮板。
可选地，第一蒙皮板和第二蒙皮板在其两者之间限定有间隙，并且装置的出口基本上定位在该间隙处。
可选地，该装置被接纳在限定于一个蒙皮板中的凹部中。
可选地，装置的本体的外部部分的外表面与蒙皮板的外表面对齐。
可选地，装置的本体被结合至蒙皮板。
可选地，蒙皮板限定从凹部延伸至蒙皮板的内表面的孔，并且本体的出口位于该孔处。
可选地，蒙皮板是用于飞行器机翼的前缘蒙皮板和飞行器机翼的翼盒蒙皮板中的一者。
可选地，该装置定位成使得在使用中该装置位于气流扰动特征的下游。
可选地，该系统包括连接至装置的出口的抽吸装置，抽吸装置设置成在使用中从室抽吸空气。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于飞行器的机翼，该机翼包括根据第一方面的装置或根据第二方面的系统。
根据本发明的第四方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括根据第一方面的装置、或根据第二方面的系统或者根据第三方面的机翼。
根据本发明的第五方面，提供了一种层流控制装置，该层流控制装置包括：用于插入至飞行器的蒙皮板的凹部中的元件，该元件限定：内腔；至少一个微孔，所述至少一个微孔将内腔流体地连接至元件的外部；以及至少一个出口，所述至少一个出口与内腔流体连通且用于连接至抽吸装置；其中，在使用中，连接至所述至少一个出口的该抽吸装置在使用中从内腔抽吸空气，从而使空气从元件的外部经由至少一个微孔被抽吸到内腔中，由此在使用中促进空气在元件上的层流。
本发明的其他特征和优点将根据以下参照附图仅作为示例给出的本发明优选实施方式的下列描述而变得明显。
附图说明
图1示意性地示出了根据第一示例的包括用于层流控制的装置的系统的立体图；
图2示意性地示出了图1中的系统的平面图；
图3示意性地示出了沿着图2中的系统的截面A-A截取的局部剖视图；
图4示意性地示出了图1的装置的侧视图；
图5示意性地示出了沿着图4中的装置的截面C-C截取的局部剖视图；
图6示意性地示出了沿着图4中的装置的截面B-B截取的局部剖视图；
图7示意性地示出了根据示例的飞行器的机翼；
图8示意性地示出了根据示例的飞行器；以及
图9示意性地示出了根据第二示例的包括用于层流控制的装置的系统的横截面。
具体实施方式
参照图1至图6，示出了根据第一示例的系统1，该系统1包括用于对飞行器的蒙皮板4、6进行层流控制的装置2(图1至图6中未示出，但参照图8的飞行器80)。
概括地说，系统1包括用于层流控制的被接纳在飞行器的一个或更多个蒙皮板4、6中的装置2。该装置2包括限定室18的本体8。在使用中，空气通过抽吸装置(未示出)被抽吸通过限定在本体8的外部部分14中的一个或更多个微孔20、进入室18并从一个或更多个出口22抽出，从而促进在外部部分14上的空气层流。因此，可以减小飞行器(未示出)的提供有装置2的部分的表面摩擦阻力，并且因此提高效率。
装置2可以设置成用于飞行器的混合层流控制。例如，装置2可以在前缘蒙皮板处或附近提供层流控制抽吸，其中，在前缘蒙皮板的下游(即后方)提供自然层流。在所示的这种第一示例中，本体8是用于将飞行器的第一蒙皮板4接合至用于飞行器的第二蒙皮板6的接合带或对接带8。例如，简要参照图8，本体8可以是用于将飞行器7的机翼10的前缘蒙皮板4接合至飞行器的机翼10的翼盒蒙皮板6的接合带或对接带8。因此，装置2可以用于飞行器的混合层流控制。
用于将蒙皮板连接的且还提供层流控制的接合带8可以有助于减少与分别为这些功能提供结构件相关联的重量和空间，并且因此可以有助于提高飞行器的运行效率。这种布置还可以减少对修改飞行器的除了接合带8之外的部分的需求，以便提供层流控制，由此降低与这种修改相关联的成本和复杂性。此外，在接合带8中提供层流控制可以允许在与接合带8相关联的紧固件头部(30b，参照例如图3)的紧下游实现的流动控制，并且因此可以减少由紧固件头部产生的湍流，否则湍流可能导致表面摩擦阻力增大。
再次参照图1至图6，装置2的本体8具有长形立方体的形式。本体8包括对外部部分14进行支承的支承部分12。外部部分14限定了外表面14a，在使用中空气在该外表面14a上流动。
