CN114644114A - 带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备 - Google Patents

带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备 Download PDF

Info

Publication number
CN114644114A
CN114644114A CN202111549890.8A CN202111549890A CN114644114A CN 114644114 A CN114644114 A CN 114644114A CN 202111549890 A CN202111549890 A CN 202111549890A CN 114644114 A CN114644114 A CN 114644114A
Authority
CN
China
Prior art keywords
louvers
duct
louver
aircraft
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111549890.8A
Other languages
English (en)
Inventor
M·J·杜费
O·D·恩斯林
E·马拉诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Aurora Flight Sciences Corp
Original Assignee
Boeing Co
Aurora Flight Sciences Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co, Aurora Flight Sciences Corp filed Critical Boeing Co
Publication of CN114644114A publication Critical patent/CN114644114A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/001Shrouded propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C21/00Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/02Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • B64C29/0025Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/38Adjustment of complete wings or parts thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/002Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备。本公开提供了与包括安装在管道中的升力风扇和用于该升力风扇的盖板的风扇设备相关的系统、设备和方法。在一些示例中,风扇设备具有百叶式盖板,该百叶式盖板包括百叶,当百叶处于中间(过渡)位置时,它们相对于彼此具有不同的弦长和/或不同的突出距离。在一些示例中,风扇设备包括百叶致动组件,该百叶致动组件被配置为使风扇设备的百叶在打开位置和关闭位置之间旋转地和平移地移动。在一些示例中,风扇设备包括流体致动的密封组件,该流体致动的密封组件被配置为在密封构件和盖板(例如,百叶式盖板)之间形成密封。

Description

带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备
背景技术
垂直起降(VTOL)飞机提供了理想的操作多功能性,但要求在垂直和水平空气动力学模式之间进行高效和可靠的过渡。已经使用了多种设计来实现垂直推力和水平加速度之间的转换。一种方法包括安装在垂直延伸穿过飞机机翼的管道中的升力风扇。致动升力风扇上方的某种类型的盖板以允许空气进入或阻挡空气。
在向前飞行和悬停之间过渡期间,盖板必须将机翼上方的气流转入管道中。这种急转会导致流动分离和湍流,并且会导致用于致动盖板移动的系统承受很大的负载。推力可能会减小,阻力会增加,并且振动会传递到飞机机翼。因此,期望一种用于机翼嵌入式升力风扇的空气动力学和机械效率高的盖板。
发明内容
本公开提供了与风扇设备相关的系统、设备和方法,该风扇设备包括安装在管道中的升力风扇和用于升力风扇的盖板。在一些示例中,风扇设备具有百叶式盖板,该百叶式盖板包括当百叶处于中间(过渡)位置时具有不同弦长和/或相对于彼此不同的突出距离的百叶。在一些示例中,风扇设备包括百叶致动组件,该百叶致动组件被配置为在打开位置和关闭位置之间旋转地和平移地移动风扇设备的百叶。在一些示例中,风扇设备包括流体致动的密封组件,该密封组件被配置为在密封构件和盖板(例如,百叶式盖板)之间形成密封。
在一些示例中,风扇设备包括具有开口的管道。风扇设备还包括安装在管道中的升力风扇和定位在开口处的一系列百叶,并且每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动。百叶沿前后轴线彼此偏移。一系列百叶包括前百叶和后百叶。后百叶的弦长大于前百叶的弦长。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有开口的管道。飞机还包括安装在管道中的升力风扇和定位在开口处的一系列百叶,每个百叶被配置为当飞机在水平飞行模式和垂直飞行模式之间过渡时经由中间位置在打开位置和关闭位置之间移动。百叶沿飞机的前后轴线彼此偏移。该一系列百叶包括前百叶和后百叶。后百叶具有更长的弦长并且/或者在中间位置中比前百叶从管道往外突出得更远。
在一些示例中,在飞机的水平飞行模式和垂直飞行模式之间的过渡阶段期间,相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构执行控制气流的方法。在该方法中,位于管道开口处的一系列百叶中的每一个在打开或关闭位置与中间位置之间移动。该系列的后百叶具有更长的弦长并且/或者在中间位置中比该系列的前百叶从管道往外突出得更远。
在一些示例中,风扇设备包括具有管道开口的管道。风扇设备还包括安装在管道中的升力风扇和定位在管道开口处的多个百叶。每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动。关闭位置从打开位置旋转偏移和平移偏移。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有管道开口的管道。飞机还包括安装在管道中的升力风扇、固定到并跨越管道的梁以及基本上由梁包围的联动条。多个百叶定位在管道开口处并且每个百叶都耦接到联动条。致动器被配置为驱动联动条在梁中的纵向行进,使得当飞机从垂直飞行模式过渡为水平飞行模式时,所述多个百叶中的每一个在打开位置和关闭位置之间移动。
在一些示例中,相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构执行控制气流的方法。在该方法中,位于管道开口处的多个百叶中的每个百叶在打开位置和关闭位置之间移动。关闭位置从打开位置旋转偏移和平移偏移。
在一些示例中,风扇设备包括具有管道开口的管道、安装在管道中的风扇以及定位在管道开口处的多个百叶。每个百叶具有打开位置和关闭位置。密封构件在管道开口处附接到管道并形成集气室的壁。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在百叶中的一个或多个的边缘上。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有开口的管道或腔室。飞机还包括定位在开口处并具有打开位置和关闭位置的盖板以及位于开口的唇缘处并形成集气室的壁的密封构件。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在盖板的边缘上。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有管道开口的管道。密封构件位于管道开口的唇缘处并形成集气室的壁。升力风扇安装在管道中。多个百叶定位在管道开口处,并且每个百叶被配置为当飞机在垂直飞行模式和水平飞行模式之间过渡时在打开位置和关闭位置之间移动。密封构件位于管道开口的唇缘处并形成集气室的壁。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在百叶中的一个或多个的边缘上。
在一些示例中,提供了一种在飞机中产生密封的方法。在该方法中,在飞机的管道或腔室的开口处的盖板被关闭以将盖板的边缘定位成邻近形成集气室的壁的密封构件。集气室被加压以将密封构件推靠在盖板的边缘上。
特征、功能和优点可以在本公开的各种示例中独立实现,或者可以在另一些示例中组合,其进一步的细节可以参考以下描述和附图看到。
附图说明
图1是包括带有升力风扇的风扇设备的说明性垂直起降(VTOL)飞机的视图。
图2是图1的飞机的一个机翼在飞机向前飞行(水平飞行模式)期间的示意性横截面图,其穿过风扇设备中的一个风扇设备截取,在该风扇设备中,升力风扇安装在管道中,其中在管道的进气口和出气口处上部百叶和下部百叶均处于关闭位置。
图3是图1的VTOL飞机的所述机翼的另一个示意性横截面图,其以与图2中同样的方式截取,不同之处在于是在飞机从向前飞行过渡到悬停(垂直飞行模式)期间,反之亦然,其中上部百叶和下部百叶处于中间位置(即比图2中的打开程度小)。
图4是图1的VTOL飞机的所述机翼的又一示意性横截面图,其以与图2和图3中同样的方式截取,不同之处在于是在飞机正在悬停时并且其中上部百叶和下部百叶处于打开位置。
图5是图2的所述机翼的片段俯视图,其大体沿图2的线5-5围绕风扇设备截取。
图6是图1的风扇设备中的一个风扇设备的示意图并且示出了可以与风扇设备的管道、升力风扇和/或上部/下部百叶可操作地关联的致动组件。
图7是图2的机翼的上部的更具示意性的片段横截面图,其围绕风扇设备截取并且图示了用于气流的边界层在风扇设备上方的位置,其中上部百叶中的每一个处于关闭位置。
