CN111099027A - 具有热空气排放出口的飞行器组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及涡旋发生器。本申请还涉及具有热空气排放出口的飞行器组件。该飞行器组件具有组件表面，来自热空气排放出口的热空气排气流越过该组件表面排放。该飞行器组件还具有带有流动表面的涡旋发生器。流动表面位于越过涡旋发生器的空气流中。流动表面布置成扰乱热空气排气流并产生流动涡旋以对越过组件表面的空气流进行冷却。

Description

具有热空气排放出口的飞行器组件

技术领域

本发明涉及涡旋发生器。本发明还涉及具有热空气排放出口的飞行器 组件、飞行器以及控制越过飞行器组件表面的来自热空气排放出口的热空 气排气流的方法。

背景技术

飞行器由包括大量部件和子组件的组件形成。通常，使用例如分别为 铝部件和碳纤维复合部件的轻质金属部件和复合部件来形成飞行器的结 构组件。特别地，飞行器的机翼由使用铝和/或复合材料的结构组件形成。 使用这样的轻质材料来帮助使重量和燃料经济性最小化。

飞行器具有热空气排放出口，废热空气通过该热空气排放出口从飞行 器排出。一种这样的排放出口是来自飞行器的发动机的预冷器排放出口。 例如，对于安装在机翼下方的发动机，将来自预冷器的热空气通过预冷器 的排放出口排放并越过机翼排放是已知的。然而，这需要暴露于热空气的 部件适于例如通过使用比如钛面板的钛部件或防热罩来应对升高的温度。 这样的布置增加了组件的重量和飞行器的燃料经济性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种涡旋发生器，该涡旋发生器包括： 流动表面，该流动表面布置成位于越过涡旋发生器的空气流中；以及双稳 态层压构件，该双稳态层压构件构造成响应于该双稳态层压构件的温度变 化而调节流动表面的取向。

双稳态层压构件可以形成流动表面。

涡旋发生器可以构造成在作用状态与非作用状态之间移动，在作用状 态中，流动表面的至少一部分定向成扰乱越过涡旋发生器的空气流，在非 作用状态中，流动表面的至少一部分定向成提供下述项中的一者：减小由 流动表面引起的对空气流的扰乱以及不存在由流动表面引起的对空气流 的扰乱。

涡旋发生器可以构造成在作用状态与非作用状态之间切换。

流动表面可以构造成在非作用状态下至少大致垂直于涡旋发生器安 装表面延伸。

流动表面在作用状态下具有弓形形状并且在非作用状态下具有平坦 的形状。

根据本发明的一个方面，提供了一种飞行器组件，该飞行器组件包括： 热空气排放出口；组件表面，来自热空气排放出口的热空气排气流越过该 组件表面排放；以及涡旋发生器；其中，涡旋发生器包括布置成位于热空 气排气流中的流动表面，并且其中，涡旋发生器包括温度致动构件，该温 度致动构件构造成响应于热空气排气流的温度变化来调节流动表面的取 向。

温度致动构件可以包括双稳态层压件。

使用双稳态层压件的优点在于，涡旋发生器能够在两个固定状态之间 切换而不存在中间状态，并且因此可以可靠地确定每个状态下的形状和取 向。双稳态构型可以包括热膨胀构件，比如金属条。热膨胀构件可以是双 金属条。热膨胀构件构造成根据温度变化而作用在双稳态层压件上以赋予 机械位移。

组件表面可以由机翼的上罩形成，并且涡旋发生器可以布置在热空气 排放出口与上罩之间。

涡旋发生器可以构造成在作用状态与非作用状态之间移动，在作用状 态中，流动表面的至少一部分定向成扰乱热空气排气流并产生流动涡旋以 对越过组件表面的空气流进行冷却，在非作用状态中，流动表面的至少一 部分定向成提供下述项中的一者：减小由流动表面引起的对热空气排气流 的扰乱以及不存在由流动表面引起的对热空气排气流的扰乱。

双稳态层压件可以暴露于越过涡旋发生器的空气流。

流动表面可以构造成在非作用状态下至少大致垂直于组件表面延伸。

根据本发明的一个方面，提供了一种飞行器组件，该飞行器组件包括： 热空气排放出口；组件表面，来自热空气排放出口的热空气排气流越过该 组件表面排放；以及涡旋发生器；其中，涡旋发生器包括流动表面，该流 动表面布置成位于越过涡旋发生器的空气流中，其中，流动表面的至少一 部分构造成扰乱热空气排气流并产生流动涡旋以降低越过组件表面的空 气流的温度。