第一蒙皮板4和第二蒙皮板6各自限定外表面4a、6a，外表面4a，6a形成飞行器的外表面的一部分，空气在使用中流过该外表面。第一蒙皮板4被削减(rebated)以便限定第一凹部13，并且第二蒙皮板6被削减以便限定第二凹部15。本体8、具体地支承部分12被接纳在第一蒙皮板4的第一凹部13中以及第二蒙皮板6的第二凹部15中。外部部分14的外表面14a与第一蒙皮板4的外表面4a对齐(即基本上齐平)，并且外部部分14的外表面14a与第二蒙皮板6的外表面6a对齐。这可以有助于使由本体8引起的空气干扰最小。
外部部分14具有大致矩形板的形式。外部部分14是大致平面的。外部部分14可以由钛或耐腐蚀钢(CRES)例如不锈钢形成。外部部分14的厚度可以在0.8mm至1.0mm的范围内，例如为0.9mm。
外部部分14限定穿过外部部分14的多个微孔20(图3中未示出微孔20，但可参照例如图1、图2和图6)。多个微孔基本上均匀地分布在外部部分14上。虽然为了简化起见在图1、图2和图6中将微孔20示出为仅覆盖外部部分14的一部分，但是应当理解的是，微孔20可以分布在整个外部部分14上。微孔20中的每个微孔与室18流体连通。
每个微孔20可以具有大致圆形的横截面。例如，被定义为微孔20的沿着微孔20的长度的给定点处的最小直径除以微孔的在给定点处的最大直径的圆度可以大于或等于0.9。在一些示例中，每个微孔可以是基本上圆筒形的。每个微孔20可以沿着基本上垂直于外部部分14的外表面14a的轴线延伸。例如，每个微孔延伸所沿的轴线可以与外部部分14的外表面14a的平面形成90±5°的角度。微孔20中的每个微孔20可以具有例如55±10μm的直径。例如，每个微孔20可以通过激光钻削形成。每个微孔20的形状可以是渐缩的，例如每个微孔20的形状可以是截头圆锥形的。例如，微孔20的在外部部分14的第一表面(例如外表面14a)处的直径可以小于微孔20的在外部部分14的第二表面(例如内表面)处的直径。例如，微孔20的在外部部分14的第一表面(例如外表面14a)处的直径与微孔20的在外部部分14的第二表面(例如内表面)处的直径的比率可以在1至2的范围内。微孔20的间距(即，一个微孔20与相邻的微孔20之间的距离)可以是例如720±35μm。应当理解的是，在图1、图2和图6中，为了便于观察，已经扩大了微孔20的直径和间距。
可能如在图3和图5中最佳观察到的，支承部分12包括基部部分24和壁部分25。壁部分25从基部部分24的外周延伸至外部部分14，以在基部部分24的外周处支承外部部分14。基部部分24、壁部分25和外部部分14一起封围室18。支承部分12还包括对外部部分14进行支承的多个支承构件26。每个支承构件26从基部部分24延伸至外部部分14。外部部分14可以与支承部分12一体地形成。例如，本体8可以使用增材制造工艺或通过蜡铸造制造为单件。例如，本体8可以通过钛3D打印工艺由钛制成为单件。在另一个示例中，外部部分14可以相对于支承部分12形成为独立件，然后例如通过适当的结合固定地附接至支承部分12。
可能如在图5中最佳观察到的，大致环形的第一支承构件26a基本上规则地分布在基部部分24上。相邻的第一支承构件26a的中间是横截面呈长形的第二支承构件26b。室18被限定在基部部分24、壁部分25、外部部分14与支承构件26之间。因此，空气可以从微孔20中的任一微孔经由室18流至一个或更多个出口22中的任一出口。
本体8包括多个紧固件接纳部分28。每个紧固件接纳部分28包括延伸穿过本体8的孔34，以允许紧固件30插入穿过该孔34。孔34延伸穿过外部部分14和支承部分12。在该示例中，每个紧固件接纳部分28包括第一支承构件26a中的一个第一支承构件26a。换句话说，每个第一支承构件26a部分地限定了用于对紧固件30进行接纳的孔34。使用支承构件26作为紧固件接纳部分28可以有助于减少与针对每个目的提供独立结构件相关联的重量和空间，并且可以提高飞行器运行效率。
可能如在图3中最佳观察到的，每个紧固件接纳部分28在其中接纳有紧固件30，该紧固件30用于将本体8紧固至第一蒙皮板4或用于将本体8紧固至第二蒙皮板6。经削减的蒙皮部分4、6各自包括凸缘4b、6b，该凸缘4b、6b部分地限定其中接纳该本体8的凹部13、15，并且紧固件30将本体8紧固至每个凸缘4b、6b，由此将第一蒙皮板4与第二蒙皮板6接合在一起。