图8是图2的所述机翼的上部的另一个更具示意性的片段横截面图,其以与图7中同样的方式截取,不同之处在于上部百叶中的每一个都处于图3中的中间位置,并且图示了边界层在风扇设备上方具有降低的高度。
图9和图10是包含VTOL飞机的另一个说明性风扇设备的机翼的上部的示意性片段横截面图,它们分别以与图7和图8中同样的方式截取,不同之处在于上部百叶具有不同的弦长,这相对于图8进一步降低了边界层在上部百叶的中间位置中的风扇设备上方的高度。
图11是包含VTOL飞机的又一说明性风扇设备的机翼的上部的示意性片段横截面图,其以与图8中同样的方式截取,不同之处在于上部百叶具有枢转轴线,所述枢转轴线被定位成使上部百叶当放置在中间位置时从管道顶部突出不同距离,这相对于图8进一步降低了边界层在风扇设备上方的高度。
图12是包含VTOL飞机的又一个说明性风扇设备的机翼的上部的示意性片段横截面图,其以与图8中同样的方式截取,不同之处在于上部百叶以不同的速率旋转,使得当放置在中间位置时,上部百叶从管道顶部突出不同的距离,这相对于图8进一步降低了边界层在风扇设备上方的高度。
图13是围绕翼型结构的风扇设备截取的VTOL飞机的翼型结构的片段俯视图,其中风扇设备的百叶式盖板处于关闭位置并且具有当由百叶致动组件致动时旋转和平移的百叶(以虚线勾勒出轮廓)。
图14是图13的风扇设备的截面片段等距视图,其中盖板的百叶中的每一个都处于几乎完全打开的位置,该视图穿过固定到并跨越管道的梁截取,如图13中的线14-14所示,使得位于该梁内部的百叶致动组件的各个方面可见。
图15是图13的风扇设备的片段横截面图,其大体沿图13中的线15-15截取,不同之处在于盖板的百叶中的每一个都处于几乎完全打开的位置。
图16是图13的风扇设备的另一个片段横截面图,其大体沿图13中的线16-16截取,其中百叶中的每一个都处于关闭位置。
图17是图13的风扇设备的又一片段横截面图,其以与图16中同样的方式截取,不同之处在于百叶中的每一个都处于中间位置。
图18是图13的风扇设备的又一片段横截面图,其以与图16中同样的方式截取,不同之处在于百叶中的每一个都处于完全打开位置。
图19是图14的梁的截面图,其以与图16中同样的方式截取,不同之处在于是孤立的。
图20是图16的梁和百叶致动组件的片段横截面图,其大体沿图16的线20-20截取。
图21是飞机的翼型结构的示意性横截面图,其中翼型结构包括腔室、用于腔室的盖板以及用以在腔室和盖板之间形成密封的流体致动的密封构件。
图22是飞机的翼型结构的示意性横截面图,其中翼型结构包括风扇设备,该风扇设备具有包含位于百叶式盖板下方的升力风扇的管道,并且该风扇设备还包括用以在管道的壁和百叶式盖板之间形成密封的流体致动的密封构件。
图23是图22的风扇设备的俯视图,其大体沿图22的线23-23截取。
图24是图22的风扇设备的另一个俯视图,其以与图23中同样的方式截取,不同之处在于仅示出了管道和密封构件。
图25是图22的风扇设备的片段横截面图,其大体沿图23的线25-25截取,不同之处在于百叶式盖板处于打开位置,升力风扇驱动气流向下通过管道,以及压力/真空源经由集气室对密封构件施加吸力。
图26是图22的风扇设备的另一个片段横截面图,其以与图25中同样的方式截取,不同之处在于百叶式盖板处于关闭位置并且压力/真空源对集气室加压以将密封构件推靠在百叶式盖板的边缘上。
图27是描绘在飞机中形成密封的说明性方法的步骤的流程图。
图28是描绘控制进入升力风扇的气流的说明性方法的步骤的流程图。
图29是说明性飞机的示意图。
图30是描绘说明性飞机制造和服务方法的步骤的流程图。
具体实施方式
风扇设备、翼型结构、飞机、用于升力风扇的百叶式盖板、百叶致动组件和用于盖板的密封组件以及相关方法的各个方面和示例在下文中描述并图示于相关附图。除非另有说明,否则根据本教导的风扇设备、翼型结构、飞机、用于升力风扇的百叶式盖板、百叶致动组件和用于盖板的密封组件和/或其各种部件可以但不要求包含本文中描述、图示和/或并入的结构、部件、功能和/或变化中的至少一种。此外,除非明确排除,否则本文中描述、图示和/或并入的工艺步骤、结构、部件、功能和/或变化结合本教导可以包括在其他类似的装置和方法中,包括在所公开的示例之间可互换。以下对各种示例的描述本质上仅是说明性的,并且绝非旨在限制本公开、其应用或用途。另外,下面描述的示例提供的优点本质上是说明性的,而且并非所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
“具体实施方式”包括紧随其后的以下部分:(1)“概述”;(2)“示例、部件和替代方案”;(3)“说明性组合和附加示例”;(4)“优点、特点和益处”;(5)“结论”。“示例、部件和替代方案”部分进一步分为A至F小节,其中每个小节都进行了相应的标记。
概述
本公开提供了与风扇设备相关的系统、设备和方法,该风扇设备包括安装在管道中的升力风扇和用于升力风扇的盖板。在一些示例中,风扇设备具有百叶式盖板,该百叶式盖板包括当百叶处于中间(过渡)位置时具有不同弦长和/或相对于彼此不同的突出距离的百叶。在一些示例中,风扇设备包括百叶致动组件,该百叶致动组件被配置为在打开位置和关闭位置之间旋转地和平移地移动风扇设备的百叶。在一些示例中,风扇设备包括流体致动的密封组件,该密封组件被配置为在密封构件和盖板(例如,百叶式盖板)之间形成密封。
在一些示例中,风扇设备包括具有开口的管道。风扇设备还包括安装在管道中的升力风扇和定位在开口处的一系列百叶,并且每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动。百叶沿前后轴线彼此偏移。该系列百叶包括前百叶和后百叶。后百叶的弦长大于前百叶的弦长。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有开口的管道。飞机还包括安装在管道中的升力风扇和定位在开口处的一系列百叶,每个百叶被配置为当飞机在水平飞行模式和垂直飞行模式之间过渡时经由中间位置在打开位置和关闭位置之间移动。百叶沿飞机的前后轴线彼此偏移。该系列百叶包括前百叶和后百叶。后百叶具有更长的弦长并且/或者在中间位置比前百叶从管道往外突出得更远。
在一些示例中,在飞机的水平飞行模式和垂直飞行模式之间的过渡阶段期间,相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构执行控制气流的方法。在该方法中,位于管道开口处的一系列百叶中的每一个在打开或关闭位置与中间位置之间移动。该系列的后百叶具有更长的弦长并且/或者在中间位置比该系列的前百叶从管道往外突出得更远。
在一些示例中,风扇设备包括具有管道开口的管道。风扇设备还包括安装在管道中的升力风扇和定位在管道开口处的多个百叶。每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动。关闭位置从打开位置旋转偏移和平移偏移。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有管道开口的管道。飞机还包括安装在管道中的升力风扇、固定到并跨越管道的梁以及基本上由梁包围的联动条。多个百叶定位在管道开口处并且每个百叶都耦接到联动条。致动器被配置为驱动联动条在梁中的纵向行进,使得当飞机从垂直飞行模式过渡为水平飞行模式时,所述多个百叶中的每一个在打开位置和关闭位置之间移动。
在一些示例中,相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构执行控制气流的方法。在该方法中,位于管道开口处的多个百叶中的每个百叶在打开位置和关闭位置之间移动。关闭位置从打开位置旋转偏移和平移偏移。
在一些示例中,风扇设备包括具有管道开口的管道、安装在管道中的风扇以及定位在管道开口处的多个百叶。每个百叶具有打开位置和关闭位置。密封构件在管道开口处附接到管道并形成集气室的壁。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在百叶中的一个或多个的边缘上。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有开口的管道或腔室。飞机还包括定位在开口处并具有打开位置和关闭位置的盖板以及位于开口的唇缘处并形成集气室的壁的密封构件。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在盖板的边缘上。
在一些示例中,飞机包括翼型结构,该翼型结构包括具有管道开口的管道。密封构件位于管道开口的唇缘处并形成集气室的壁。升力风扇安装在管道中。多个百叶定位在管道开口处,并且每个百叶被配置为当飞机在垂直飞行模式和水平飞行模式之间过渡时在打开位置和关闭位置之间移动。密封构件位于管道开口的唇缘处并形成集气室的壁。压力源被配置为对集气室加压,使得密封构件在关闭位置被推靠在百叶中的一个或多个的边缘上。
在一些示例中,提供了一种在飞机中产生密封的方法。在该方法中,在飞机的管道或腔室的开口处的盖板被关闭以将盖板的边缘定位成邻近形成集气室的壁的密封构件。集气室被加压以将密封构件推靠在盖板的边缘上。
示例、部件和替代方案
以下小节描述了说明性VTOL飞机、用于VTOL飞机的升力风扇设备、用于升力风扇设备的百叶式盖板、用于百叶式盖板的百叶致动组件和用于盖板(例如,百叶式盖板)的流体致动的密封组件的选定方面以及相关的系统和/或方法。这些小节中的示例旨在说明而不应解释为限制本公开的整个范围。每个部分可以包括一个或多个不同的示例和/或上下文或相关信息、功能和/或结构。
A.带有风扇设备的说明性VTOL飞机
本小节描述了包括风扇设备101的说明性飞机100。每个风扇设备包括升力风扇102和百叶式盖板104;参见图1-6。飞机100可以具有部件和特征的任何合适的组合,并且可以用于针对小节B-F的飞机所描述的任何过程中。
图1示出了在水平机翼支撑飞行中的飞机100,其中向前飞行106对应于由飞机限定的前后轴线108(或纵向轴线)。该飞机包括从机身112延伸的两个固定机翼110。每个机翼110包含三个风扇设备101,每个风扇设备101包括安装在垂直延伸穿过机翼的管道114中的升力风扇102。通常,飞机100可以包括任何有效数量的升力风扇,这些升力风扇安装在飞机的翼型结构116中的任何有效位置,例如机翼110、机身112、尾翼或诸如此类。升力风扇的数量和位置可能因飞机配置和飞机需要执行的飞行阶段(例如,起飞、爬升、悬停、外侧过渡、巡航、向前飞行、下降、内侧过渡和着陆)而异。