通过这样的布置，可以使用具有较低温度额定值的材料，或者可以消 除对于提供抵御越过组件表面的热空气的流的防护罩的需要。

涡旋发生器可以构造成将较冷的空气带到朝向表面或在表面上移动 的热空气中。如此，涡旋发生器构造成促进较冷的空气混合到热空气中。 替代性地，或者另外，涡旋发生器可以构造成引起流动涡旋以将热空气移 离组件表面。涡旋发生器通常用于通过限制流动分离来保持越过表面、比 如机翼的空气流。然而，通过以上布置，涡旋发生器用于促进流动分离和 混合。

涡旋发生器可以布置在热空气排放出口与组件表面之间。

因此，空气流的温度可以在排放空气流经表面之前降低。

组件表面可以由机翼的上罩形成。涡旋发生器可以布置在热空气排放 出口与上罩之间。

涡旋发生器可以构造成在作用状态与非作用状态之间移动，在作用状 态中，流动表面的至少一部分定向成扰乱热空气排气流并且产生流动涡旋 以对越过组件表面的空气流进行冷却，在非作用状态中，流动表面的至少 一部分定向成提供下述项中的一者：减小由流动表面引起的对热空气排气 流的扰乱以及不存在由流动表面引起的对热空气排气流的扰乱。

以上布置的优点在于，可以在飞行的特定阶段期间、例如在巡航中使 涡旋发生器对热空气排气流的影响最小化，以使机翼的效率最大化，并且 在飞行的特定阶段、例如起飞和着陆期间使涡旋发生器的效果最大化。已 经发现，在巡航期间的高度处的低的大气温度和越过机翼的高的空气流速 度有助于在不需要涡旋发生器的情况下消除热空气排气流的高温。当发现 需要这样的辅助时，例如在大气温度较高时的起飞和降落期间，流动涡旋可以有助于促进对越过表面的热空气排气流的冷却。

涡旋发生器可以包括温度致动构件，该温度致动构件暴露于越过涡旋 发生器的空气流。温度致动构件可以构造成根据越过涡旋发生器的空气流 的温度而使涡旋发生器在作用状态与非作用状态之间移动。

通过根据环境温度来致动涡旋发生器，可以提供被动系统。通过这样 的布置，涡旋发生器可以仅根据需要而被致动以对空气流进行冷却并且因 此在越过机翼的空气流的温度和速度足以降低热空气排放出口的温度时 的飞行其他阶段具有最小的干扰。

温度致动构件可以形成流动表面的至少一部分。

叶片可以形成流动表面的至少一部分。

温度致动构件可以构造成作用在叶片上以调节流动表面的取向。

如此，可以直接且可靠地形成流动表面的形状。

温度致动构件可以包括双稳态构件。双稳态构件是在两种不同形式、 比如两种不同位置或形状的条件下稳定的构件。

双稳态构件可以包括形状记忆合金。如此，双稳态构件可以容易地形 成为呈期望的形状。

双稳态构件可以包括双稳态构型，该双稳态构型包括双稳态层压件。 使用双稳态层压件的优点在于，涡旋发生器能够在两个固定状态之间切换 而不存在中间状态，并且因此可以可靠地确定每个状态下的形状和取向。 双稳态构型可以包括热膨胀构件，比如金属条。热膨胀构件可以是双金属 条。热膨胀构件构造成根据温度变化而作用在双稳态层压件上以赋予机械 位移。

流动表面可以构造成在非作用状态下至少大致垂直于组件表面延伸。

通过这样的布置，涡旋发生器不会移动成与组件表面接触并且不会被 接纳在该涡旋发生器所安装至的表面中的凹部中。

根据权利要求4至6所述的飞行器组件，其中，流动表面构造成在非 作用状态下至少大致平行于组件表面延伸。

通过这样的布置，涡旋发生器在非作用状态下至少大致上从空气流移 出。

飞行器组件可以包括机翼前缘组件。涡旋发生器可以位于机翼前缘组 件上或机翼前缘组件的前方中的至少一者。

热空气排放出口可以位于机翼前缘组件的前方。

飞行器组件可以包括发动机挂架。热空气排放出口可以位于发动机挂 架上。热空气排放出口可以位于挂架的一侧上。热空气排放出口可以是腹 部整流罩排放出口。

涡旋发生器可以位于发动机挂架上。

热空气排放出口可以是发动机预冷器排放出口。

涡旋发生器可以是至少一对涡旋发生器中的一个涡旋发生器。该一对 涡旋发生器的流动表面可以构造成沿越过该一对涡旋发生器的空气流的 下游方向朝向彼此会聚，以扰乱热空气排气流。