每个紧固件接纳部分28的孔34是埋头的，以允许紧固件30的紧固件头部30b被放置成与外部部分14的外表面14a齐平。在图3所示的示例中，紧固件30包括具有螺栓头30b的螺栓30a和对应的螺母30c。螺栓30延伸穿过紧固件接纳部分28的孔34，并延伸穿过蒙皮板4、6的凸缘4b、6b的孔4b、6b，并且螺母被固定在螺栓30的与螺栓头30a相反的端部上的螺纹上。
可能如在图5中最佳观察到的，本体8具有靠近本体8的第一侧部36的第一组32紧固件接纳部分28、以及靠近本体8的第二相对侧40的第二组38紧固件接纳部分28。第一组32用于接纳用于将本体8紧固至第一蒙皮板4的紧固件30，并且第二组用于接纳用于将本体8紧固至第二蒙皮板6的紧固件30。以这种方式，本体8用作将第一蒙皮板4与第二蒙皮板6接合在一起的对接带或接合带8。
支承部分12限定一个或更多个出口22。在该示例中，存在多个出口22。每个出口22用于允许空气通过与出口22流体连通的抽吸装置(未示出)被从室18抽吸。每个出口22被限定在基部部分24中。每个出口22基本上位于限定在第一蒙皮板4与第二蒙皮板6之间的间隙42处。每个出口22包括连接装置23，该连接装置23用于将出口22连接至抽吸装置(未示出)。连接装置23延伸至间隙42中，以允许例如抽吸装置的管道附接至间隙42。在图1至图6中所示的示例中，连接装置23是本体8的支承部分12的基部部分24的突出部。然而，在其他示例中，(未示出)连接装置23可以是相对于基部部分24独立的部件，例如为流体连接配件(未示出)，并且可以例如包括螺纹，以允许抽吸装置(未示出)的连接管(未示出)适当地连接至连接配件(未示出)。
抽吸装置(未示出)可以是例如空气泵，例如电动空气泵，该抽吸装置被驱动以便将空气经由与室18连接的每个出口22而抽出室18，从而使室18内的空气压力减小。使用具有装置2的从动抽吸装置(未示出)可以被称为主动层流控制，例如主动混合层流控制。在其他示例中，抽吸装置可以是被动的。例如，出口22可以与飞行中的飞行器的低压区流体连通，该飞行器的低压区为例如在飞行器的后缘处或附近。在飞行中，低压区处的空气与室18中的空气之间的压力差使得空气从室18中被抽吸出。这可以被称为被动层流控制，例如被动混合层流控制。
在使用中，例如当包括层流控制系统1的飞行器(例如图8的飞行器80)在飞行中时，空气在第一蒙皮板4的外表面4a上流动，该第一蒙皮板4可以是例如飞行器的机翼(参照例如图7的机翼70)的前缘蒙皮板4，空气在层流控制装置1的本体8的外部部分14的外表面14a上流动，并在第二蒙皮板6的外表面6a上流动，该第二蒙皮板6可以是例如飞行器的机翼的翼盒蒙皮板6。气流速度相对较高。气流可以是在第一蒙皮板4处或附近的层流气流，但是当气流在第一蒙皮板4、外部部分14和/或第二蒙皮板6上行进时可能倾向于分解成湍流气流。然而，与每个出口22流体连通的抽吸装置(未示出)将空气从室18抽吸出，这减小了室18中的空气压力。在室18中的相对低的压力与在装置1的本体8的外部部分14的外表面14a处的相对高的空气压力之间产生的压力梯度将在外表面14a处或附近流动的空气抽吸穿过微孔20并且抽吸至室18中。这减少了外表面14a处的气流层分离，否则气流层分离可能导致层流气流被分解成湍流气流。由此减小了外部部分14和蒙皮板4、6上方的湍流气流，并且因此相应地促进了层流气流。
尽管紧固件头部30b与装置1的本体8的外部部分14的外表面14a基本齐平，以使空气干扰最小，紧固件头部30b相对于外表面14a的例如由于与紧固件30的制造和/或安装相关联的公差而形成的小的未对准可能发生，并且因此紧固件头部30b仍然可能在外表面14上形成湍流气流。然而，多个微孔20中的至少一些微孔20可以邻近于一个或更多个紧固件30，例如邻近于一个或更多个紧固件30的紧下游(即后方)。这可以有助于减少紧固件对本体8和蒙皮板4、6上的层流气流的影响，并且因此与其中微孔20不邻近于紧固件30或不邻近于紧固件30的紧下游的系统相比，减少了蒙皮的摩擦阻力。