图2以在飞机100的水平飞行106期间穿过风扇设备101之一所见的示意性横截面示出机翼110之一。机翼110是翼型结构116,其具有与后缘120相对的前缘118,其中前缘和后缘沿前后轴线108彼此分开。前缘118比后缘120更圆,而后缘120比前缘118更锥形。机翼具有上表面122和下表面124。上表面和下表面可以彼此对称,如图所示,或者这些表面可以具有不同的轮廓以赋予机翼弯度。
管道114从上表面122垂直地穿过机翼110延伸到下表面124。管道形成穿过机翼的近似圆形的孔,该孔由管道的管道壁126限定。管道114在机翼的上表面122处具有进气口128,并且在机翼的下表面124处具有出气口130。机翼或管道可被描述为具有与飞机100的前后轴线108平行的前后轴线或纵向轴线。当飞机水平飞行时,飞机和/或机翼的前后或纵向轴线可以与相对风向重合,其中相对风被定义为周围大气相对于飞机的移动方向。
升力风扇102安装在管道114中。升力风扇包括风扇叶片组件131(也称为风扇转子)和定子132。定子刚性地固定到管道114。风扇叶片组件安装在定子132上方并被支撑在定子132上,并由风扇马达133绕旋转轴线134驱动,旋转轴线134与管道114的中心轴线对齐。升力风扇102和管道114可被称为包含在机翼110中。
一对百叶式盖板104可移动地耦接到管道114。上盖板136位于进气口128处,而下盖板137位于出气口130处。升力风扇102位于上盖板136和下盖板137之间。每个百叶式盖板104包括多个百叶138,这些百叶沿着管道114的前后轴线排列成一系列。每个百叶138具有翼型形状,该翼型形状被配置为将气流导入或导出管道114。
图2-4示出了升力风扇102的处于三个不同位置(即,关闭位置、中间位置(可互换地称为过渡位置)和打开位置)的百叶式盖板104。图2的关闭位置在水平飞行期间基本上阻挡进入和/或通过管道114的气流。图3的中间位置(也称为部分打开和/或部分关闭位置)在进气口128处将入口气流139偏转到管道114中。当飞机100由过渡箭头140所示从水平飞行过渡到垂直飞行时使用中间位置,反之亦然。上盖板136的百叶138向前倾斜。下盖板137的百叶138向后倾斜,如图所示,或者可以向前倾斜或完全打开,等等。在任何情况下,下盖板137的百叶138将出口气流141引导出管道114。在垂直飞行142(例如,起飞、垂直上升、悬停、垂直下降和着陆)期间使用图4的打开位置。气流139、141比在过渡阶段期间更垂直。百叶式盖板的关闭、中间或打开位置由盖板的各个百叶138的关闭位置、中间位置或打开位置共同产生,反之亦然。例如,在百叶式盖板的关闭位置,每个百叶被布置在关闭位置。
图5示出了处于关闭位置的上盖板136。盖板的每个百叶138在百叶的相对两端之间具有横向广度或跨度,其大体垂直于飞机的前后轴线108。每个百叶都被成形为符合管道114的形状,例如圆形。因此,盖板的百叶可以具有不同的长度,并且每个百叶可以在其相对两端和/或沿着前缘/后缘被倒圆,以匹配管道壁的相邻水平曲率。
盖板的百叶被配置用于安装在管道的前后不同位置。例如,在图5中,第一、第二、第三和第四百叶138从前向后依次布置。第一和第四百叶具有比第二和第三百叶更短的横向范围。第一和第四百叶在平面上相互对称,其中第一百叶具有弧形前缘和直线形后缘,而第四百叶具有弧形后缘和直线前缘。第二和第三百叶在平面上彼此对称,其中每个百叶具有呈直线形的前缘和后缘以及彼此相对的弧形端。
图6示出了图1的飞机的致动组件的示意图,所述致动组件用于风扇设备101中的一个。每个致动组件可以与安装在管道114中的升力风扇102、在管道的开口处的百叶式盖板104和/或在管道114的管道壁处的密封构件144可操作地相关联。风扇致动组件145可操作地耦接到风扇叶片组件131(“风扇转子”)并且包括风扇马达133和诸如驱动轴之类的联动装置,该联动装置被牢固地附接到风扇叶片组件并通过风扇马达的操作旋转。百叶致动组件146可操作地耦接到百叶式盖板104,并且驱动盖板的百叶138在打开位置、中间(过渡)位置和关闭位置之间移动。百叶致动组件包括致动器148(例如马达)和联动组件150,该联动组件150将动力从致动器传递到盖板的每个百叶138。密封致动组件152可操作地耦接到密封构件144。密封致动组件包括压力/真空源154以朝向由管道114限定的中心轴线向内推动密封构件144或远离该中心轴线向外拉动密封构件144。压力/真空源可以仅包括压力源、仅包括真空源或包括这两种类型的源。
控制器156被配置为控制和协调致动组件的操作。控制器控制风扇马达133的操作,例如其启动状态和速度。控制器还控制百叶致动器148的操作,以使百叶138在打开位置、中间位置和关闭位置之间移动。控制器进一步控制压力/真空源154的操作,以在处于关闭位置时密封百叶式盖板。
在本公开的其他地方描述了说明性致动组件的更多方面。例如,小节C描述了说明性百叶致动组件,而小节D描述了说明性的流体致动的密封组件,其用于与飞机的盖板一起使用。
B.用于在过渡期间降低边界层的说明性百叶式盖板
本小节描述了具有说明性风扇设备201、301和401的VTOL飞机200、300和400,每个风扇设备都包括百叶式盖板,该百叶式盖板被配置为,在垂直飞行模式和水平飞行模式之间过渡(即,从垂直到水平或从水平到垂直)时,相对于小节A的飞机100进一步降低边界层在管道中的升力风扇上方的高度;参见图7-12。边界层的这种进一步降低在过渡期间提供了空气动力学和机械优势,例如减少阻力、减少湍流和振动、改进飞行控制、降低百叶式盖板的百叶(以及相应的百叶致动组件)上的负载和/或类似优点。
图7示出了围绕风扇设备101截取的飞机100的机翼110的上部的更具示意性的图示(与图2相比)。风扇设备包括升力风扇102、管道114和上盖板136的百叶138。较慢移动的空气的边界层157由在管道114的进气口128处的百叶138上的气流产生,其中上盖板136处于关闭位置。指示了边界层在管道114的后缘附近的闭合位置高度158。
图8示出了如图7中的风扇设备101,不同之处在于在水平飞行和垂直飞行之间过渡期间上盖板136的百叶138处于如图3中的中间位置。边界层157现在具有降低的高度159。然而,针对百叶的中间位置进一步降低边界层高度在空气动力学和机械上是有利的。
图9-12图示了用于在飞行模式之间过渡期间进一步降低边界层高度的三种盖板配置。这三种盖板配置的特征可以单独地或以任何合适的组合用于升力风扇的上盖板和/或下盖板中。
图9和图10示出了风扇设备201,其包括升力风扇202、管道214和来自VTOL飞机200的机翼210的上盖板236的前后系列百叶238a-238d。上盖板236在图9中处于关闭位置而在图10中处于中间位置(与图7和图8相比)。与百叶138相比,百叶238a-238d相对于彼此具有不同的弦长260,这进一步将边界层257在管道214(图9)上方的关闭位置高度258降低至进一步降低的高度259(图10)。
每个百叶238a-238d的弦长260被定义为在百叶的前缘和后缘之间测量的百叶的最大弦长。弦长沿着该系列百叶238a-238d(并且沿着前后轴线208)从前向后依次并且逐渐增加。更具体地,百叶238a的弦长260比百叶238b更小,百叶238b的弦长比百叶238c更小,百叶238c的弦长比百叶238d更小。至少部分由于弦长的这种差异,因此沿着前后系列的百叶238a-238d位于更靠后的百叶比位于更靠近上盖板236的前部(上游)边缘的百叶从管道214往外突出得更远。在图10中,最前面的百叶238a在管道214外的突出距离262(可互换地称为延伸长度)与最后面的百叶238d的突出距离262相比较。过渡期间最后面的百叶238d的较大突出距离262允许它到达管道外更远的地方,以将受影响较小的空气从管道上方更远的地方引导到管道214中,从而进一步降低边界层高度。突出距离是从管道的上边缘或边界正交地测量的,如图10所示。
百叶的弦长和突出距离可以具有任何合适的关系,以在飞行模式之间过渡期间进一步降低边界层的高度。百叶式盖板的一个或多个后百叶可具有比该盖板的一个或多个前百叶更长的弦长和/或突出距离。术语“前百叶”和“后百叶”是相对于彼此定义的,其中盖板的(一个或多个)前百叶位于该盖板的每个后百叶的上游。例如,在图9和图10中,百叶238b相对于百叶238c和238d是前百叶,而百叶238c和238d相对于百叶238b是后百叶,并且百叶238b相对于百叶238a是后百叶。在百叶的中间位置的弦长和/或突出距离可以在盖板的百叶之间改变任意量,该改变有效地进一步降低在盖板的前百叶和后百叶之间的管道的边界层,例如增加至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、75%或100%等等。弦长和/或突出距离可以或可以不沿着盖板的前后系列的百叶连续增加。该增加可以是线性增加263,如图10所示,或者是非线性增加。如果是非线性的,则增加可能是对数的或指数的。线性增加可能是期望的,以平衡百叶对进一步降低百叶之间边界层高度所做的贡献。对数增加可能是期望的,以对朝向盖板的上游部分的进一步降低加权。指数增加可能是期望的,以对朝向盖板的下游部分的进一步降低加权。
图11示出了风扇设备301,其包括升力风扇302、管道314以及来自VTOL飞机300的机翼310的上盖板336的前后系列(沿轴线308)的百叶338a-338d。百叶338a-338d在飞行模式之间的过渡期间处于中间位置。具有进一步降低的高度359的边界层357存在于管道314上方。百叶338a-338d具有各自的突出距离362,所述突出距离362呈现从前向后的线性增加363。然而,与图9和图10的百叶238a-238d相比,百叶338a-338d均具有相同的弦长。相反,突出距离362的前后增加是通过改变百叶的枢转轴线364的位置(即,将每个相继的枢转轴线定位成沿着该系列百叶逐渐离百叶的前缘更远)而产生的。