该一对涡旋发生器的流动表面可以构造成沿越过该一对涡旋发生器 的空气流的下游方向彼此背离，以扰乱热空气排气流。

根据本发明的一个方面，提供了包括如上所述的涡旋发生器的飞行 器。

根据本发明的一个方面，提供了包括如上所述的飞行器组件的飞行 器。

根据本发明的一个方面，提供了一种涡旋发生器，该涡旋发生器包括： 流动表面，该流动表面布置成位于越过涡旋发生器的空气流中；以及双稳 态层压构件，该双稳态层压构件构造成响应于该双稳态层压构件的温度变 化来调节流动表面的取向。

通过这样的布置，流动表面可以被可靠地设置为呈两种不同的操作形 式中的一种操作形式而无需定位成处于中间操作形式。

双稳态层压构件可以形成流动表面。

根据本发明的一个方面，提供了控制越过飞行器组件表面的来自热空 气排放出口的热空气排气流的方法，该方法包括：将包括双稳态层压构件 的涡旋发生器定位在热空气排放出口的下游，并且双稳态层压构件使涡旋 发生器的流动表面移动成在至少一个操作状态下位于越过涡旋发生器的 空气流中。

根据本发明的一个方面，提供了控制越过飞行器组件表面的来自热空 气排放出口的热空气排气流的方法，该方法包括：将涡旋发生器定位在热 空气排放出口的下游；将涡旋发生器的流动表面布置成在至少一个操作状 态下位于越过涡旋发生器的空气流中。

该方法还可以包括使温度致动构件暴露于越过涡旋发生器的空气流， 使得温度致动构件根据流经该涡旋发生器的空气的温度来调节流动表面 的取向以影响越过组件表面的空气流。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是飞行器的平面图；

图2是图1的飞行器的机翼的前缘侧的一部分的平面图；

图3a是包括一对处于作用状态的涡旋发生器的涡旋发生器装置的立 体图；

图3b是处于非作用状态的涡旋发生器中的一个涡旋发生器的立体 图；

图4a是呈会聚构型的涡旋发生器装置的平面图；

图4b是呈扩张构型的涡旋发生器装置的平面图；

图5a至图5c示出了处于作用状态的另一涡旋发生器装置；

图6a至图6c示出了处于非作用状态的另一涡旋发生器；

图7a示出了处于非作用状态的另一涡旋发生器；以及

图7b示出了处于作用状态的图7a的涡旋发生器。

具体实施方式

图1示出了具有机身2、右舷固定机翼3和左舷固定机翼4的飞行器 10。发动机5安装至每个机翼3、4。发动机5通过发动机挂架6安装至 机翼3、4。机身2具有机头端部7和机尾端部8。飞行器1是典型的喷气 式客运跨音速运输飞行器，但本发明适用于各种各样的固定翼飞行器类 型，包括商用、军用、客运、货运、喷气式、螺旋桨式、通用航空等，其 中，任意数量的发动机附接至机翼或机身。本发明还适用于其他飞行器， 比如直升机。

每个机翼具有悬臂结构，该悬臂结构具有在翼展方向上从根部延伸至 梢部的长度，其中，根部接合至飞行器机身4。机翼2、3在结构上类似， 因此将参照图2至图7b仅详细描述右舷机翼3。

机翼3具有前缘9和后缘10。前缘9位于机翼的前端部处，而后缘 10位于机翼的后端部处。机翼包括翼盒11。翼盒11形成结构组件，该结 构组件包括前翼梁和后翼梁(未示出)、在前翼梁与后翼梁之间并且在上 罩与下罩之间延伸的肋。示出了用作组件表面的上罩19。机翼3包括前 缘组件12和后缘组件13。前缘组件12位于翼盒11的前端部处。后缘组件13位于翼盒11的后端部处。

前缘组件12限定前缘9。后缘组件13限定后缘10。

机翼3具有沿从翼根至翼梢的方向延伸的展向轴线以及沿从前缘9至 后缘10的方向延伸的弦向轴线。

在下面的描述中，术语“前”是指朝向机翼的前缘的部件，术语“后” 是指朝向机翼的后缘的部件。术语“向前”和“向后”应当被相应地解释。 特征的位置可以相对于部件来解释，例如，向前的部件可以布置在另一部 件的前侧上但朝向机翼的后部。

