CN111670141A - 用于流动控制的翼型件 - Google Patents

Abstract

公开的是一种用于流动控制的翼型件(7)，该翼型件(7)包括：外蒙皮(13)，外蒙皮(13)与环境空气流(21)接触，其中，外蒙皮(13)在前缘(23)与后缘(25)之间延伸，外蒙皮(13)具有两个相反的横向侧部(27a、27b)，并且外蒙皮(13)围绕内部空间(29)，并且其中，外蒙皮(13)在前缘(23)的区域中包括多孔部分(31)；压力室(15)，压力室(15)设置在内部空间(29)中并且以流体的方式连接至多孔部分(31)；空气入口(17)，空气入口(17)以流体的方式连接至压力室(15)；以及空气出口(19)，空气出口(19)以流体的方式连接至压力室(15)。用以提供具有减小的阻力和增加的效率的简单且紧凑的翼型件的目的通过以下方式来实现：将空气入口(17)和空气出口(19)在共用的入口/出口装置(20)中结合成一体并且空气入口(17)形成为与外蒙皮(13)齐平的开口(35)，入口/出口装置(20)设置在外蒙皮(13)的一个横向侧部(27a)中，并且入口/出口装置(20)构造成选择性地使空气从环境空气流21进入或者将空气排放到环境空气流(21)中。

Description

用于流动控制的翼型件

本发明涉及用于飞行器的翼型件。翼型件优选地是竖向尾翼单元，但是也可以是机翼或水平尾翼单元。翼型件构造成用于流动控制，优选地用于混合层流动控制。本发明的另一方面涉及包括这种翼型件的飞行器。

翼型件包括外蒙皮、压力室、空气入口和空气出口。优选地，翼型件还包括用于从内部支撑外蒙皮的多个结构部分，比如加强件。在竖向尾翼单元的情况下，优选的是翼型件包括竖向稳定器以及枢转地安装至竖向稳定器的舵。

外蒙皮与环境空气流接触并且在面对进入流的前缘与后缘之间延伸。此外，外蒙皮具有两个相反的横向侧部并且围绕内部空间。外蒙皮在前缘的区域中还包括用于使空气穿过外蒙皮的多孔部分。多孔部分可以例如形成为穿孔的蒙皮面板或形成为由多孔材料制成的蒙皮面板。

压力室在内部空间中设置成用于保持相对于多孔部分前方的环境空气流的压力过压或负压。压力室以流体的方式连接至多孔部分。

空气入口在外蒙皮中设置成用于使空气从环境空气流进入。空气入口以流体的方式连接至压力室，并且空气入口构造成在相关联的飞行器的飞行中引起压力室中的过压，使得来自压力室的空气通过多孔部分排放至环境空气流。

空气出口在外蒙皮中设置成用于将空气排出到环境空气流中。空气出口以流体的方式连接至压力室，并且空气出口构造成在相关联的飞行器的飞行中引起压力室中的负压，使得来自环境空气流的空气通过多孔部分被吸入到压力室中。优选地，空气出口形成为在后缘的方向上是打开的或可以是打开的可移动襟翼。

这种翼型件在本领域中是已知的。已知翼型件的空气入口通常形成为从外蒙皮突出到环境空气流中的进气口。然而，这种进气口在翼型件处引起附加的阻力并且降低效率。此外，空气入口和空气出口通常单独地形成并且设置在外蒙皮中的单独的位置处，这是复杂的并且浪费空间的。

