CN113968344A - 在飞行器中使用的空气分配系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及在飞行器中使用的空气分配系统。具体地，涉及一种飞行器，包括机身，该机身具有侧壁，该侧壁至少部分地限定所述飞行器的客舱和冠状区段。客舱包括头顶区、乘客区和地板区。空气供应管道位于冠状区段中，并且空气供应管道被构造成用空气对冠状区段加压。在地板区中限定至少一个返回空气出口。内部结构连接到侧壁并在客舱和冠状区段之间延伸。内部结构包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被定向成沿着气流路径将加压空气从冠状区段排出，该气流路径向下延伸穿过头顶区，向下穿过乘客区，然后朝向所述至少一个返回空气出口。

Description

在飞行器中使用的空气分配系统
技术领域
本公开的领域总体涉及在为人类居住而设计的受限空间中使用的环境控制系统，更具体地，涉及有助于使受限空间(例如飞行器客舱)内的乘客之间的气流最小化的空气分配系统(air distribution system)。
背景技术
一些已知的加压飞行器使用环境控制系统(“ECS：Environmental ControlSystem”)来在飞行期间维持机舱加压并控制机舱温度。ECS通常从发动机向飞行器机舱引导外部空气以对机舱加压。一些已知的系统使用空调机组来调节空气，并且经调节的空气经由空气分配系统在机舱内分配。一些空气分配系统包括位于乘客上方的飞行器机身内部的任一侧上的多个离散喷嘴。从喷嘴排出经调节的空气以产生两个相对且反向旋转的空气“单元(cell)”，所述空气“单元”在通过位于座舱地板处的返回空气格栅(return airgrille)离开座舱之前循环穿过乘客座椅。然而，产生反向旋转单元需要空气以相对高的速度排出，这会在机舱内产生不希望的噪音污染。此外，反向旋转的单元可能导致乘客之间发生交叉循环，考虑到最近的全球健康危机，这是一个重要的考虑因素。
本部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本公开的各个方面相关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解的是，这些陈述应根据这一点来进行阅读，而不是承认作为现有技术。
发明内容
本公开的一个方面是一种飞行器，该飞行器包括侧壁，该侧壁至少部分地限定飞行器的客舱和冠状区段。客舱包括头顶区(overhead zone)、乘客区(passenger zone)和地板区(floor zone)。空气供应管道位于该冠状区段中，并且该空气供应管道被构造成用空气对该冠状区段加压。在地板区中限定至少一个返回空气出口。内部结构联接到侧壁并在客舱和冠状区段之间延伸。该内部结构包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被定向成从冠状区段沿着气流路径将加压空气排出，该气流路径向下延伸穿过头顶区，向下穿过乘客区，然后朝向所述至少一个返回空气出口。
本公开的另一方面是一种飞行器，该飞行器包括侧壁，该侧壁至少部分地限定飞行器的客舱和冠状区段。客舱包括头顶区、乘客区和地板区。空气供应管道位于冠状区段中，并且空气供应管道被构造成引导空气穿过该空气供应管道。在地板区中限定至少一个返回空气出口。多个内部面板在客舱和冠状区段之间延伸，并且各个内部面板以流体连通方式与空气供应管道联接。所述多个内部面板各包括多个穿孔，所述多个穿孔被构造成沿着气流路径从所述多个穿孔排放空气，该气流路径向下延伸穿过头顶区，向下穿过乘客区，然后朝向该至少一个返回空气出口。
本公开的又一方面是一种空气分配系统，该空气分配系统包括空气供应管道，该空气供应管道被构造成引导空气穿过该空气供应管道。多个内部面板各以流体连通方式与空气供应管道联接，并且，所述多个内部面板彼此联接成阵列以限定内部结构。各个内部面板包括壳体，该壳体具有限定空气入口和空气出口的侧壁。多孔支撑结构在空气出口处连接到侧壁。空气室被限定在空气入口和多孔支撑结构的第一侧之间，并且在多孔支撑结构的第二侧上限定多个穿孔，所述多个穿孔被构造成从所述多个穿孔排放空气。