参照图2，发动机5是安装在机翼下的发动机。发动机5位于机翼下 方。挂架6将发动机安装至机翼3的下侧。发动机5和挂架6一起形成发 动机组件。

挂架6在机翼3的前缘9上向前延伸。挂架6在平面图中是长形的并 且从机翼3延伸。挂架6具有上侧部。挂架6的上侧部具有上表面14。 如图2中所看到的，挂架的上表面14在平面图中是可见的。挂架上表面 14在机翼3的前缘9的前方延伸。在本布置中，挂架6在机翼的用作组 件表面的上罩19的前方延伸。在替代性布置中，上罩19可以与机翼3的 前缘9间隔开。上罩19包括靠近挂架6的延伸部分19a。在替代性布置中， 前缘组件12的罩或缝翼可以布置在上罩19与前缘9之间。前缘组件12 的表面可以形成上罩19的一部分。

发动机5具有预冷器排放出口15。预冷器排放出口15用作热空气排 放出口。预冷器排放出口15从发动机5的预冷器排放热空气。发动机5 可以具有其他的热空气排放出口。

预冷器排放出口15包括通风口16。通风口16布置在挂架6的上表 面14中。通风口16的数量和构型可以改变。在飞行器1的正常运行期间， 通风口16暴露于越过机翼的空气流。通风口16布置在机翼3的前缘9的 前方。通风口16布置在挂架6的向前端部17与挂架6的向后端部18之 间。来自预冷器排放出口15的热空气通过发动机装置的挂架6排放并且 被排放到机翼3前方的空气流中。因此，来自预冷器排放出口15的热空 气沿弦向方向越过挂架6的后端部18并越过机翼3排放。

公开了位于预冷器排放出口15的后方的涡旋发生器装置20。涡旋发 生器装置20包括一对涡旋发生器21、22。涡旋发生器装置中的涡旋发生 器21、22的数量可以改变。涡旋发生器装置20位于挂架6上。涡旋发生 器装置20在挂架上表面14上位于排放出口15后方。涡旋发生器装置20 位于机翼前缘9的前方。如图2中所示，涡旋发生器装置20位于排放出口15与用作组件表面的上罩19之间。涡旋发生器装置20布置成处于排 放出口15的后方以及上罩19的前方的空气流中。

现在将参照图3和图4更详细地描述涡旋发生器装置。涡旋发生器装 置20包括第一涡旋发生器21和第二涡旋发生器22。此处将描述第一涡 旋发生器21，但将理解的是，第二涡旋发生器22大致上为第一涡旋发生 器21的镜像并且包括相同的特征。

涡旋发生器21包括本体23。第一涡旋发生器21形成为单件式部件。 本体23包括基部24、温度致动构件25和叶片26。温度致动构件25位于 叶片26与基部24之间。在替代性布置中，将理解的是，温度致动构件 25可以包括基部24和叶片26中的一者或两者。温度致动构件25由温度 致动材料形成。即，构造成响应于温度变化而改变形状的材料。叶片26 和基部24可以由温度致动材料形成。温度致动材料是形状记忆合金。合 适的形状记忆合金包括镍-钛、铜-铝-镍-钛和锌-铜-金-铁的合金。

温度致动构件25构造成响应于温度变化而改变形状。温度致动构件 25构造成根据施加至其上的温度而在两种形式之间移动。通过经受较高 温度稳定相与较低温度稳定相之间的相变的形状记忆合金来实现形式的 改变。形状记忆合金构造成具有两个稳定相。

叶片26从温度致动构件25延伸。基部24从温度致动构件25的相反 端部延伸。叶片26具有第一流动表面27和第二流动表面28。叶片26是 形成第一流动表面27和第二流动表面28的面板。叶片26具有前边缘26a 和后边缘26b。后边缘26b构造成位于前边缘26a的下游。前边缘26a是 倒角。

涡旋发生器21通过安装部29安装至挂架上表面14。安装部29包括 基部24中的孔和合适的固定件。如此，基部24的安装面24a抵接挂架上 表面14。在实施方式中，在挂架上表面14中形成有凹部以容纳涡旋发生 器21。可以使用其他构型，比如结合。

在图3a中，示出了处于作用状态的涡旋发生器21。在图3b中，示出 了处于非作用状态的涡旋发生器21。越过涡旋发生器21的空气流的方向 由箭头50示出。如由箭头50示出的空气流包括来自热空气排放出口15 的热空气排气流。