因此，本发明的目的是提供一种具有减小的阻力和增加的效率的简单且紧凑的翼型件。

该目的通过下述方式实现：将空气入口和空气出口在入口/出口装置中结合成一体或形成为共用的混合式入口/出口装置，该入口/出口装置优选地以使得空气入口和空气出口共享共用的壁的方式设置在外蒙皮的一个横向侧部中。入口/出口装置构造成选择性地：a)使来自环境空气流的空气通过空气入口进入翼型件中，或b)将来自翼型件的内部的空气通过空气出口排放到环境空气流中。以这种方式，入口/出口装置结合了空气入口和空气出口的功能，并且入口/出口装置可以作为空气入口或空气出口操作。这意味着，不需要为单独的空气入口和空气出口冗余地设置笨重且宽敞的机械部件以及复杂的密封件，从而降低翼型件的复杂性、空间和重量。此外，空气入口形成为设置在外蒙皮的一个横向侧部中并且与外蒙皮、特别是与外模线齐平的开口。该开口可以形成为具有跟随(following)至翼型件的内部的通道的外蒙皮中的孔。以这种方式，空气入口的一部分不会从外蒙皮突出到环境空气流中，使得空气入口不会引起附加的阻力，或者至少使附加的阻力最小化。优选地，空气出口包括可枢转的襟翼，该襟翼可以沿后缘的方向打开，使得出口开口面向后缘。这种面对襟翼的后缘能够在压力室中引起负压，使得空气通过孔被吸入。

根据优选的实施方式，空气入口包括向内枢转的门。该门可以在关闭位置与入口位置之间枢转，在关闭位置中，门与外蒙皮对准，并且在关闭位置中，环境空气流被阻止穿过外蒙皮而进入翼型件，在入口位置中，环境空气流可以穿过外蒙皮进入翼型件中。在关闭位置中，门与外蒙皮齐平，并且在入口位置中，在门与开口的边缘之间形成通道，该通道用于使环境空气流穿过外蒙皮进入翼型件中。优选地，通道指向前缘。通过这种向内枢转的门，空气入口可以在没有从外蒙皮突出到环境空气流中的情况下打开及关闭。

特别地，优选的是，门通过第一铰链安装至翼型件。第一铰链设置在门的面对前缘的侧部处，使得通道沿前缘的方向打开。优选地，特别是在竖向尾翼单元的情况下，第一铰链具有竖向的第一铰链轴线。然而，在机翼或水平尾翼单元的情况下，第一铰链优选地具有横向于飞行方向延伸的水平的第一铰链轴线。以这种方式，环境空气流的空气可以流动到通道中而不会偏转。

根据优选的实施方式，门包括第二铰链，第二铰链将第一门部分枢转地连接至第二门部分。第一门部分从第一铰链延伸至第二铰链。第二门部分从第二铰链延伸至门的自由端部，门的自由端部在门的关闭位置中位于开口的边缘附近或者与开口的边缘接触。优选地，特别是在竖向尾翼单元的情况下，第二铰链具有竖向的第二铰链轴线，该第二铰链轴线与第一铰链轴线平行地间隔开。然而，在机翼或水平尾翼单元的情况下，第二铰链优选地具有水平的第二铰链轴线，该第二铰链轴线横向于飞行方向延伸并且与第一铰链轴线平行地间隔开。优选地，空气出口能够通过使第二门部分相对于第一门部分枢转离开整个门的关闭位置而形成。具体地，第二门部分能够在门的关闭位置与出口位置之间移动，在关闭位置中，第一门部分和第二门部分与外蒙皮对准，并且在关闭位置中，空气被阻止穿过外蒙皮到达环境空气流或从环境空气流穿过外蒙皮，在出口位置中，仅第二门部分相对于第一门部分绕第二铰链向外枢转到环境空气流中，从而形成可枢转的襟翼，其中，后缘面对外蒙皮与第二门部分的自由端部之间的出口开口。以这种方式，在出口位置中，来自翼型件的内部的空气可以穿过出口开口通过外蒙皮到达环境空气流。即，第二门部分向外枢转，同时第一门部分仍然像在关闭位置中那样与外蒙皮对准。具有第一铰链和第二铰链的这种布置结构提供了灵活且有效的入口/出口装置设计。

根据替代性实施方式，空气出口能够通过使门绕第一铰链向外枢转到环境空气流中以形成可枢转的襟翼而形成，其中，后缘面对外蒙皮与门之间的出口开口，使得来自翼型件的内部的空气可以穿过出口开口通过外蒙皮到达环境空气流。即，在该实施方式中，整个门向外枢转。这表示了入口/出口装置的特别简单的设计。