存在与本公开的上述方面相关的特征的各种改进。其它特征也可并入本发明的上述方面中。这些改进和附加特征可以单独地或以任何组合存在。例如，关于本公开的任何所示实施例讨论的以下各种特征可以单独地或以任何组合并入本公开的任何上述方面中。
附图说明
图1是具有示例空气分配系统的飞行器的剖视图。
图2是具有另选空气分配系统的飞行器的剖视图。
图3是可用于图2所示的空气分配系统中的示例内部面板的剖视图。
图4是可用于图2所示的空气分配系统中的另选内部面板的横截面图。
图5是示例性飞行器的侧视图。
在所有附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
下面描述的示例包括空气分配系统，该空气分配系统有助于使受限空间(例如飞行器客舱)内的乘客之间的气流最小化。所描述的示例系统提供了在有限空间内产生大量向下气流的置换通风方案(displacement ventilation scheme)。在一个示例中，大量向下气流从在受限空间中坐着的乘客上方，向下经过乘客并朝向位于受限空间的地板处的出口排出。这种定向的大量向下气流有助于限制例如在飞行器的相应排中彼此相邻坐着的乘客之间的交叉循环。示例系统有助于减少空气传播的污染物在临近的人员之间的扩散，减少噪音和不希望的气流(draft)，并限制在有限空间内形成循环的滞留区域(tagnant zone)。
图1是具有示例空气分配系统102的飞行器100的截面图。飞行器100包括机身104，机身104具有侧壁106，侧壁106至少部分地限定了飞行器100的客舱108和冠状区段(crownsection)110。冠状区段110位于客舱108上方，并且连接到侧壁106的内部结构112在冠状区段110和客舱108之间延伸。客舱108包括头顶区114，乘客区116和地板区118。乘客区116包括设计让人占用的多个座椅120。座椅120跨客舱108布置成一排或更多排122。头顶区114位于乘客座椅120上方，而地板区118位于乘客座椅120下方。
空气分配系统102包括位于冠状区段110内的空气供应管道124。在一个示例中，内部结构112被布置成使得冠状区段110限定侧壁106与内部结构112之间的开放容积。空气供应管道124被构造成通过空气供应管道124引导从飞行器100的环境控制系统(未示出)接收的经调节的空气126。空气供应管道124被构造成排出冠状区段110内的经调节的空气126以用经调节的空气126对冠状区段110加压。用经调节的空气126对冠状区段110加压有利于向客舱108供应经调节的空气126。例如，至少一个返回空气出口128被限定在地板区118中，并且如下面将更详细地描述的，从冠状区段110排出的经调节的空气126被引导通过客舱108，然后通过返回空气出口128从客舱108排出。参照图1，返回空气出口128是限定在机身侧壁106中的返回空气格栅。可替代地，可以在客舱108的地板130中限定排气口。
参考图1，供气管道124包括侧壁132，该侧壁132具有限定在该侧壁132中的多个气流开口134。气流开口134提供从供气管道124到冠状区段110的流体连通，以便于对其加压。气流开口134可以具有使空气分配系统102能够如本文所述起作用的任何尺寸和/或形状。例如，气流开口134可由侧壁106内的多个离散孔或切口限定，这些离散孔或切口沿供气管道124和机身104的长度间隔开。在一个可选示例中，空气供应管道124是皮可(piccolo)型供应管道。
内部结构112由多个部件形成，例如内部面板136，装载箱138，头顶控制台140等。在一个示例中，至少一些部件彼此隔开以在其间限定间隙142。例如，内部面板136，装载箱138和头顶控制台140可以彼此连接，但也可以彼此隔开，以通过间隙142在冠状区段110和客舱108之间提供气流连通。在这样的示例中，阻挡构件144可以延伸跨过多个间隙142中的至少一个间隙。阻挡构件144适于限制从客舱108到冠状区段110内的可见性，同时仍允许其间的气流连通。诸如头顶控制台140这样的部件也可以与侧壁106间隔开以限定附加间隙142。