图7示出了根据示例的示例飞行器机翼70，其中，用于层流控制的系统1或装置2可以实现在该示例飞行器机翼70中。图8示出了根据示例的示例飞行器80，其中，用于层流控制1的系统1或装置2可以实现在示例飞行器80中。例如，飞行器80可以包括机翼70。所示飞行器80是短程客机，但可以是任何飞行器，例如中程或远程客机。
机翼70包括前缘部分72和翼盒部分74。前缘部分72包括一个或更多个前缘蒙皮板4。在该示例中，前缘蒙皮板4是上前缘蒙皮板4，该上前缘蒙皮板4即位于机翼70的吸力表面(而不是压力表面)上。翼盒部分74包括一个或更多个翼盒蒙皮板6。机翼70包括上文关于图1至图6所描述的用于层流控制的装置1。该装置的本体8是接合带8，该接合带8将一个或更多个前缘蒙皮板4接合至一个或更多个翼盒蒙皮板6。机翼70可提供自然层流(NLF)，例如，机翼可以被定形状成控制机翼上的压力分布以促进层流。定位在前缘部分72处或附近的装置1可以提供层流控制(LFC)以与自然层流(NLF)相结合，并且可以提供混合层流控制(HLFC)。这可以有助于改善机翼70上的层流气流，并因此提高效率。
装置2可包括如上所述的多个本体8，并且相应地，机翼70可以包括多个本体8。例如，可以存在多个本体8，多个本体8例如以端对端的方式定位，以用于将相应的多个前缘蒙皮板4接合至相应的多个翼盒蒙皮板6。装置1的本体8的这种模块化可以提供设计灵活性，并且/或者降低与例如由于损坏而更换一个装置1相关联的成本和复杂性。
尽管在上述示例中，第一蒙皮板4和第二蒙皮板6各自被削减以便限定其中接纳本体的相应凹部13、15，但是应当理解的是，这不一定是这种情况，并且在其他示例中，凹部13、15可以采用不同的形式。例如，第一蒙皮板4和/或第二蒙皮板6可以包括限定凹部的拼接件或其他接合特征，其中，本体8可以被接纳在该凹部中。例如，第一蒙皮板和/或第二蒙皮板6可以是拼接蒙皮板4、6。拼接件可以适于例如其中第一蒙皮板和/或第二蒙皮板是由复合材料制成的示例。
虽然在上述示例中的一些示例中，本体8被描述为用于将机翼70的前缘蒙皮板4和翼盒蒙皮板6接合在一起的接合带8或对接带8，但是应当理解的是，这不一定是这种情况，并且本体可以是用于将用于飞行器的任何第一蒙皮板4与用于飞行器的任何第二蒙皮板6接合在一起的接合带8。
此外，应当理解的是，本体8不一定是用于将蒙皮板4、6接合在一起的接合带或对接带，并且在其他示例中，本体8可以用于接纳至用于飞行器的任何蒙皮板的凹部中。
图9示意性地示出了根据第二示例的用于层流控制的系统1’，该系统1’包括用于层流控制的装置2’。根据图9中所示的第二示例的装置2’类似于根据图1至图6中示出的根据第一示例的装置2。将不再详细描述与第一示例相同或相似的特征，而是给出了与第一示例相同的附图标记，只是附图标记后面跟着符号(’)。
根据第二示例的装置2’与根据第一示例的装置2的不同之处实质上在于，第二示例的装置2’的本体8’不是用于将第一蒙皮板接合至第二蒙皮板的接合带，而是用于接纳至用于飞行器的蒙皮板6’例如翼盒蒙皮板6’的凹部90例如一个凹部90中的本体8’。此外，根据第二示例的装置2’的本体8’不包括延伸穿过本体8’的用于接纳紧固件(例如，第一示例的紧固件30)的孔(例如，第一示例的孔34)，而是本体8’用于例如通过在蒙皮板6’与本体8’之间施用合适的粘合剂而结合至蒙皮板6’的凹部90中。
参照图9，本体8’被接纳在蒙皮板6’的凹部90中。蒙皮板6’可以是例如飞行器(图9中未示出，但例如为图8的飞行器80)的机翼(图9中未示出，但例如为图7的机翼70)的翼盒蒙皮板6’，虽然可以理解的是，蒙皮板6’可以是用于飞行器的任何蒙皮板6’。本体8’限定室18’。本体8’包括支承部分12’和外部部分14’。外部部分14’限定多个微孔20’，多个微孔20’各自与室18’流体连通。(应当理解的是，图9中所示的微孔20'为了说明的目的而被放大，并且可以例如具有与第一示例的微孔20相同的尺寸)。支承部分12’包括具有壁部分25’的基部部分24’以及从基部部分24’延伸以支承外部部分14’的支承构件26’。室18’被限定在支承部分12’与外部部分14’之间。支承部分12’限定室18’的一个或更多个出口22’，所述一个或更多个出口22’用于流体连接至抽吸装置(未示出，并且该抽吸装置可以是如第一示例所述的抽吸装置)，该抽吸装置将空气从室18抽出。