图12示出了风扇设备401,其包括升力风扇402、管道414以及来自VTOL飞机400的机翼410的上盖板436的前后系列(沿轴线408)的百叶438a-438d。百叶438a-438d在飞行模式之间的过渡期间处于中间位置。具有进一步降低的高度459的边界层457存在于管道414上方。百叶438a-438d具有各自的突出距离462,所述突出距离462呈现从前向后的线性增加463。然而,如图11所示并且与图9和图10的百叶238a-238d相比,百叶438a-438d均具有相同的弦长。相反,突出距离462的前后增加是通过改变每个百叶438a-438d与管道414的顶部形成的角度465而产生的。可以通过将百叶438a-438d旋转通过不同的角度范围和/或在打开或关闭位置与中间位置之间以不同的角旋转速率旋转百叶438a-438d来实现不同的角度465。下面在小节C中描述了用于为一系列百叶实现不同角度范围和不同角旋转速率的说明性百叶致动组件。
C.用于旋转和平移百叶的说明性致动组件
先前提出的百叶致动机构具有百叶式盖板的铰接在固定铰链上的百叶。公共推杆在与相应固定铰链的铰链轴线间隔开的位置处可枢转地耦接到每个百叶的臂。推杆被纵向驱动以经由固定铰链旋转每个百叶,而百叶没有任何平移偏移。然而,这种致动机构具有一些缺点。例如,因为百叶没有平移,所以百叶在它们的整个旋转范围内都没有处于最佳位置。对于盖板的最前面的百叶和最后面的百叶来说尤其如此。最前面的百叶在过渡时依然离管道的前边缘(前入口唇缘)太远,当飞机以一定的前进速度悬停时,在前缘处气流往往会分离。而且,最后面的百叶可能依然太靠近管道的后边缘(后入口唇缘),当飞机正悬停时,最后面的百叶可以作为气流进入向后相邻的百叶式盖板的屏障。
本小节描述了VTOL飞机500,其具有用于包含在翼型结构516中的风扇设备501的说明性百叶致动组件546;参见图13-20。百叶致动组件利用可移动铰链上的百叶,而不是利用固定铰链上的百叶,使得致动组件既旋转又平移用于风扇设备的升力风扇502的百叶式盖板504的百叶538a-538f。
如下文进一步描述的,百叶致动组件546提供各种优点,包括以下的任何组合。百叶致动组件具有更大的机械优势,因为百叶的杠杆臂的有效角度永远不会太小。百叶致动组件为百叶式盖板的打开位置和中间位置提供了各个百叶的更优的平移和旋转定位。在管道的前缘和最前面的百叶之间发生较少的流动分离。在打开位置,相邻百叶式盖板的百叶之间产生较少的干扰。致动部件被保护在风扇设备的固定梁内。百叶致动组件的公共联动条沿着由一个或多个导向通道预定义的行进路径在梁中滑动,这减少了游隙并产生更硬的致动。
图13示出了飞机500的翼型结构516(例如机翼)的片段部分,其围绕风扇设备501截取并从百叶式盖板504上方观察,百叶式盖板504是上盖板536。在另一些示例中,本小节中描述的百叶式盖板可以作为风扇设备的下盖板位于管道的出气口处。盖板504包括框架566和可移动地耦接到该框架的六个百叶538a-538f,但是在盖板中可以使用任何合适数量的百叶。(盖板/百叶在图13中用虚线示出。)飞机具有前后轴线508,并且百叶538a-538f沿该轴线排列成一系列,其中每个百叶都与轴线508正交地拉长。为了说明,在这里示出六个百叶,但任何合适数量的百叶都可以用于百叶式盖板,例如2个、3个、4个或更多个百叶。
框架566具有在百叶538a-538f下方跨越管道514的一对梁567a、567b。每个梁567a、567b在梁的相对两端牢固地附接到(即,固定到)管道514并且在百叶538a-538f被致动时相对于管道514保持固定。每个梁567a、567b跨越平行于前后轴线508的管道514并且具有翼型形状(例如,大体如图2中的机翼110所示,不同之处在于前缘118位于梁的顶部)。如下文进一步描述的,梁容纳并基本上包围致动组件546的一部分。在另一些示例中,框架可以仅具有一个梁或三个或更多个梁。每个梁可互换地称为脊柱或支柱。
图14仅示出了风扇设备501的上部,其中升力风扇502安装在管道514中并以虚线描绘。百叶式盖板504位于管道的进气口528处。百叶538a-538f布置在打开位置。管道514、百叶式盖板504和框架566已经通过梁567b如图13中所示被剖开。
百叶538a-538f中的每一个包括轮叶568(可互换地称为襟翼)以及牢固地附接到该轮叶的一对托架569a、569b(参见图14中的百叶538c)。轮叶在百叶的关闭位置跨越管道514,具有翼型形状,并且形成百叶的主体。每个轮叶568可以完全保持在梁567a、567b外面。托架569a、569b将轮叶568连接到百叶致动组件546并延伸到相应的梁567a、567b中。在另一些示例中,与位于管道中的百叶式盖板附近的固定梁的数量相应,在每个百叶中可以存在更多或更少的托架。
百叶致动组件546包括致动器548以及一对匹配的联动组件550a、550b,这对联动组件基本上容纳在框架566的相应梁567a、567b中。联动组件彼此耦接并经由可旋转联轴器570耦接至致动器548。致动器548可在相反的旋转方向上驱动可旋转联轴器。齿轮箱可以将致动器548和可旋转联轴器570彼此机械连接。
每个联动组件550a、550b包括曲柄571、曲柄连杆572、联动条573(可互换地称为推杆)和六个百叶连杆574(每个百叶一个);参见图14-18。枢轴接头575将曲柄571可枢转地耦接到曲柄连杆572的第一端,将曲柄连杆572的第二端可枢转地耦接到联动条573,将联动条573可枢转地耦接到每个百叶的托架569a或569b,将每个百叶连杆574的第一端可枢转地耦接到梁567a或567b,并将每个百叶连杆574的第二端可枢转地耦接到用于百叶的相应托架569a或569b。枢轴接头575(其中任何一个或全部可以是铰链接头)在图14-18中由小圆圈/椭圆表示,但只有一小部分枢轴接头明确标有附图标记,以提高清晰度。
致动器548对可旋转联轴器570的旋转驱动两个曲柄571的旋转576(参见图14和图15)。这种旋转经由曲柄连杆572(参见图15)将力从每个曲柄571传递到相应的联动条573。该力驱动每个联动条573在相应梁567a、567b内部的纵向行进577,这进而产生每个百叶538a-538f的旋转和平移二者(比较图16-18)。每个曲柄571和相邻的曲柄连杆572形成各自的凸轮以驱动联动条573的纵向行进。凸轮具有大弧度以增加机械优势。在另一些示例中,凸轮可以由不同的机构(例如,千斤顶螺丝、正时皮带等)代替或补充。
图16示出了百叶式盖板504的处于关闭位置的百叶538a-538f。相邻的百叶对沿着它们的轮叶的前缘/后缘彼此接触,以在百叶之间的多个位置处形成防止气流通过盖板的密封。例如,百叶538b的轮叶具有与百叶538a的轮叶的后缘形成密封的前缘,并且具有与百叶538c的轮叶的前缘形成密封的后缘。
每个联动组件550a、550b在百叶式盖板504的关闭位置具有曲柄571的偏心配置。偏心配置在没有来自致动器548的主动协助的情况下将百叶式盖板维持在关闭位置(另请参见图14)。图16中的偏心配置可以通过顺时针旋转曲柄571(即与图17和图18中指示的(逆时针)旋转576相反)来达到。一旦百叶538a-538f处于它们的关闭位置,则曲柄的臂,尤其是将曲柄571连接到曲柄连杆572的枢轴接头575,就已经通过中心点。例如通过气流直接施加到百叶538a-538f的轮叶的任何打开力现在均推动曲柄571进一步顺时针旋转。然而,这种顺时针旋转被机械地阻止,这被动地将百叶式盖板504保持在关闭位置,直到致动器548主动驱动曲柄571的逆时针旋转。在另一些示例中,凸轮具有更复杂的几何构型,使得百叶式盖板的打开位置也被被动地维持而无需来自致动器的主动协助。
每个百叶538a-538f的旋转速率由用于该百叶的相应百叶连杆574(每个联动组件550a、550b中的一个)的长度和取向确定。在所描绘的实施例中,百叶538a-538f被配置为以不同的角速率旋转,其中旋转速率沿着这系列百叶538a-538f从前向后逐渐增加。这种配置是通过使用不同长度和/或不同取向的百叶连杆574来实现的。该配置允许百叶在中间(过渡)位置具有彼此不同的取向(参见图17;另请参见图12和小节B),和/或在打开位置呈扇形散开(参见图18),以便在垂直飞行期间更高效地将空气引导到管道中。
图19示出了以孤立方式截取的梁567b的更详细的截面侧视图,并且图20示出了基本上容纳联动组件550b的梁567b的截面图(另请参见图16)。每个梁567a、567b限定狭槽578a或578b,狭槽578a或578b基本上平行于梁的纵向轴线579是细长的(另请参见图13)。狭槽的尺寸被设定成允许联动组件550a或550b容纳在对应的梁567a或567b内侧并基本上被其包围。例如,每个联动组件550a或550b的曲柄571、曲柄连杆572、联动条573和百叶连杆574均基本上容纳在相应的梁内侧。当百叶538a-538f被致动时,每个联动条573沿着对应梁内侧的狭槽578a或578b(和纵向轴线579)行进。
每个狭槽578a、578b在顶部开口(参见图13、图14和图20)。使用百叶连杆574和托架569a、569b将百叶538a-538f分离地耦接到梁567a、567b并分离地耦接到容纳在所述梁中的联动条573,百叶连杆574和托架569a、569b中的每一个都通过狭槽578a或578b的开口顶部从梁567a或567b延伸出来(另请参见图16-18)。
每个狭槽578a、578b包括由该狭槽的相对侧壁限定的一对前导向通道580和一对后导向通道581(参见图19和图20;仅一个后导向通道581是可见的)。联动条573包括和/或附接到在前导向通道580和后导向通道581中纵向滑动的低摩擦的向前滑块元件582和向后滑块元件583。这种配置提供了联动条573在梁中沿着预定行进路径的平滑、机械高效的行进。前导向通道580和后导向通道581沿着非平行轴线被拉长,这使得预定行进路径弯曲而不是呈直线。弯曲的行进路径可以有利于允许联动条遵循管道顶部的弯曲轮廓。在另一些示例中,可以存在更少的导向通道,例如仅形成在每个狭槽的一个侧壁中,和/或用(更长的)单个导向通道代替每个对应的前后对导向通道,等等。因此,每个导向通道可以是直线形的,如图19所描绘的,或者可以沿着其长轴弯曲。
D.说明性的流体致动的密封组件和方法