处于作用状态的涡旋发生器21的叶片26大致垂直于用作涡旋发生器 安装表面的挂架上表面14延伸。在作用状态下，第一流动表面27与越过 涡旋发生器21的空气流的大体方向成角度。也就是说，第一流动表面27 的至少一部分与越过涡旋发生器装置20的空气流的方向不平行。第一流 动表面27突出到空气流50中。基部24定位成与挂架上表面14平行并且 因此与空气流方向大体平行。在作用状态下，第一流动表面27扰乱流经 涡旋发生器装置20的空气流。

在非作用状态下，如图3b中所示，第一流动表面27定位成大致平行 于越过涡旋发生器装置20的流动方向。叶片26移动到下述位置中：在该 位置中，叶片26大致定位成抵靠挂架上表面14，使得叶片26不会突出 到越过涡旋发生器20的空气流中。

如图4a中所示，涡旋发生器装置20具有会聚构型。也就是说，第一 涡旋发生器21和第二涡旋发生器22中的每一者的第一流动表面27在处 于作用状态时沿下游方向朝向彼此会聚。如此，第一流动表面27至少部 分地面向迎面而来的如由箭头50指示的空气流。

在替代性布置中，如图4b中所示，涡旋发生器装置20在作用状态下 具有扩张构型。在该扩张构型中，涡旋发生器21、22的流动表面27、28 沿下游方向彼此背离。第一涡旋发生器21和第二涡旋发生器22的外部的 第二流动表面28至少部分地面向越过涡旋发生器装置20的空气流。

涡旋发生器21、22暴露于在排放出口15后方流经挂架上表面14的 空气流的环境空气温度并且因此暴露于流动到上罩19上的空气流。涡旋 发生器21、22根据涡旋发生器装置20周围的环境温度而被动地致动。温 度致动构件25具有依赖于形状记忆合金的两种稳定形式。在高温范围中， 温度致动构件25构造成具有用以使涡旋发生器21扰乱越过涡旋发生器装 置20的空气流的合适的形式。在低温范围中，温度致动构件25构造成具 有用以使涡旋发生器减小或消除由流动表面引起的对热空气排气流的扰 乱的合适的形式。在本构型中，温度致动构件25的形状记忆合金构造成 在暴露于高温时具有弓形形状并且在暴露于较低温度时具有平坦的形状。 在本实施方式中，对于使温度致动构件25处于高温状态的合适的温度范 围为高于大约80摄氏度，并且对于低温状态的合适的温度范围为低于大 约80摄氏度。将理解的是，该温度范围以及用于形成温度致动构件25的 合适材料是基于对于要保护的材料而言的预定可接受温度范围来确定的。 例如，约80摄氏度的转变温度基于用于要保护的表面的时效硬化的铝合 金的使用。对于复合材料，可以使用更高的转变温度。

在飞行器1的运行期间，从排放出口15排放的热空气被向后引导越 过机翼3的上罩19。例如，在起飞和着陆期间，飞行器处于低的高度且 低速的状态，并且因此，越过上罩的热空气排气流的温度通常是高的。在 这样的情况下，越过涡旋发生器装置20的空气流的温度高于温度致动构 件25被致动的转变温度，并且因此空气流的环境温度导致涡旋发生器21 移动成作用状态。在本实施方式中，转变温度为80℃。在这种情况下， 一对涡旋发生器21、22对空气流进行作用，以使热的排放空气与周围的 冷空气混合。这是由产生涡旋的涡旋发生器装置20引起的。

随着飞行器1进入其飞行的巡航状态，飞行器运行所处的高度增加并 且因此大气温度降低。此外，越过机翼的空气流速度增加。在这样的情况 下，来自热空气排放出口15的热空气排气流与处于低温且低速状态的周 围的冷空气混合，所述冷空气适于使越过涡旋发生器装置20的空气流的 温度降低至低于转变温度。在这样的情况下，温度致动构件25从其高温 形式移动至其低温形式。即，形状记忆合金经历从高温稳定相到低温稳定 相的相变。涡旋发生器21的流动表面27、28移动下述位置中：在该位置 中，流动表面27、28定向成减小或消除由流动表面引起的对热空气排气 流的扰乱并且不产生流动涡旋。