根据另一优选实施方式，入口/出口装置具有两个相反的侧壁，当门在入口位置与关闭位置之间枢转时，门在所述两个相反的侧壁之间移动。侧壁以沿从前缘至后缘的方向、即沿着从第一铰链至入口导管的通道分叉的方式相对于彼此行进。特别地，优选的是，侧壁以沿从前缘至后缘的方向呈波浪的形式行进，使得侧壁之间的距离首先随着斜率的增加而增加并且随后随着斜率的减小而增加。通过侧壁的这种几何形状，可以获得特别有利的质量流动速率和流动条件。

根据另一优选实施方式，入口/出口装置设置成比多孔部分更靠近翼型件的根部。根部与翼型件的供翼型件连接至机身或可以连接至机身的那部分相关。换句话说，入口/出口装置设置在多孔部分的下方。以这种方式，入口/出口装置和多孔部分不会彼此干扰。

根据另一优选实施方式，空气入口经由入口导管连接至压力室。优选地，入口导管从空气入口向上行进至压力室。

特别地，优选的是，空气出口经由出口导管连接至压力室。优选地，入口导管和出口导管中的至少一部分、例如所有部分一体地形成。以这种方式，需要最小量的结构并且因此需要最小量的重量。

本发明的另一方面涉及一种包括根据以上实施方式中的任何实施方式的翼型件的飞行器。以上提及的与翼型件相关的特征和优点也适用于该飞行器。

在下文中，借助于附图更详细地描述本发明的优选实施方式。附图示出在：

图1是根据本发明的飞行器的尾翼部分的侧视图，

图2是图1中示出的飞行器的入口/出口装置的详细横截面图，其中，门处于入口位置，

图3是根据图2的入口/出口装置，其中，门处于关闭位置，

图4是根据图2的入口/出口装置，其中，门处于出口位置，

图5是图2中示出的入口/出口装置的立体图，其中，门处于入口位置，

图6是图4中示出的入口/出口装置的立体图，其中，门处于出口位置，以及

图7是图2中示出的入口/出口装置的另一实施方式的详细立体图，其中，门处于入口位置。

在图1中，示出了根据本发明的飞行器1的实施方式。根据本发明的实施方式，飞行器1包括机身3、水平尾翼单元5以及翼型件7。在本实施方式中，翼型件7呈竖向尾翼单元的形式，并且翼型件7包括竖向稳定器9和枢转地安装至竖向稳定器9的舵11。翼型件7构造成用于混合层流动控制并且包括外蒙皮13、压力室15、空气入口17以及空气出口19，其中，空气入口17和空气出口19在共用的混合式入口/出口装置20中结合成一体。

外蒙皮13与环境空气流21接触并且在前缘23与后缘25之间延伸。此外，外蒙皮13具有两个相反的横向侧部27a、27b，并且外蒙皮13围绕内部空间29。外蒙皮13在前缘23的区域中还包括用于使空气穿过外蒙皮13的多孔部分31。

压力室15在内部空间29中设置成用于保持相对于多孔部分31前方的环境空气流21的压力过压或负压。压力室15以流体的方式连接至多孔部分31。

入口/出口装置20设置在外蒙皮13的一个横向侧部27a中，并且入口/出口装置20包括空气入口17和空气出口19两者，使得该入口/出口装置20构造成选择性地使空气从环境空气流21进入或者将空气排放到环境空气流21中。具体地，空气出口19构造成用于使空气排出到环境空气流21中。此外，空气出口19以流体的方式连接至压力室15，并且空气出口19构造成在相关联的飞行器1的飞行中引起压力室15中的负压，使得来自环境空气流21的空气通过多孔部分31被吸入到压力室15中。空气入口17构造成用于使来自环境空气流21的空气进入翼型件7中。空气入口17以流体的方式连接至压力室15，并且空气入口17构造成在相关联的飞行器1的飞行中引起压力室15中的过压，使得来自压力室15的空气通过多孔部分31排放至环境空气流21。空气入口17形成为设置在外蒙皮13的一个横向侧部27a中并且与外蒙皮13齐平的开口35。