飞机上活动盖板(例如,管道中的升力风扇的百叶式盖板)的外周边缘需要有效的密封。(百叶之间的密封问题要少得多,并且可以通过沿百叶的前缘或后缘延伸的柔性法兰来实现。)在没有这样的外周密封的情况下,在盖板关闭的情况下向前飞行期间,盖板的外周可能会出现泄漏气流。例如,通过嵌入机翼的升力风扇,这种泄漏气流通过管道,从机翼的较高压底侧到较低压顶侧,导致空气动力损失。用于管道的百叶式盖板当被放置在关闭位置时在管道的开口处接触空气动力学临界的凸面。凸面的平滑轮廓中的用以能够更好地密封盖板的任何梯级或偏差都可以导致分离的气流,并因此在过渡飞行和/或悬停期间打开盖板时导致性能损失。当悬停时,凸面上方会出现非常大的气流,从而导致凸面上的压力(吸力)较低。如果使部分凸面可变形以改善密封,则这种吸力会劣化凸面的空气动力学性能。如果改为使用标准橡胶垫圈,则垫圈需要大量物理压力来压缩垫圈并确保紧密密封。因此,用于标准橡胶垫圈的致动机构太重而不适用于VTOL飞机。VTOL飞机的百叶式盖板需要一种新的密封系统。
本小节描述了飞机600和700,每个飞机具有用于定位在管道或腔室的开口处的盖板的说明性流体致动的密封系统,以及在飞机中形成密封的说明性方法800;参见图21-27。该密封系统能够对管道的入口唇缘周围的百叶式盖板进行高效且轻便的密封。
图21示出了飞机600的翼型结构616。该翼型结构包括具有开口628的腔室684。可枢转的盖板685位于该开口处,并且可在用实线描绘的关闭位置和以虚影示出的打开位置之间移动。
密封构件644在腔室壁686和开口628处附接到腔室684。密封构件644如下所述针对飞机700被致动,以与盖板685的边缘形成密封,可选地形成周向密封。
图22示出了飞机700的翼型结构716。该翼型结构包含风扇设备701。该风扇设备包括管道714,管道714包含升力风扇702并限定进气口728。包括百叶738的百叶式盖板704位于该开口处,并且可在打开位置和关闭位置之间移动。
密封构件744在其管道壁726处附接到管道714。密封构件可以是嵌入管道壁的一区域中的薄橡胶膜,在该区域中处于关闭位置的百叶否则将以其他方式与管道壁本身接触。密封构件744如下所述被致动以与百叶式盖板704的一个或多个百叶738的边缘形成密封。密封构件由柔性/可变形材料形成,所述柔性/可变形材料诸如可弹性变形材料(例如,天然橡胶、合成橡胶(包括弹性体)或其组合)。密封构件在管道的开口处形成密封以及空气动力学表面的一部分。
图23示出了具有处于关闭位置的百叶式盖板704的风扇设备701的俯视图,并且图24示出了移除了该百叶式盖板和升力风扇702的相同视图。密封构件744定位在进气口728的唇缘787处并且限定进气口的至少一部分。密封构件可以围绕由管道714限定的中心轴线788延伸超过一半或基本上完全延伸,等等。
图25示出了穿过管道714截取的风扇设备701的片段横截面图,其中百叶式盖板处于打开位置(例如,当飞机正悬停时),并且因此在此处不可见(另请参见图22和图23)。升力风扇正驱动气流789通过管道。包括压力/真空源754的密封致动组件752经由集气室790向密封构件744施加吸力780,以抵消由气流789产生的吸力,否则气流789会使密封构件744变形为空气动力学较低(less aerodynamic)的形状。密封构件744上的吸力780可以大于由气流789产生的吸力。压力/真空源可操作地连接到控制器756,并且经由导管747和气动配件703与集气室790流体连通。压力/真空源754可以具有可逆的用以施加吸力或(正)压力的用于流体的单个泵(例如,空气泵)或用于施加吸力和压力的分开的泵。在另一些示例中,压力/真空源可以是机械致动的气压缸,或连接到飞机的另一个或多个压力/真空源的阀(例如涡轮)。
集气室790由管道714和密封构件744共同形成。管道在管道壁726中限定了凹槽791,例如环形凹槽,并且密封构件744在该凹槽上方附接到管道。密封构件在由管道壁沿着凹槽791的相对边缘形成的一对凹口705a、705b处结合到管道壁726,使得密封构件覆盖凹槽791的开口侧以完成集气室。密封构件744被构造为具有彼此相对的外表面792和内表面793的膜,其中外表面更靠近管道的中心轴线788(另请参见图24)。外表面与管道壁726齐平以避免任何会改变沿着管道壁的气流的偏移。内表面提供集气室790的壁794。内表面的一部分可以结合到由每个凹口705a、705b形成的肩部707,并且密封构件744的边缘可以结合到每个凹口705a、705b的壁709。每个凹口705a、705b的深度与密封构件744的厚度相匹配。
集气室790包含多孔材料795(其可互换地称为多孔插入件)。多孔插入件可以是单件、沿集气室布置的一系列件并且每件具有与集气室的横截面形状匹配的横截面形状、或丸粒/颗粒,等等。
多孔材料795具有足够的渗透性以允许流体流动通过在集气室的端口796与密封构件744的壁794之间的多孔材料,从而利用流体压力推动密封构件或利用流体吸力拉动密封构件。集气室790基本上由多孔材料795填充,这在对集气室施加吸力时有利地限制了密封构件744朝向集气室的移动。在飞机悬停期间,密封构件744在吸力作用下被推靠在多孔材料上,这将密封构件744保持在相对于相邻管道壁726的空气动力学形状。多孔材料还确保沿其长度向密封构件744均匀地施加吸力。
任何合适的流体可用于通过压力/真空源754施加压力和吸力。流体可以是气态的(例如,空气、氮气、二氧化碳等)或液体(例如,油或水)。因此,密封致动组件752可以是气动的或液压的。
图26示出了与图25一样的风扇设备701的另一个片段横截面图,不同之处在于百叶式盖板704处于关闭位置,该片段横截面图是在飞机700向前飞行期间截取的。密封致动组件752通过对集气室790和密封构件744施加流体压力797而对集气室790加压。流体压力迫使密封构件744离开凹槽791并推靠在百叶式盖板704的一个或多个百叶738的边缘798上。密封构件744的可变形性允许它符合百叶738的局部轮廓,从而在界面处形成不透流体的密封。在一些示例中,当集气室被加压时,可以在多孔材料795和密封构件744之间形成间隙711。
图27是描绘在飞机中形成密封的说明性方法800的步骤的流程图,并且可能未叙述该方法的所有步骤。流程图中列出的步骤可以使用本公开的任何飞机、系统、设备和装置以任何合适的顺序和组合(包括同时)来执行。该方法可以省略任何步骤。
在步骤810,打开管道(或腔室)的盖板。管道(或腔室)可以包括在飞机的翼型结构(例如,机翼)中,并且可以位于管道(或腔室)的开口(进气口或出气口)处。盖板可以是也可以不是包括多个百叶的百叶式盖板。盖板可以部分打开到中间(过渡)位置和/或完全打开到打开位置,以允许气流进入管道(或腔室)。
在步骤812,操作安装在管道中的升力风扇。升力风扇可以在飞机的垂直飞行模式期间运行。可以在步骤810之前或之后启动升力风扇,这取决于飞行阶段。
在步骤814,盖板关闭(即,移动到关闭位置)。盖板可以使用任何合适的致动组件关闭。例如,可以通过将盖板的多个百叶中的每个百叶移动到关闭位置来关闭盖板,以基本上阻挡经由开口进入或离开管道或腔室的气流。
在步骤816,集气室被加压以将密封构件推靠在盖板的边缘上。集气室可由管道(或腔室)的(一个或多个)壁以及密封构件共同形成。步骤816可以在盖板和密封构件之间形成基本上周向的密封,以更完全地阻挡进入或离开管道或腔室的开口的气流。在一些示例中,密封可以形成在密封构件和盖板的多个百叶中的每个百叶的边缘之间。
在步骤818,飞机向前飞行(在水平飞行模式中)。飞机可以在盖板关闭和密封的情况下向前飞行,而进出管道(或腔室)的气流被密封构件和盖板之间的密封约束或阻止。
在步骤820,对集气室施加吸力。在施加吸力的情况下,密封构件在盖板打开时(例如在步骤810)维持其空气动力学形状和位置。步骤820可以在步骤810之前、期间或之后执行。
E.控制气流的说明性方法
本节描述了控制进入升力风扇的气流的说明性方法900的步骤;参见图28。上面描述的飞机、风扇和/或风扇盖板的各方面可以在下面描述的方法步骤中使用。在适当的情况下,可参考可用于实施每个步骤的部件和系统。这些参考是为了说明,并不旨在限制实施该方法的任何特定步骤的可能方式。
图28是说明在说明性方法中执行的步骤的流程图,并且可能不会叙述该方法的完整过程或所有步骤。尽管方法900的各个步骤在下面被描述并在图28中描绘,但是这些步骤不必全部被执行,并且在一些情况下可以同时执行或者以不同于所示顺序的顺序执行。
在步骤910,该方法包括使用在升力风扇上方延伸的多个百叶。升力风扇可以安装在翼型(例如,VTOL飞机的机翼)中的管道中。百叶可以一起包括风扇盖板,并且可以通过致动系统可操作地链接。百叶可以定位在管道的进气口处。每个百叶可以跨越进气口,并且可以具有被配置为将气流交替地引导到进气口上方或进入进气口的翼型形状。
可以致动百叶以改变进入风扇管道的空气体积。百叶可以由飞机的飞行控制系统控制作为飞行阶段的一部分,例如起飞和着陆、爬升和下降、和/或巡航和机动。如图28所示,方法900的每个步骤912-920都可以根据飞行阶段和/或作为飞行阶段的一部分来执行。
步骤912可以在起飞和/或悬停期间执行,并且包括将百叶维持在打开位置。在打开位置,百叶可被配置为将来自管道上方的空气通过进气口引导到管道中。百叶的远侧部分可以在管道和周围的翼型表面上方延伸,并且每个百叶可以以不同的角度延伸,以便从大范围的角度夹带空气。百叶的角度可以从管道的前部(前)端到管道的后部(后)端变化,并且在一些示例中可以线性变化大约三十度或更多。纵向中央百叶可以近似垂直,而前百叶旋转打开至低于垂直位置,并且后百叶旋转超过垂直位置。
步骤914可以在从悬停过渡到水平飞行期间执行,并且包括将百叶从打开位置移动到关闭位置。当飞机在垂直飞行(悬停)和水平飞行之间过渡时,水平加速度以及风扇的垂直吸力会产生进入气流,并且管道处进入气流的角度会改变。百叶可以旋转以匹配进入气流的变化角度并有效地转动空气以便维持气流进入升力风扇。
百叶可以旋转,使得随着进入气流的变化,每个百叶对进入气流保持近似为零的迎角,或者至少使得维持正负10度之间的迎角。
百叶可以旋转经过有限的角度范围,从打开位置中的经选择以最大化空气夹带的取向到关闭位置中的近水平取向。每个百叶可以旋转经过不同的角度范围,并且可以不同的角速率旋转。在本示例中,角度范围可以在大约70度和110度之间。在一些示例中,角度范围可以在大约50度和130度之间。
百叶可以以恒定速率从打开位置旋转到关闭位置,可以分阶段旋转,和/或可以以与期望的飞行控制一致的任何方式旋转。例如,飞机可以直接从垂直飞行模式过渡到水平飞行模式,或者飞机可以在过渡模式下长时间运行。
步骤916可以在水平或翼载飞行期间执行,并且包括将百叶维持在关闭位置。在飞行中,升力风扇可以关闭,并且进入气流可以仅由水平加速度产生。在关闭位置,百叶可以被配置为将进入气流引导到翼型表面上方并且阻挡来自管道的进气口的进入气流。百叶可以放置为与翼型表面大致齐平,并且基本上覆盖管道的进气口。