因此，间隙142在内部结构112内限定多个喷嘴146。在另一示例中，部件本身包括限定在部件中的气流开口(未示出)，以限定内部结构112的喷嘴146。例如，间隙可以隐藏在灯箱(light valence)或其他内部特征后面，以在内部结构112内限定附加喷嘴146。喷嘴146被设计成沿相对于冠状区段110基本上向下的方向从喷嘴146排出经调节的空气126。参照图1，经调节的空气126沿着气流路径148行进，该气流路径148向下延伸穿过头顶区114，向下穿过乘客区116，然后朝向位于地板区118中的返回空气出口128。作为诸如经调节的空气126的气流排出速度、排出方向性和/或在返回空气出口128处限定的压差等因素的组合的结果，例如，气流路径148向下延伸通过客舱108，以便于限制在飞行器100的相应排122中彼此相邻坐着的乘客之间的交叉循环。如本文所用，“向下”是指在两个点之间高度减小的单向行进方向，例如从喷嘴146到返回空气出口128，而行进方向在两个点之间高度不增加。
图2是具有另选空气分配系统150的飞行器100的截面图。在所示的示例中，内部结构112包括在冠状区段110和客舱108之间延伸的多个内部面板136。内部面板136可以是天花板面板，侧壁面板，头顶控制台面板等，这些面板被设计成对于客舱108的乘客是可见的，并且在美学上是令人愉悦的。各个内部面板136与空气供应管道124以流体连通方式联接。例如，分支管道152可以联接在空气供应管道124与各个内部面板136之间，以使得经调节的空气126能够从空气供应管道124引导到多个内部面板136。如将在下面更详细地描述的，各个内部面板136包括多个穿孔154(在图3中示出)，所述多个穿孔154被构造成在相对于冠状区段110基本上向下的方向上从这些穿孔154排放经调节的空气126。
如图2所示，经调节的空气126沿着气流路径156行进，该气流路径156向下延伸穿过头顶区114，向下穿过乘客区116，然后朝向位于地板区118中的返回空气出口128。类似于气流路径148，气流路径156向下延伸穿过客舱108以便于限制在飞行器100的相应排122中彼此相邻坐着的乘客之间的交叉循环。
图3是可用于空气分配系统150(图2所示)的示例内部面板158的剖视图。在所示的示例中，各个内部面板158包括壳体160，该壳体160具有限定空气入口164和空气出口166的侧壁162。空气入口164与分支管道152(图2中所示)以流体连通方式连接，以使得经调节的空气126能够被引导通过其中。经调节的空气126被引导通过壳体160，然后从空气出口166直接排放到客舱108中(如图2所示)。
内部面板158包括在空气出口166处连接到侧壁132的喷嘴168。在所示的实施例中，喷嘴168包括多孔支撑结构170，和至少一层与多孔支撑结构170连接的材料，这将在下面更详细地描述。多孔支撑结构170可以是能够引导气流通过其中的任何柔性、半刚性或刚性结构。在所示实例中，多孔支撑结构170为蜂窝结构的形式，具有多个延伸穿过蜂窝结构中的中空通道。或者，如图4所示，内部面板171包括多孔支撑结构170，其形式为多孔泡沫材料，例如聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯等。
喷嘴168具有第一侧172和第二侧174。喷嘴168延伸穿过整个空气出口166，以在空气入口164和喷嘴168的第一侧172之间限定空气室176。穿孔154被限定在喷嘴168的第二侧174上。使喷嘴168延伸穿过空气出口166有助于至少部分地密封壳体160，这使得空气室(air plenum)176能够由引导穿过空气入口164的经调节的空气126所加压。因此，经调节的空气126可以分布在第一侧172的跨整个表面区域上。在一个示例中，空气入口164的截面尺寸小于空气出口166。因此，壳体160的侧壁162可以是锥形的，以增大从空气入口164到空气出口166的横截面尺寸，这有助于平衡经过喷嘴168的第一侧172的调节空气126的压力。
再次参照图3，喷嘴168还包括连接在其第一侧172或第二侧174中的至少一个上的多孔材料层178。多孔材料可以是使内部面板158能够如本文所述起作用的任何材料。例如，多孔材料可以是织造纤维材料，例如纱罗组织(Leno weave)图案。织造纤维材料也可用树脂、粘合剂等来预浸渍(即，“预浸料”复合材料)。因此，层178延伸穿过第一侧172和/或第二侧174以提供对多孔支撑结构170的支撑并增大多孔支撑结构170的刚性，同时仍允许气流通过。