在本实施方式中，涡旋发生器构造成使流动表面移动至与挂架上表面 14平行并且因此定位成与越过涡旋发生器装置20的空气流平行。在替代 性布置中，温度致动构件25用于将流动表面27、28保持为呈与挂架上表 面14大致垂直的取向但在处于流动表面27、28的非作用状态时大体上平 行于越过涡旋发生器布置20的空气流方向延伸。在这样的构型中，流动 表面27绕垂直于安装有流动表面27的表面延伸的轴线移动。

上述布置的优点在于，涡旋发生器布置20是不需要任何外部动力或 控制系统来操作的被动系统。将理解的是，涡旋发生器装置20从其作用 状态和非作用状态移动的阈值温度可以是不同的并且取决于合适的形状 记忆合金的选择。

现在将参照图5和图6来描述替代性实施方式。现在将描述包括第一 涡旋发生器41和第二涡旋发生器42的替代性涡旋发生器装置40。涡旋 发生器装置40的操作与上述涡旋发生器20装置大体相同。

在图5a至图5c中，涡旋发生器装置40被示出为处于其作用状态， 并且在图6a至图6c中，涡旋发生器被示出为处于其非作用状态。

涡旋发生器装置40的位置与上述涡旋发生器装置20的布置和定位大 体相同。涡旋发生器20在挂架上表面14上布置在排放口15的下游。形 成涡旋发生器装置40的一对涡旋发生器41、42在与由箭头50指示的空 气流方向垂直的方向上彼此间隔开。涡旋发生器装置40在附图中被示出 为具有会聚构型，但将理解的是，涡旋发生器装置40可以具有扩张构型。 现在将描述第一涡旋发生器41，但将理解的是，第二涡旋发生器42具有 大致镜像的构型和相同的特征。

涡旋发生器41具有本体43。本体43包括基部44和叶片45。叶片 45经由接合部46延伸至基部44。接合部46沿着叶片45的一部分延伸。 在叶片45的自由端部与基部44之间形成有切口47。叶片45的自由端部 相对于基部44自由移动。叶片45包括第一流动表面48和第二流动表面 49。

安装部51将基部44安装至用作涡旋发生器安装表面的挂架上表面 14。安装部51包括孔和固定件，但也可以使用比如结合的其他构型。

叶片45用作温度致动构件。温度致动构件是双稳态层压结构件53。 在本实施方式中，双稳态层压结构件53形成叶片45。在替代性布置中， 叶片45从双稳态层压结构件53延伸，使得温度致动构件和叶片是涡旋发 生器41的分开的特征。

双稳态层压结构件53包括双稳态层压面板54和双金属构件55。当 前实施方式中的双稳态层压件是碳纤维增强的聚合物，但可以使用其他合 适的材料来形成双稳态层压件。

双稳态层压面板至少包括呈彼此垂直的取向的两个板层。所述板层例 如为固化的树脂基质中的碳纤维板层。双稳态层压件54构造成具有两种 稳定形式。在这两种稳定形式中，由于双稳态层压件固化之后纤维和树脂 基质不等收缩而产生的内应力被由曲率引起的应力平衡，由曲率引起的应 力例如为在双稳态层压面板的弯曲形状内部的压缩和在外部的张力。这两 种稳定形状是大致弓形的。双稳态层压面板54被示出为在图5a至图5c中处于第一稳定形式，并且在图6a至图6c中处于第二稳定形式。双金属 构件55布置在双稳态层压面板54上。双金属构件55包括位于第一流动 表面48上的第一双金属构件元件55a和位于第二流动表面49上的第二双 金属构件元件55b。双金属构件55是长形的并且沿着双稳态层压面板54 在长形方向上延伸。

双金属构件55是双金属条。双金属构件55用作金属热膨胀构件。在 替代性实施方式中，双金属构件是单金属条。即，由单一金属的条、例如 铜形成的构件。双金属构件55根据双金属构件55的温度在双稳态层压面 板54上施加不同的力。合适的材料包括具有不同的热膨胀系数的金属材 料，比如钢和铜，或钢和黄铜。

双金属构件55构造成根据双金属构件55的温度在双稳态层压面板 54上施加可变的力。涡旋发生器41暴露于穿过涡旋发生器装置40的空 气流，并且因此双金属构件55的温度响应于空气流温度的变化而变化。 双金属构件55构造成响应于温度变化而膨胀和收缩。由双金属构件55根 据涡旋发生器41周围的环境温度而施加的力使双金属构件55施加不同的 载荷。在第一温度范围中，双金属构件55在双稳态层压面板54上施加第 一载荷，比如低载荷。因此，双稳态层压面板54处于第一操作状态。随 着温度的变化，双金属构件55根据层压件和双金属构件55的相对刚度在 温度高于预定转变温度的双稳态层压面板54上施加不同的载荷，例如较 高的载荷。作用在温度高于转变温度的双稳态层压面板54上的载荷足以允许层压件能够在其两个稳定形式之间切换，使得该层压件从其作用状态 移动成其非作用状态。将理解的是，双稳态层压装置53的加载条件可以 在涡旋发生器装置40的作用状态或非作用状态下发生。