步骤918可以在从水平飞行过渡到悬停期间执行,并且包括将百叶从关闭位置移动到打开位置。当飞机在水平飞行和悬停之间过渡时,风扇的垂直吸力以及水平加速度会产生进入气流,并且管道处进入气流的角度会发生变化。百叶的取向可以改变,以允许空气进入进气口以供应升力风扇,并匹配进入气流的变化角度。
步骤920可以在悬停和/或着陆期间执行,并且包括将百叶维持在打开位置。百叶的打开位置可以与起飞期间在步骤912中同样的方式维持。可以重复方法900,和/或在飞机运行期间根据需要执行步骤912-920中的任何一个,以有效地控制进入升力风扇的气流。
F.说明性飞机和相关方法
本文公开的示例可以在说明性飞机1000(参见图29)(例如本文公开的任何VTOL飞机)以及说明性飞机制造和服务方法1100(参见图30)的上下文中进行描述。方法1100包括多个过程、时期或阶段。在预生产期间,方法1100可以包括飞机1000的规格和设计阶段1104以及材料采购阶段1106。在生产期间,可以发生飞机1000的部件和子组件制造阶段1108和系统集成阶段1110。此后,飞机1000可以通过认证和交付阶段1112以进入服役阶段1114。在服务(例如,由运营商进行)期间,飞机1000可以被安排用于日常维护和服务阶段1116(也可以包括飞机1000的一个或多个系统的改造、重新配置、翻新等)。虽然本文描述的示例通常涉及飞机1000的服役阶段1114期间的操作使用,但它们可以在方法1100的其他时期实践。
方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如,客户)执行或实施。就本描述而言,系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商;第三方可包括但不限于任何数量的销售商、分包商和供应商;运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图29所示,通过说明性方法1100制造的飞机1000可以包括具有多个系统1004和内部1006的框架1002。多个系统1004的示例包括推进系统1008、电气系统1010、液压系统1012、环境系统1014和飞行控制系统1016中的一个或多个。每个系统可以包括各种子系统,例如控制器、处理器、致动器、效应器、马达、发电机等,这取决于所涉及的功能。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出的是航空航天示例,但本文公开的原理可以应用于其他行业,例如汽车行业、铁路运输行业和航海工程行业。因此,除了飞机1000之外,本文公开的原理可适用于其他交通工具,例如陆地交通工具、海上交通工具等。
在飞机制造和服务方法1100的任何一个或多个时期期间可以采用本文所示或描述的设备和方法。例如,对应于部件和子组件制造阶段1108的部件或子组件可以以与在服役阶段1114期间飞机1000运行时生产的部件或子组件类似的方式制作或制造。而且,可以在制造阶段1108和系统集成阶段1110期间利用设备、方法或其组合的一个或多个示例,例如,通过基本上加速飞机1000的组装或降低其成本。类似地,例如但不进行限制,可以利用设备或方法实现的一个或多个示例或其组合,同时飞机1000处于服役阶段1114和/或在维护和服务阶段1116期间。
说明性组合和附加示例
本节描述了本公开的系统、设备和方法的附加方面和特征,它们作为一系列段落呈现而不进行限制,为了清楚和效率,可以按字母数字指定其中的一些或全部。这些段落中的每一个都可以以任何合适的方式与一个或多个其他段落和/或来自本申请其他地方的公开内容组合。下面的一些段落明确引用并进一步限制了其他段落,提供了一些合适组合的示例,但不限于此。
A1.一种风扇设备,包括:(i)具有开口的管道;(ii)安装在所述管道内的升力风扇;以及(iii)定位在所述开口处的一系列百叶,每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动,所述百叶沿前后轴彼此偏移;并且其中该系列百叶包括前百叶和后百叶,并且其中所述后百叶的弦长大于所述前百叶的弦长。
A2.根据段落A1所述的风扇设备,其中所述百叶的弦长沿着该系列百叶从前向后依次增加。
A3.根据段落A2所述的风扇设备,其中所述百叶的所述弦长沿着该系列百叶从前向后基本上线性地增加。
A4.根据段落A1至A3中任一段所述的风扇设备,其中在所述百叶中,所述百叶的弦长变化至少10%、25%或50%。
A5.根据段落A1至A4中任一段所述的风扇设备,其中所述百叶定位在所述管道的进气口处。
A6.一种飞机,包括:根据段落A1至A5中任一项所述的风扇设备;以及包含所述风扇设备的翼型结构;其中当所述飞机在水平飞行模式和垂直飞行模式之间过渡时,该系列百叶中的每个百叶被配置为在所述打开位置和所述关闭位置之间移动。
A7.根据段落A1至A6中任一段所述的风扇设备或飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限制。
B1.一种飞机,包括:(i)翼型结构,其包括具有开口的管道;(ii)安装在所述管道内的升力风扇;以及(iii)定位在所述开口处的一系列百叶,每个百叶被配置为当所述飞机在水平飞行模式和垂直飞行模式之间过渡时经由中间位置在打开位置和关闭位置之间移动,所述百叶沿前后轴线彼此偏移;其中所述百叶包括前百叶和后百叶,并且其中,在所述中间位置,所述后百叶比所述前百叶从所述管道往外突出得更远。
B2.根据段落B1所述的飞机,其中处于所述中间位置的每个百叶从所述管道往外突出一突出距离,并且其中所述百叶的所述突出距离沿着该系列百叶从前向后逐渐增加。
B3.根据段落B2所述的飞机,其中处于所述中间位置的所述百叶的所述突出距离沿着该系列百叶从前向后基本上线性地增加。
B4.根据段落B1至B3中任一段所述的飞机,其中处于所述中间位置的所述百叶的突出距离在所述百叶之间变化至少10%、25%或50%。
B5.根据段落B1至B4中任一段所述的飞机,其中所述百叶定位在所述管道的进气口处。
B6.根据段落B1至B5中任一段所述的飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限制。
C1.一种在飞机的水平飞行模式和垂直飞行模式之间的过渡阶段期间相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构控制气流的方法,该方法包括:(i)使位于所述管道的开口处的一系列百叶中的每个百叶在打开或关闭位置与中间位置之间移动;(ii)其中,在所述中间位置,该系列的后百叶比该系列的前百叶从所述管道往外突出得更远。
C2.根据段落C1所述的方法,其中移动每个百叶包括使位于所述管道的进气口处的一系列百叶移动。
C3.根据段落C1或C2所述的方法,其中移动每个百叶包括移动具有比该系列的前百叶更大的弦长的该系列的后百叶。
C4.根据段落C3所述的方法,其中移动每个百叶包括移动具有沿着一系列百叶从前向后依次增加的弦长的该系列百叶。
C5.根据段落C3或C4所述的方法,其中移动后百叶包括移动弦长比前百叶的弦长大至少10%、25%、50%或100%的后百叶。
C6.根据段落C1至C5中任一段所述的方法,还包括在移动每个百叶之前使所述飞机向前飞行。
C7.根据段落C1至C6中任一段所述的方法,还包括在移动每个百叶之后使所述飞机向前飞行。
C8.根据段落C1至C7中任一段所述的方法,还包括在移动每个百叶之后使所述飞机垂直着陆。
C9.根据段落C1至C8中任一段所述的方法,还包括在移动每个百叶之前使所述飞机垂直起飞。
C10.根据段落C1所述的方法,其中移动每个百叶包括平移和旋转地移动所述百叶中的一个或多个。
C11.根据段落C1至C10中任一段所述的方法,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
D1.一种风扇设备,包括:(i)翼型结构,其包括具有管道开口的管道;(ii)安装在所述管道内的升力风扇;以及(iii)位于管道开口处的多个百叶,每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动,其中所述关闭位置从所述打开位置旋转地偏移和平移地偏移。
D2.根据段落D1所述的风扇设备,还包括固定到并跨越所述管道的梁,其中每个百叶使用相应的百叶连杆耦接至所述梁,所述百叶连杆可枢转地耦接到在所述百叶连杆的第一端处的所述梁并且可枢转地耦接到在所述百叶连杆的第二端处的所述百叶。
D3.根据段落D1或D2所述的风扇设备,其中所述梁具有翼型形状。
D4.根据段落D2或D3所述的风扇设备,还包括可枢转地耦接到所述百叶中的每一个的联动条,其中所述梁限定了导向通道,并且其中当每个百叶在打开位置和关闭位置之间移动时,所述联动条沿着所述导向通道滑动。
D5.根据段落D4所述的风扇设备,其中当所述多个百叶在打开位置和关闭位置之间移动时,所述联动条在所述梁内部滑动。
D6.根据段落D1至D5中任一段所述的风扇设备,还包括可枢转地耦接到所述百叶中的每一个的联动条以及被配置为驱动所述联动条的行进以在所述打开位置和所述关闭位置之间移动所述多个百叶的致动器,其中所述致动器通过由所述致动器旋转的曲柄耦接到所述联动条。
D7.根据段落D6所述的风扇设备,其中所述曲柄使用曲柄连杆耦接到所述联动条,所述曲柄连杆可枢转地耦接到在所述曲柄连杆的第一端处的所述曲柄并且可枢转地耦接到在所述曲柄连杆的第二端处的所述联动条。
D8.根据段落D1至D7中任一段所述的风扇设备,还包括致动组件,其被配置为在打开位置和关闭位置之间驱动每个百叶,其中所述致动组件包括致动器(例如马达)和将所述致动器耦接到每个百叶的联动组件,并且其中所述联动组件被配置为在没有来自所述致动器的主动协助的情况下将所述百叶维持在所述关闭位置。
D9.一种飞机,包括:根据段落D1至D8中任一项所述的风扇设备;以及包含所述风扇设备的翼型结构;其中每个百叶被配置为当所述飞机在垂直飞行模式和水平飞行模式之间过渡时在所述打开位置和所述关闭位置之间移动。
D10.根据段落D1至D9中任一段所述的风扇设备或飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