凹部90部分地延伸至蒙皮板6’中。本体8’被接纳在凹部90中，使得仅外部部分14’被暴露，即，本体8’的基本上所有支承部分12’都被接纳在凹部90中。本体8’的外部部分14’的外表面14a’与蒙皮板6’的外表面6a’对齐(即齐平)。本体8’例如通过在蒙皮板6’与本体8’之间的例如在蒙皮板6’与本体8’的基部部分24’之间的合适的粘合剂(未示出)而结合至凹部90中。
蒙皮板6’限定一个或更多个孔42’。每个孔42’从凹部90延伸至蒙皮板6’的内表面6c。每个出口22’基本上定位在对应的孔42’处。每个出口22’包括用于将出口22’连接至抽吸装置(未示出)的连接装置23’。连接装置23’延伸到对应的孔42’中，以允许例如抽吸装置的管(未示出)附接至对应的孔42’。
在使用中，例如当包括层流控制系统1’的飞行器(例如图8的飞行器80)在飞行中时，空气在第一蒙皮板6’的外表面6a’上流动。当气流在板6’的表面6a’上行进时，板的表面6a’处的气流可以被分解成湍流气流。然而，与该出口22’或每个出口22’流体连通的抽吸装置(未示出)从室18’抽吸空气，抽吸装置又将在外表面14a’处或在外表面14a’附近流动的空气抽吸通过微孔20’且抽吸至室18’中。这减少了外表面14a’处的气流层分离，否则气流层分离可能导致层流气流被分解成湍流气流。因此可以减小在外部部分14’和蒙皮板6’上的湍流气流，并因此相应地可以促进层流气流。这可以减少表面摩擦阻力并因此提高效率，例如提高飞行器运行效率、例如飞行器的燃料效率。
仅部分地延伸到蒙皮板6’中的凹部90可以允许凹部90对蒙皮板6’的结构影响最小。这可以允许对蒙皮板6’进行最小修改以将层流控制装置2’结合到蒙皮板中，并因此降低与之相关的复杂性和成本。
凹部90可以位于飞行器的任何蒙皮板6’中，并且相应地装置2’可以位于飞行器上的任何位置处。在一个示例中，蒙皮板6’可以是飞行器的机翼的蒙皮板6’，例如飞行器机翼的前缘蒙皮板或翼盒蒙皮板。在其他示例中，蒙皮板6’可以是飞行器的尾部或机身的蒙皮板。飞行器可以是图8中的飞行器80，并且机翼可以是图8的机翼70。
装置2’的紧凑和模块化特性使得可以在飞行器的不同位置(在不同的蒙皮板的凹部中)处灵活实施装置2’，例如在需要的位置处或在装置2对湍流气流减少(层流气流促进)的影响可能是最大的位置处。
装置2’可以定位成使得在使用中装置2’位于气流扰动特征(未示出)的下游。例如，可以通过建模或从现场或实验室测试来确定在飞行器80’的表面的给定位置处引起了湍流气流。这可能例如是由给定的气流扰动特征(未示出)引起的，即由飞行器80’的外表面的倾向于在飞行器的表面上引起湍流气流的特征引起的。将装置2’安置于气流扰动特征(未示出)的下游(例如，后部)的合适位置处可以有助于减少由气流扰动特征引起的湍流(即，有助于促进飞行器上的层流气流)，并且因此可以帮助改善效率。此外，与在整个飞行器上安装层流控制系统相比，将装置2’安置于下述位置处可能更有效(并且更不复杂和昂贵)：在该位置处(例如，一个或更多个空气扰动特征的下游)，装置对减少湍流气流可能具有最大的影响。
应当理解的是，上述第一示例和第二示例都提供了层流控制装置2、2’，其包括用于插入到飞行器80的蒙皮板4、6、6’的凹部13、15、90中的本体或元件8、8’，元件8、8’限定：室或内腔18、18’；至少一个微孔20、20’，所述至少一个微孔20、20’将内腔18、18’流体连接至元件8、8’的外部；以及至少一个出口22、22’，所述至少一个出口22、22’与内腔18、18’流体连通以用于连接至抽吸装置；其中，在使用中，连接至所述至少一个出口22、22’的抽吸装置在使用中从内腔18、18’抽吸空气，从而使空气从元件8、8’的外部经由所述至少一个微孔20、20’被抽吸到内腔18、18’中，由此在使用中促进空气在元件8、8’上的层流。
应当注意的是，除非另有明确说明，否则本文所使用的术语“或”应当被解释为表示“和/或”。