现在将参照图5和图6来描述涡旋发生器装置40的操作。如图5a至 图5c中所示，涡旋发生器41、42最初处于其作用状态。即，流动表面48、 49布置成扰乱穿过涡旋发生器装置40的空气流。在这种情况下，涡旋发 生器41、42的叶片45绕垂直于基部44的轴线成弓形。如此，流动表面 48、49至少部分地面向如由箭头50指示的空气流。双稳态层压面板54 处于其第一稳定形状，其中，双金属构件55对双稳态层压面板54施加第 一加载条件。在本布置中，双金属构件55在环境温度处于第一高温范围 中时施加高载荷并且在温度范围为低温范围时施加第二加载条件，例如低 载荷。在本实施方式中，预计转变温度将约为80摄氏度。随着穿过涡旋 发生器装置40的空气流的环境温度改变和降低，施加至双稳态层压面板 54的载荷改变。当如由气流的环境温度确定的双金属构件55的温度下降 到低于转变温度时，载荷的变化导致双稳态层压面板54从如图5a至图5c 中所示的双稳态层压面板54的第一操作形式移动至如图6a至图6c所示 的双稳态层压面板54的第二操作形状。在第二操作条件下，施加至双稳 态层压面板54的载荷低于在第一操作条件下施加的载荷。当涡旋发生器 41、42移动至其非作用状态时，涡旋发生器41、42使其对空气流的扰乱 达到最小。在非作用状态下，叶片绕曲率轴线成弓形，该曲率轴线大致平 行于穿过涡旋发生器装置40的空气流的方向延伸。在这样的情况下，流 动表面48、49平行于流动方向延伸并且因此基本不扰乱穿过涡旋发生器 装置40的流。如此，在穿过涡旋发生器装置40的空气流中不会产生涡旋。 对通向上罩19的空气流的作用与上面参照图3和图4所描述的大体上相 同，并且因此将省略详细描述。

将理解的是，可以设想涡旋发生器装置的其他构型。在如图7a和图 7b中所示的涡旋发生器的替代性布置中，涡旋发生器60包括能够绕轴63 枢转的叶片61和基部62。包括轴63的铰链装置65使叶片61以可枢转 的方式接合至基部62。

温度致动构件64绕轴起作用，以使叶片相对于基部62绕轴枢转。温 度致动构件64由双稳态构件形成。双稳态构件包括形状记忆合金。操作 与上述操作大体相同，并且因此将省略详细描述。在图7a中，涡旋发生 器60被示出为处于非作用状态，而在图7b中涡旋发生器60被示出为处 于作用状态。

尽管在上述实施方式中涡旋发生器装置的涡旋发生器构造成在作用 状态与非作用状态之间移动，但将理解的是，在替代性实施方式中，涡旋 发生器固定成处于作用状态并且不移动成非作用状态。在一个实施方式 中，涡旋发生器包括如图3a和图4a中所示的构型，但涡旋发生器由不响 应于越过涡旋发生器装置的空气流中的温度变化而改变形状的刚性材料 形成。在这样的布置中，涡旋发生器总是起作用的，以引起涡旋来降低来 自排放出口的空气流温度。

在出现用语“或”的情况下，其应当被解释为意味着“和/或”，使得 所涉及的术语不一定是相互排斥的，并且可以以任何适当的组合使用所涉 及的术语。

尽管上面已经参照一个或更多个优选实施方式描述了本发明，但将理 解的是，在不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可 以做出各种改变或改型。

Claims (22)

1.一种涡旋发生器，包括：

流动表面，所述流动表面布置成位于越过所述涡旋发生器的空气流中，以及

双稳态层压构件，所述双稳态层压构件构造成响应于所述双稳态层压构件的温度变化而调节所述流动表面的取向。

2.根据权利要求1所述的涡旋发生器，其中，所述双稳态层压构件形成所述流动表面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的涡旋发生器，其中，所述涡旋发生器构造成在作用状态与非作用状态之间移动，在所述作用状态中，所述流动表面的至少一部分定向成扰乱越过所述涡旋发生器的空气流，在所述非作用状态中，所述流动表面的至少一部分定向成提供下述项中的一者：减小由所述流动表面引起的对所述空气流的扰乱以及不存在由所述流动表面引起的对所述空气流的扰乱。