在所示实例中，喷嘴168还包括在第二侧174上联接在多孔材料层178上的装饰性多孔材料层180。因此，层180限定了内部面板158的外表面，外表面对于客舱108的乘客是可见的(如图2所示)。层180相对于层178提供了改进的美学外观，其适合于客舱108的乘客的可见性。装饰性多孔材料可以是使内部面板158能够如本文所述起作用的任何材料。例如，层180可以是通过激光、化学蚀刻、喷砂、用销与鼓辊接触或其它合适的方法穿孔的热塑性片材。层180也可以是布织物材料。因此，内部面板158在其第二侧174上设有多个穿孔154。在一个示例中，穿孔154通常基本均匀地分布在层180上，使得从穿孔154排出的经调节的空气126为分布式大气流的形式。因此，气流穿过层180的暴露表面区域。
在操作中，经调节的空气126以大于第一阈值的流速和小于第二阈值的速度从喷嘴146和168排出，以满足通过客舱108的期望的空气流再循环速率。流速阈值至少部分地基于飞行器100被设计要运输的乘员的数量。因此，在一个示例中，空气分配系统102和150可操作以从喷嘴146和168以大于约0.25磅/分钟/乘客(lbs/min/occupant)，大于约0.4磅/分钟/乘客，大于约0.5磅/分钟/乘客，或大于约0.55磅/分钟/乘客的流速排放经调节的空气。速度阈值至少部分地基于客舱108的乘客的感知舒适水平。因此，在操作中，空气分配系统102和150可操作以将经调节的空气126从喷嘴146和168以小于阈值的速度排放到客舱108中，在所述阈值中，客舱108的乘客可在其座位120处察觉到不期望的通风。因此，空气分配系统102和150以小于约500英尺每分钟(ft/min)，小于约250英尺每分钟，小于约100英尺每分钟或小于约50英尺每分钟的速度排出经调节的空气126。
所描述的系统和方法不限于本文所描述的特定实施例，系统的组件和/或方法的步骤可独立于本文所描述的其它组件和/或步骤而单独使用。
尽管本公开的各种实施例的具体特征可以在一些附图中示出而不在其他附图中示出，但这仅是为了方便。根据本公开的原理，附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征结合来引用和/或要求保护。
如本文所用，以单数形式叙述并以词语“一”或“一个”引导的要素或步骤应理解为不排除复数要素或步骤，除非明确叙述这种排除。此外，对本发明的“一个实施例”或“示例性实施例”的引用不旨在被解释为排除还结合了所述特征的附加实施例的存在。
本书面描述使用示例来公开各种实现，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践各种实现，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。本公开的保护范围由所附权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员在阅读本说明书之后想到的其他示例。如果这些其它实施例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构要素，则这些其它实施例应处于权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.一种飞行器，包括：
机身，该机身包括侧壁，该侧壁至少部分地限定所述飞行器的客舱和冠状区段，其中，所述客舱包括头顶区、乘客区和地板区；
空气供应管道，该空气供应管道位于所述冠状区段中，其中，所述空气供应管道被构造成用空气对所述冠状区段进行加压；
在所述地板区中限定的至少一个返回空气出口；以及
内部结构，该内部结构联接到所述侧壁上并且在所述客舱与所述冠状区段之间延伸，所述内部结构包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被定向成从所述冠状区段沿着气流路径排放空气，所述气流路径向下延伸穿过所述头顶区，向下穿过所述乘客区，然后朝向所述至少一个返回空气出口。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述内部结构包括多个部件，所述多个部件中的至少一些部件彼此间隔开，以在所述至少一些部件之间限定间隙，所述间隙限定所述多个喷嘴中的相应喷嘴。