如图2、图3和图5中所示，空气入口17由入口/出口装置20形成，入口/出口装置20包括向内枢转的门37，向内枢转的门37可以在关闭位置39(图3)与入口位置41(图2和图5)之间枢转，在关闭位置39中，环境空气流21被阻止穿过外蒙皮13进入或离开翼型件7，在入口位置41中，环境空气流21可以穿过外蒙皮13进入翼型件7中。在关闭位置39中，门37与外蒙皮13齐平，并且在入口位置41中，在门37与开口35的边缘45之间形成通道43，通道43用于使环境空气流21穿过外蒙皮13进入翼型件7中。门37通过第一铰链47安装至翼型件7。第一铰链47设置在门37的面对前缘23的侧部处，使得通道43沿前缘23的方向打开。第一铰链47具有竖向的第一铰链轴线49。

图3、图4和图6示出了空气出口19。门37包括第二铰链50，第二铰链50将第一门部分52枢转地连接至第二门部分54，其中，第一门部分52从第一铰链47延伸至第二铰链50，并且其中，第二门部分54从第二铰链50延伸至门的自由端部57，自由端部57在门37的关闭位置39中位于开口35的边缘45附近。第二铰链50具有竖向的第二铰链轴线59，第二铰链轴线59与第一铰链轴线49平行地间隔开。如图4和图6中所示，第二门部分54能够相对于第一门部分52向外枢转离开门37的关闭位置39。这意味着，第二门部分54能够在门的关闭位置39(图3)与门的出口位置61(图4和图6)之间移动，在关闭位置39中，第一门部分52和第二门部分54与外蒙皮13对准，并且在关闭位置39中，空气被阻止穿过外蒙皮13到达环境空气流21或从环境空气流21穿过外蒙皮13，在出口位置61中，仅第二门部分54相对于第一门部分52绕第二铰链50向外枢转到环境空气流21中。以这种方式，面对出口开口63的后缘形成在外蒙皮13与第二门部分54的自由端部57之间，使得来自翼型件7内部的空气可以穿过出口开口63通过外蒙皮13到达环境空气流21。

如图1中所示，入口/出口装置20设置成比多孔部分31更靠近翼型件7的根部51。空气入口17经由入口导管53连接至压力室15，入口导管53从空气入口17向上行进至压力室15。空气出口19经由出口导管55连接至压力室15。入口导管53的加宽部分和出口导管55的加宽部分一体地形成为共用的导管。

图7示出了处于入口位置41的入口/出口装置20的另一实施方式，在入口位置41中，两个相反的侧壁57a、57b不是像图5和图6中所示的实施方式那样平行，而是以沿从前缘23至后缘25的方向分叉的方式行进。侧壁57a、57b以沿从前缘23至后缘25的方向呈波浪的形式行进，使得侧壁57a、57b之间的距离首先随着斜率的增加而增加并且随后随着斜率的减小而增加。

Claims (15)

1.一种用于流动控制的翼型件(7)，包括：

外蒙皮(13)，所述外蒙皮(13)与环境空气流(21)接触，其中，所述外蒙皮(13)在前缘(23)与后缘(25)之间延伸，所述外蒙皮(13)具有两个相反的横向侧部(27a、27b)，并且所述外蒙皮(13)围绕内部空间(29)，并且其中，所述外蒙皮(13)在所述前缘(23)的区域中包括多孔部分(31)，

压力室(15)，所述压力室(15)设置在所述内部空间(29)中，其中，所述压力室(15)以流体的方式连接至所述多孔部分(31)，

空气入口(17)，所述空气入口(17)设置在所述外蒙皮(13)中，其中，所述空气入口(17)以流体的方式连接至所述压力室(15)，并且所述空气入口(17)构造成在所述压力室(15)中引起过压，使得空气通过所述多孔部分(31)排放到所述环境空气流(21)中，以及

空气出口(19)，所述空气出口(19)设置在所述外蒙皮(13)中，其中，所述空气出口(19)以流体的方式连接至所述压力室(15)，并且所述空气出口(19)构造成在所述压力室(15)中引起负压，使得所述环境空气流(21)的空气通过所述多孔部分(31)被吸入，

其特征在于，

所述空气入口(17)和所述空气出口(19)在共用的入口/出口装置(20)中结合成一体，所述入口/出口装置(20)设置在所述外蒙皮(13)的一个横向侧部(27a)中，并且所述入口/出口装置(20)构造成选择性地使空气从所述环境空气流(21)进入或将空气排放到所述环境空气流(21)中，