4.根据权利要求3所述的涡旋发生器，其中，所述涡旋发生器构造成在所述作用状态与所述非作用状态之间切换。

5.根据权利要求3所述的涡旋发生器，其中，所述流动表面构造成在所述非作用状态下至少大致垂直于涡旋发生器安装表面延伸。

6.根据权利要求3所述的涡旋发生器，其中，所述流动表面在所述作用状态下具有弓形形状并且在所述非作用状态下具有平坦的形状。

7.一种飞行器组件，包括：

热空气排放出口，

组件表面，来自所述热空气排放出口的热空气排气流越过所述组件表面排放，以及

涡旋发生器；

其中，所述涡旋发生器包括布置成位于所述热空气排气流中的流动表面，并且

其中，所述涡旋发生器包括双稳态层压构件，所述双稳态层压构件构造成响应于所述热空气排气流的温度变化来调节所述流动表面的取向。

8.一种飞行器组件，包括：

热空气排放出口，

机翼的上罩，来自所述热空气排放出口的热空气排气流越过所述上罩排放，以及

涡旋发生器；

其中，所述涡旋发生器布置在所述热空气排放出口与所述上罩之间；并且

其中，所述涡旋发生器包括流动表面，所述流动表面布置成位于越过所述涡旋发生器的空气流中，其中，所述流动表面的至少一部分在至少一个操作状态下构造成扰乱所述热空气排气流并产生流动涡旋以降低越过所述机翼的所述上罩的空气流的温度。

9.根据权利要求8所述的飞行器组件，其中，所述涡旋发生器构造成在作用状态与非作用状态之间移动，在所述作用状态中，所述流动表面的至少一部分定向成扰乱所述热空气排气流并产生流动涡旋以对越过所述机翼的所述罩的空气流进行冷却，在所述非作用状态中，所述流动表面的至少一部分定向成提供下述项中的一者：减小由所述流动表面引起的对所述热空气排气流的扰乱以及不存在由所述流动表面引起的对所述热空气排气流的扰乱。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的飞行器组件，其中，所述涡旋发生器包括温度致动构件，所述温度致动构件暴露于越过所述涡旋发生器的空气流；并且其中，所述温度致动构件构造成根据越过所述涡旋发生器的空气流的温度而使所述涡旋发生器在所述作用状态与所述非作用状态之间移动。

11.根据权利要求10所述的飞行器组件，其中，所述温度致动构件形成所述流动表面的至少一部分。

12.根据权利要求10或11所述的飞行器组件，包括形成所述流动表面的至少一部分的叶片，其中，所述温度致动构件构造成作用在所述叶片上以调节所述流动表面的取向。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的飞行器组件，其中，所述温度致动构件包括双稳态构件。

14.根据权利要求13所述的飞行器组件，其中，所述双稳态构件包括形状记忆合金和双稳态层压件中的至少一者。

15.根据权利要求9至14中的任一项所述的飞行器组件，其中，所述流动表面构造成在所述非作用状态下至少大致垂直于所述机翼的所述上罩延伸。

16.根据权利要求8至15中的任一项所述的飞行器组件，包括机翼前缘组件，其中，所述涡旋发生器位于所述机翼前缘组件上或所述机翼前缘组件的前方中的至少一者。

17.根据权利要求8至16中的任一项所述的飞行器组件，包括发动机挂架，并且其中，所述热空气排放出口位于所述发动机挂架上。

18.根据权利要求8至17中的任一项所述的飞行器组件，其中，所述热空气排放出口是发动机预冷器排放出口。

19.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求1至7中的任一项所述的涡旋发生器和根据权利要求8至19中的任一项所述的飞行器组件中的至少一者。

20.一种控制越过飞行器组件表面的来自热空气排放出口的热空气排气流的方法，所述方法包括：

将所述涡旋发生器定位在所述热空气排放出口的下游，以及

将所述涡旋发生器的流动表面布置成在至少一个操作状态下位于越过所述涡旋发生器的空气流中。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述涡旋发生器包括双稳态层压构件，并且所述方法包括响应于所述双稳态层压构件的温度变化来调节所述流动表面的取向。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述飞行器组件表面是机翼的上罩，并且其中，所述涡旋发生器布置在所述热空气排放出口与所述上罩之间。

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