3.根据权利要求2所述的飞行器，其中，所述内部结构还包括跨所述间隙延伸的阻挡构件，所述阻挡构件被构造成限制从所述客舱进入所述冠状区段的可见性。
4.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述内部结构包括内部面板、装载箱和头顶控制台中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述内部结构与所述侧壁间隔开以在所述内部结构与所述侧壁之间限定间隙，其中所述间隙限定所述多个喷嘴中的相应喷嘴。
6.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述多个喷嘴被构造成以小于约50英尺每分钟的速度排出加压空气。
7.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述空气供应管道包括侧壁和限定在该侧壁中的多个气流开口。
8.一种飞行器，包括：
机身，该机身包括侧壁，该侧壁至少部分地限定所述飞行器的客舱和冠状区段，其中，所述客舱包括头顶区、乘客区和地板区；
空气供应管道，该空气供应管道位于所述冠状区段中，其中，所述空气供应管道被构造成引导空气穿过所述空气供应管道；
在所述地板区中限定的至少一个返回空气出口；以及
多个内部面板，所述多个内部面板在所述客舱与所述冠状区段之间延伸，各个内部面板与所述空气供应管道以流体连通方式联接，其中，所述多个内部面板各包括多个穿孔，所述多个穿孔被构造成沿着气流路径从所述多个穿孔排放空气，所述气流路径向下延伸穿过所述头顶区，向下穿过所述乘客区，接着朝向所述至少一个返回空气出口。
9.根据权利要求8所述的飞行器，其中，各个内部面板包括：
壳体，该壳体包括限定空气入口和空气出口的侧壁；以及
多孔支撑结构，所述多孔支撑结构在所述空气出口处联接到所述侧壁，其中，在所述空气入口和所述多孔支撑结构的第一侧之间限定空气室，并且其中，所述多个穿孔被限定在所述多孔支撑结构的第二侧上。
10.根据权利要求9所述的飞行器，其中，所述壳体的所述侧壁是锥形的，以增大从所述空气入口到所述空气出口的横截面尺寸。
11.根据权利要求9所述的飞行器，其中，各个内部面板还包括多孔材料层，所述多孔材料层联接在所述多孔支撑结构的所述第一侧和所述第二侧中的至少一者上。
12.根据权利要求11所述的飞行器，所述飞行器还包括装饰性多孔材料层，该装饰性多孔材料层在所述多孔支撑结构的所述第二侧上联接在所述多孔材料层上。
13.根据权利要求8所述的飞行器，所述飞行器还包括联接在所述空气供应管道和各个内部面板之间的分支管道。
14.根据权利要求8所述的飞行器，其中，所述多个穿孔被构造成以小于约50英尺每分钟的速度排放空气。
15.一种空气分配系统，包括：
空气供应管道，该空气供应管道被构造成引导空气穿过所述空气供应管道；
多个内部面板，各个内部面板与所述空气供应管道以流体连通方式联接，其中，所述多个内部面板彼此联接成阵列以限定内部结构，各个内部面板包括：
壳体，该壳体包括限定空气入口和空气出口的侧壁；以及
多孔支撑结构，所述多孔支撑结构在所述空气出口处联接到所述侧壁，其中，在所述空气入口与所述多孔支撑结构的第一侧之间限定空气室，并且其中，在所述多孔支撑结构的第二侧上限定多个穿孔，所述多个穿孔被构造成从所述多个穿孔排放空气。
16.根据权利要求15所述的空气分配系统，其中，所述壳体的所述侧壁是锥形的，以增大从所述空气入口到所述空气出口的横截面尺寸。
17.根据权利要求15所述的空气分配系统，其中，各个内部面板还包括多孔材料层，所述多孔材料层联接在所述多孔支撑结构的所述第一侧和所述第二侧中的至少一者上。
18.根据权利要求17所述的空气分配系统，所述空气分配系统还包括装饰性多孔材料层，所述装饰性多孔材料层在所述多孔支撑结构的所述第二侧上联接在所述多孔材料层上。
19.根据权利要求15所述的空气分配系统，其中，所述多孔支撑结构由开孔泡沫材料或蜂窝结构形成。
20.根据权利要求15所述的空气分配系统，所述空气分配系统还包括联接在所述空气供应管道和各个内部面板的所述空气入口之间的分支管道。
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