E1.一种飞机,包括:(i)翼型结构,其包括具有管道开口的管道;(ii)安装在管道内的升力风扇;(iii)固定到并跨越所述管道的梁;(iv)基本上由所述梁包围的联动条;(v)定位在所述管道开口处的多个百叶,并且每个百叶耦接到所述联动条;以及(vi)致动器,其被配置为驱动所述联动条在所述梁中的纵向行进,使得当所述飞机从垂直飞行模式过渡到水平飞行模式时,每个百叶在打开位置和关闭位置之间移动
E2.根据段落E1所述的飞机,其中所述致动器通过由所述致动器旋转的曲柄耦接到所述联动条。
E3.根据段落E2所述的飞机,其中所述曲柄使用曲柄连杆耦接到所述联动条,所述曲柄连杆可枢转地耦接到在所述曲柄连杆的第一端处的所述曲柄并且可枢转地耦接到在所述曲柄连杆的第二端处的所述联动条。
E4.根据段落E1至E3中任一段所述的飞机,其中每个百叶使用相应的百叶连杆耦接至所述梁,所述相应的百叶连杆在所述相应的百叶连杆的相对两端处具有枢转接头。
E5.根据段落E1至E4中任一段所述的飞机,其中每个百叶可枢转地耦接到所述联动条。
E6.根据段落E1至E5中任一段所述的飞机,其中所述梁具有翼型形状。
E7.根据段落E1至E6中任一段所述的飞机,其中所述梁限定内部导向通道,并且其中所述联动条包括或附接到滑块元件,当所述联动条由所述致动器纵向驱动时,所述滑块元件沿着所述内部导向通道滑动。
E8.根据段落E1至E7中任何一段所述的飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
F1.一种相对于包含安装在管道中的升力风扇的翼型结构控制气流的方法,该方法包括:使位于所述管道的开口处的多个百叶中的每个百叶在打开位置和关闭位置之间移动,所述关闭位置从所述打开位置旋转地偏移和平移地偏移。
F2.根据段落F1所述的方法,其中在包括所述翼型结构的飞机的垂直飞行模式和水平飞行模式之间的过渡阶段期间执行移动。
F3.根据段落F1或F2所述的方法,其中每个百叶可枢转地耦接到联动条,并且其中移动包括驱动所述联动条在固定到并跨越所述管道的梁内部的纵向运动。
F4.根据段落F3所述的方法,其中所述梁限定位于所述梁内部的导向通道,并且其中驱动包括沿着所述导向通道滑动所述联动条。
F5.根据段落F1至F4中任一段所述的方法,其中梁被固定到并跨越所述管道,其中每个百叶经由相应的百叶连杆连接至所述梁,所述百叶连杆在所述百叶连杆的相对两端处具有枢转接头,并且其中移动包括相对于所述梁旋转每个相应的百叶连杆。
F6.根据段落F5所述的方法,其中每个百叶可枢转地耦接到联动条,并且其中旋转每个相应的百叶连杆包括随着所述联动条沿着所述梁行进,相对于所述梁和所述联动条旋转所述相应的百叶连杆。
F7.根据段落F1至F6中任一段所述的方法,其中每个百叶可枢转地耦接至相同的联动条,并且其中移动包括操作致动器,所述致动器使用曲柄连杆旋转连接至所述联动条的曲柄。
F8.根据段落F1至F7中任一段所述的方法,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
G1.一种风扇设备,包括:(i)具有管道开口的管道;(ii)密封构件(可选地为弹性/柔性密封构件),其在所述管道开口处附接到所述管道并形成集气室(可选地为可膨胀集气室)的壁;(iii)安装在所述管道中的风扇;(iv)定位在所述管道开口处的多个百叶,每个百叶具有打开位置和关闭位置;以及(v)压力源,其被配置为对所述集气室加压,使得所述密封构件被推靠在处于所述关闭位置的所述百叶中的一个或多个的边缘上。
G2.根据段落G1所述的风扇设备,其中所述密封构件由(天然和/或合成)橡胶构成。
G3.根据段落G1或G2所述的风扇设备,其中所述集气室包含多孔材料,并且其中当所述压力源不对所述集气室加压时,所述多孔材料基本上充满所述集气室。
G4.根据段落G1至G3中任一段所述的风扇设备,其中所述风扇设备包括真空源,所述真空源被配置为当每个百叶都处于所述打开位置时将吸力施加到所述集气室。
G5.根据段落G1至G4中任一段所述的风扇设备,其中所述密封构件围绕所述管道的中心轴线延伸超过一半。
G6.根据段落G1至G5中任一段所述的风扇设备,还包括被配置为打开和关闭所述百叶的百叶致动组件和被配置为协调所述百叶致动组件的操作与所述压力源的操作的控制器。
G7.根据段落G1至G6中任一段所述的风扇设备,其中所述管道具有与所述密封构件相邻的管道壁,并且其中所述密封构件的与所述集气室的所述壁相对的表面与所述管道壁齐平。
G8.根据段落G1至G7中任一段所述的风扇设备,其中所述管道包括在飞机的翼型结构中。
G9.根据段落G1至G8中任一段所述的风扇设备,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
H1.一种飞机,包括:(i)翼型结构,其包括具有开口的管道或腔室;(ii)定位在所述开口处并具有打开位置和关闭位置的盖板;(iii)密封构件,其位于所述开口的唇缘处并形成集气室(可选地为可膨胀集气室)的壁;以及(iv)压力源,所述压力源被配置为对所述集气室加压,使得所述密封构件被推靠在处于所述关闭位置的所述盖板的边缘上。
H2.根据段落H1所述的飞机,其中所述翼型结构是所述飞机的机翼,并且其中所述管道或腔室是管道,其还包括安装在所述管道中的升力风扇。
H3.根据段落H1或H2所述的飞机,其中所述盖板包括多个百叶。
H4.根据段落H1至H3中任一段所述的飞机,其中所述密封构件由橡胶构成。
H5.根据段落H1至H4中任一段所述的飞机,其中所述集气室包含多孔材料。
H6.根据段落H1至H5中任一段所述的飞机,其中所述飞机包括真空源,所述真空源被配置为当所述盖板处于所述打开位置时向所述集气室施加吸力。
H7.根据段落H6所述的飞机,其中所述压力源包括用于流体的泵。
H8.根据段落H1至H7中任一段所述的飞机,其中所述密封构件围绕所述管道或腔室的所述开口延伸超过一半。
H9.根据段落H1至H8中任一段所述的飞机,还包括控制器,所述控制器被配置为协调(a)致动组件的用以打开和关闭所述盖板的操作与(b)所述压力源(和/或所述真空源)的操作。
H10.根据段落H1至H9中任一段所述的飞机,其中所述管道或腔室具有与所述密封构件相邻的管道壁或腔室壁,其中所述密封构件具有与所述集气室的所述壁相对的表面,并且其中所述密封构件的所述表面与所述管道壁或所述腔室壁齐平。
H11.根据段落H1至H10中任一段所述的飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
I1.一种飞机,包括:(i)翼型结构,其包括具有管道开口的管道;(ii)密封构件,其位于所述管道开口的唇缘处并形成集气室(可选地为可膨胀集气室)的壁;(iii)安装在所述管道内的升力风扇;(iv)定位在所述管道开口处的多个百叶,每个百叶被配置为当所述飞机在垂直飞行模式和水平飞行模式之间过渡时在打开位置和关闭位置之间移动;以及(v)压力源,其被配置为对所述集气室加压,使得所述密封构件被推靠在处于所述关闭位置的所述百叶中的一个或多个的边缘上。
I2.根据段落I1所述的飞机,其中所述飞机包括真空源,所述真空源被配置为当所述多个百叶处于所述打开位置时向所述集气室施加吸力。
I3.根据段落I2所述的飞机,其中所述集气室包含多孔材料,并且其中所述密封构件被配置为当所述真空源向所述集气室施加吸力时被推靠在所述多孔材料上。
I4.根据段落I1至I3中任一段所述的飞机,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
J1.一种在飞机中形成密封的方法,该方法包括:(i)关闭在所述飞机的管道或腔室的开口处的盖板,以将所述盖板的边缘定位成邻近形成集气室(可选地为可膨胀集气室)的壁的密封构件;以及(ii)对所述集气室加压以将所述密封构件推靠在所述盖板的所述边缘上。
J2.根据段落J1所述的方法,其中所述开口是管道开口,其中所述盖板包括多个百叶,其中关闭盖板包括将所述百叶中的每一个移动到关闭位置,使得所述百叶中的一个或多个的边缘邻近所述密封构件,并且其中对所述集气室加压将所述密封构件推靠在所述一个或多个百叶的所述边缘上。
J3.根据段落J2所述的方法,还包括在关闭之前操作安装在所述管道中的升力风扇。
J4.根据段落J3所述的方法,还包括在操作所述升力风扇的同时向所述集气室施加吸力。
J5.根据段落J1至J4中任一段所述的方法,其中所述集气室包含多孔材料,并且其中施加吸力将所述密封构件推靠在所述多孔材料上。
J6.根据段落J1至J5中任一段所述的方法,其中加压包括在所述盖板和所述密封构件之间形成密封,并且其中所述密封围绕所述管道或腔室的所述开口延伸超过一半(例如基本上完全延伸)。
J7.根据段落J1至J6中任一段所述的方法,还包括本节的任何(一个或多个)其他段落的任何(一种或多种)限定。
优势、特征和好处
本文描述的风扇设备、具有不同弦长和/或突出距离的百叶式盖板、用于百叶式盖板的致动组件、用于管道/腔室的可密封盖板以及对应的飞机和相关方法的不同示例提供了超过已知方案的若干优点。例如,本文描述的包括在中间位置具有不同弦长和/或不同突出距离的百叶的百叶式盖板的说明性示例在水平飞行模式和垂直飞行模式之间过渡时降低了边界层在翼型结构上方的高度,以用于更平滑和更高效的过渡。本文描述的百叶致动组件的说明性示例通过百叶的旋转和平移来移动具有改进的机械优势和更优的定位的百叶式盖板的百叶。本文描述的密封组件的说明性示例通过密封构件的流体驱动的致动来提供盖板(例如,风扇设备的百叶式盖板)的密封,这提供了具有更少移动零件和/或更可靠的密封的更轻的致动机构。
此外,除了其他益处之外,本文描述的说明性示例向风扇设备的升力风扇提供低湍流气流。
此外,除了其他益处之外,本文描述的说明性示例在VTOL飞机的飞行模式之间过渡期间提高升力并减少阻力和振动。
此外,除了其他益处之外,本文所述的说明性示例在风扇设备的固定梁内部容纳用于百叶致动的联动组件,这保护了联动组件并使风扇设备更具空气动力学特性。
没有已知的系统或设备可以执行这些功能,尤其是在飞行条件下。因此,本文描述的说明性示例对于VTOL飞机的翼型嵌入式升力风扇特别有用。然而,并非本文描述的所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
结论