以上示例应当被理解为本发明的说明性示例。例如，应当理解的是，关于任何一个示例而描述的任何特征可以单独使用或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他示例的一个或更多个特征或任何其他示例的任何结合的组合使用。此外，在不脱离本发明的由所附权利要求所限定的范围的情况下，也可以采用上面未描述的等同物和改型。

Claims (32)

1.一种用于飞行器的蒙皮板的层流控制的装置，所述装置包括：
本体，所述本体用于在使用中被接纳至所述蒙皮板的凹部中，所述本体限定室，所述本体包括：
外部部分，所述外部部分用于在所述本体在使用中被接纳在所述蒙皮板的所述凹部中时与所述蒙皮板的外表面对齐，所述外部部分限定穿过所述外部部分的一个或更多个微孔，所述一个或更多个微孔中的每个微孔与所述室流体连通；以及
支承部分，所述支承部分支承所述外部部分，所述支承部分限定至少一个出口，所述至少一个出口用于允许空气在使用中通过抽吸装置被从所述室抽吸，其中，所述抽吸装置在使用中与所述出口流体连通；
其中，所述装置设置成使得在使用中空气被抽吸通过所述一个或更多个微孔而进入所述室中且从所述出口被抽出，从而在使用中促进所述外部部分上的层流气流；并且
其中，所述本体是用于将用于飞行器的第一所述蒙皮板接合至第二所述蒙皮板的接合带。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支承部分包括基部部分和对所述外部部分进行支承的一个或更多个支承构件，所述一个或更多个支承构件从所述基部部分延伸。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述室被限定在所述基部部分、所述外部部分与所述支承构件之间。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的装置，其中，所述出口被限定在所述基部部分中。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的装置，其中，所述出口包括用于在使用中将所述出口连接至所述抽吸装置的连接装置。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的装置，其中，所述外部部分与所述支承部分一体地形成。
7.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的装置，其中，所述外部部分被结合至所述支承部分。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个微孔中的每个微孔具有基本上55±10μm的直径。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的装置，其中，所述外部部分的厚度在0.8mm至1.0mm的范围内。
10.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的装置，其中，所述装置设置成用于飞行器的混合层流控制。
11.根据权利要求1至权利要求10中的任一项所述的装置，其中，所述本体用于结合至用于飞行器的蒙皮板的凹部中。
12.根据权利要求1至权利要求11中的一项所述的装置，其中，所述本体包括一个或更多个紧固件接纳部分，所述一个或更多个紧固件接纳部分各自用于接纳紧固件，所述紧固件用于在使用中将所述本体紧固至第一所述蒙皮板或第二所述蒙皮板。
13.根据权利要求14所述的装置，其中，所述微孔中的一个或更多个微孔邻近于所述紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的装置，其中，所述微孔中的一个或更多个微孔被定位成使得在使用中所述一个或更多个微孔在所述紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分的紧下游。
15.根据权利要求12至权利要求14中的从属于权利要求2时的任一项所述的装置，其中，所述紧固件接纳部分中的一个或更多个紧固件接纳部分各自包括一所述支承构件，所述支承构件限定用于接纳所述紧固件的孔。