所述空气入口(17)形成为与所述外蒙皮(13)齐平的开口(35)。

2.根据权利要求1所述的翼型件，其中，所述空气入口(17)由所述入口/出口装置(20)形成，所述入口/出口装置(20)包括向内枢转的门(37)，

其中，所述门(37)能够在关闭位置(39)与入口位置(41)之间枢转，在所述关闭位置(39)中，所述环境空气流(21)被阻止穿过所述外蒙皮(13)而进入所述翼型件(7)，在所述入口位置(41)中，所述环境空气流(21)能够穿过所述外蒙皮(13)进入所述翼型件(7)中，并且

其中，在所述关闭位置(39)中，所述门(37)与所述外蒙皮(13)齐平，并且在所述入口位置(41)中，在所述门(37)与所述开口(35)的边缘(45)之间形成通道(43)，所述通道(43)用于使所述环境空气流(21)穿过所述外蒙皮(13)进入所述翼型件(7)中。

3.根据权利要求2所述的翼型件，其中，所述门(37)通过第一铰链(47)安装至所述翼型件(7)，其中，所述第一铰链(47)设置在所述门(37)的面对所述前缘(23)的侧部处。

4.根据权利要求3所述的翼型件，其中，所述第一铰链(47)具有竖向的第一铰链轴线(49)。

5.根据权利要求3或4所述的翼型件，其中，所述门(37)包括第二铰链(50)，所述第二铰链(50)将第一门部分(52)枢转地连接至第二门部分(54)，其中，所述第一门部分(52)从所述第一铰链(47)延伸至所述第二铰链(50)，并且其中，所述第二门部分(54)从所述第二铰链(50)延伸至所述门(37)的自由端部(57)。

6.根据权利要求5所述的翼型件，其中，所述第二铰链(50)具有竖向的第二铰链轴线(59)，所述第二铰链轴线(59)与所述第一铰链轴线(49)平行地间隔开。

7.根据权利要求5或6所述的翼型件，其中，所述空气出口(19)能够通过使所述第二门部分(54)相对于所述第一门部分(52)向外枢转离开所述门(37)的所述关闭位置(39)而形成，其中，所述第二门部分(54)能够在所述门(37)的所述关闭位置(39)与出口位置(61)之间移动，在所述关闭位置(39)中，空气被阻止穿过所述外蒙皮(13)到达所述环境空气流(21)或者从所述环境空气流(21)穿过所述外蒙皮(13)，在所述出口位置(61)中，所述第二门部分(54)相对于所述第一门部分(52)向外枢转到所述环境空气流(21)中，使得来自所述翼型件(7)的内部的空气能够穿过所述外蒙皮(13)到达所述环境空气流(21)。

8.根据权利要求3或4所述的翼型件，其中，所述空气出口(19)能够通过使所述门(37)绕所述第一铰链(47)向外枢转到所述环境空气流(21)中而形成，使得来自所述翼型件(7)的内部的空气能够穿过所述外蒙皮(13)到达所述环境空气流(21)。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的翼型件，其中，所述入口/出口装置(20)具有两个相反的壁(57a、57b)，所述两个相反的壁(57a、57b)以沿从所述前缘(23)至所述后缘(25)的方向分叉的方式行进。

10.根据权利要求9所述的翼型件，其中，所述侧壁(57a、57b)以沿从所述前缘(23)至所述后缘(25)的方向呈波浪的形式行进，使得所述侧壁(57a、57b)之间的距离首先随着斜率的增加而增加并且随后随着斜率的减小而增加。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的翼型件，其中，所述入口/出口装置(20)设置成比所述多孔部分(31)更靠近所述翼型件(7)的根部(51)。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的翼型件，其中，所述空气入口(17)经由入口导管(53)连接至所述压力室(15)。

13.根据权利要求12所述的翼型件，其中，所述空气出口(19)经由出口导管(55)连接至所述压力室(15)。

14.根据权利要求13所述的翼型件，其中，所述入口导管(53)和所述出口导管(55)中的至少一部分一体地形成。

15.一种飞行器(1)，所述飞行器(1)包括根据权利要求1至14中的任一项所述的翼型件(7)。

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