16.一种用于飞行器的层流控制的系统，所述系统包括：
至少一个蒙皮板，所述至少一个蒙皮板包括凹部；以及
根据权利要求1至权利要求16中的任一项所述的装置，所述装置被接纳在所述凹部中；
其中，所述系统包括第一蒙皮板和第二蒙皮板，并且所述装置的所述本体是将所述第一蒙皮板接合至所述第二蒙皮板的接合带。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一蒙皮板包括第一凹部，所述装置的所述本体的第一部分被接纳在所述第一凹部中，并且所述第二蒙皮板包括第二凹部，所述装置的第二部分被接纳在所述第二凹部中。
18.根据权利要求17所述的系统，所述系统包括将所述装置的所述本体的所述第一部分紧固至所述第一蒙皮板的一个或更多个第一紧固件，以及将所述装置的所述本体的所述第二部分紧固至所述第二蒙皮板的一个或更多个第二紧固件。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的系统，其中，所述第一凹部和/或所述第二凹部包括削减或拼接部分，所述装置的所述本体的相应的所述第一部分和/或所述第二部分被接纳在所述削减或拼接部分中。
20.根据权利要求16至权利要求19中的任一项所述的系统，其中，所述外部部分的外表面与所述第一蒙皮板的外表面和所述第二蒙皮板的外表面对齐。
21.根据权利要求16至权利要求20中的任一项所述的系统，其中，所述第一蒙皮板是飞行器的机翼的前缘蒙皮板，并且所述第二蒙皮板是飞行器的机翼的翼盒蒙皮板。
22.根据权利要求16至权利要求21中的任一项所述的系统，其中，所述第一蒙皮板和所述第二蒙皮板在其两者之间限定有间隙，并且所述装置的所述出口基本上定位在所述间隙处。
23.根据权利要求16所述的系统，其中，所述装置被接纳在限定于一个蒙皮板中的凹部中。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述装置的所述本体的所述外部部分的外表面与所述蒙皮板的外表面对齐。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的系统，其中，所述装置的所述本体被结合至所述蒙皮板。
26.根据权利要求23至权利要求25中的任一项所述的系统，其中，所述蒙皮板限定从所述凹部延伸至所述蒙皮板的内表面的孔，并且其中，所述本体的所述出口位于所述孔处。
27.根据权利要求23至权利要求26中的任一项所述的系统，其中，所述蒙皮板是用于飞行器机翼的前缘蒙皮板和飞行器机翼的翼盒蒙皮板中的一者。
28.根据权利要求23至权利要求27中的任一项所述的系统，其中，所述装置定位成使得在使用中所述装置位于气流扰动特征的下游。
29.根据权利要求16至权利要求28中的任一项所述的系统，所述系统包括连接至所述装置的所述出口的所述抽吸装置，所述抽吸装置设置成在使用中从所述室抽吸空气。
30.一种用于飞行器的机翼，所述机翼包括根据权利要求1至权利要求15中的任一项所述的装置或者根据权利要求16至权利要求29中的任一项所述的系统。
31.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求1至权利要求15中的任一项所述的装置、或根据权利要求16至权利要求29中的任一项所述的系统或者根据权利要求30所述的机翼。
32.一种层流控制装置，所述层流控制装置包括：
用于插入至飞行器的蒙皮板的凹部中的元件，所述元件限定：
内腔；
至少一个微孔，所述至少一个微孔将所述内腔流体地连接至所述元件的外部；以及
至少一个出口，所述至少一个出口与所述内腔流体连通且用于连接至抽吸装置；
其中，在使用中，连接至所述至少一个出口的所述抽吸装置在使用中从所述内腔抽吸空气，从而使空气从所述元件的外部经由所述至少一个微孔被抽吸至所述内腔中，由此在使用中促进空气在所述元件上的层流；并且
其中，所述元件是用于将用于飞行器的第一所述蒙皮板接合至第二所述蒙皮板的接合带。
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