上面阐述的公开内容可以包括具有独立效用的多个不同示例。尽管已经以其(一个或多个)优选形式公开了这些中的每一个,但是在本文公开和说明的其具体示例不应被认为是限制性的,因为许多变化是可能的。就本公开内容中使用的章节标题而言,此类标题仅用于组织目的。本公开的主题包括本文公开的各种元素、特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。以下权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。在要求本申请或相关申请的优先权的申请中可以要求特征、功能、元素和/或特性的其他组合和子组合。这样的权利要求,无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同,也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种风扇设备(201),包括:
具有开口(128、130)的管道(214);
安装在所述管道(214)中的升力风扇(202);和
定位在所述开口(128、130)处的一系列百叶(238a-238d),并且每个百叶被配置为在打开位置和关闭位置之间移动,所述百叶(238a-238d)沿前后轴线(208)彼此偏移;并且
其中所述一系列百叶(238a-238d)包括前百叶和后百叶,并且其中所述后百叶的弦长(260)大于所述前百叶的弦长(260)。
2.根据权利要求1所述的风扇设备(201),其中所述百叶(238a-238d)的弦长(260)沿着所述一系列百叶(238a-238d)从前向后依次增加。
3.根据权利要求2所述的风扇设备(201),其中所述百叶(238a-238d)的所述弦长(260)沿着所述一系列百叶(238a-238d)从前向后基本上线性地(263)增加。
4.根据权利要求1所述的风扇设备(201),其中所述百叶(238a-238d)的弦长(260)在所述百叶(238a-238d)之间变化至少10%。
5.根据权利要求1所述的风扇设备(201),其中所述百叶(238a-238d)的弦长(260)在所述百叶(238a-238d)之间变化至少25%。
6.根据权利要求1所述的风扇设备(201),其中所述百叶(238a-238d)定位在所述管道(214)的进气口(128)处。
7.一种飞机(200),包括:
根据权利要求1中任一特征所述的风扇设备(201);和
包含所述风扇设备(201)的所述管道(214)的翼型结构(210);并且
其中,当所述飞机(200)在水平飞行模式(106)和垂直飞行模式(142)之间过渡时,所述一系列百叶(238a-238d)中的每个百叶被配置为在所述打开位置和所述关闭位置之间移动。
8.一种在飞机(200、300、400)的水平飞行模式(106)和垂直飞行模式(142)之间的过渡阶段期间相对于包含安装在管道(214、314、414)中的升力风扇(202、302、402)的翼型结构(210、310、410)控制气流(139、141)的方法,所述方法包括:
使位于所述管道(214、314、414)的开口(128、130)处的一系列百叶(238a-238d、338a-338d、438-438d)中的每个百叶在打开或关闭位置与中间位置之间移动;并且
其中,在所述中间位置,所述一系列百叶中的后百叶比所述一系列百叶中的前百叶从所述管道(214、314、414)往外突出得更远。
9.根据权利要求8所述的方法,其中移动每个百叶包括移动位于所述管道(214、314、414)的进气口(128)处的一系列百叶(238a-238d、338a-338d、438-438d)。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其中移动每个百叶包括移动具有比所述一系列百叶中的前百叶更大的弦长(260)的所述一系列百叶中的后百叶。
CN202111549890.8A 2020-12-18 2021-12-17 带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备 Pending CN114644114A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063127938P 2020-12-18 2020-12-18
US63/127,938 2020-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114644114A true CN114644114A (zh) 2022-06-21

Family

ID=78957348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111549890.8A Pending CN114644114A (zh) 2020-12-18 2021-12-17 带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12129024B2 (zh)
EP (1) EP4015362B1 (zh)
CN (1) CN114644114A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117227963A (zh) * 2023-11-16 2023-12-15 西安昱辉千星航空科技有限公司 机翼结构和飞行器及运行方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7541830B2 (ja) * 2020-02-04 2024-08-29 株式会社Subaru 垂直離着陸機

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2736514A (en) 1953-03-09 1956-02-28 Goodyear Aircraft Corp Convertible aircraft
US3116898A (en) * 1962-03-23 1964-01-07 Gen Electric Vto inlet
US3369773A (en) * 1965-08-12 1968-02-20 Gen Electric Swept vane louver system
US3638884A (en) 1969-09-15 1972-02-01 Us Air Force Thrust vectoring louver cascade
JPH035818Y2 (zh) 1986-06-11 1991-02-14
US4828203A (en) * 1986-12-16 1989-05-09 Vulcan Aircraft Corporation Vertical/short take-off and landing aircraft
US6561456B1 (en) 2001-12-06 2003-05-13 Michael Thomas Devine Vertical/short take-off and landing aircraft
US8020804B2 (en) 2006-03-01 2011-09-20 Urban Aeronautics, Ltd. Ground effect vanes arrangement
DE102008037696B4 (de) 2008-08-14 2021-07-29 Frank Schneider Lamellenfenster
FR2986210B1 (fr) * 2012-01-27 2019-06-07 Hutchinson Dispositif de sustentation et propulsion a protections laterales, et aerodyne equipe d'un tel dispositif
ITUA20161507A1 (it) * 2016-03-09 2017-09-09 Gen Electric Turbomotore a gas con una derivazione d'aria.
US20180186449A1 (en) 2017-01-03 2018-07-05 Yun Jiang Annular lift fan vtol aircraft
GB201807267D0 (en) * 2018-05-03 2018-06-20 Rolls Royce Plc Louvre offtake arrangement
DE102018116146B4 (de) 2018-07-04 2022-06-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102018116164A1 (de) 2018-07-04 2020-01-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Stromversorgung für ein Luftfahrzeug sowie entsprechendes Luftfahrzeug
DE102018116169B4 (de) 2018-07-04 2022-02-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102018116144B4 (de) 2018-07-04 2022-08-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102018116148A1 (de) 2018-07-04 2020-01-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102018116147A1 (de) 2018-07-04 2020-01-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102018116152A1 (de) 2018-07-04 2020-01-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102019112132B4 (de) 2019-05-09 2024-05-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
DE102019118023B3 (de) * 2019-07-04 2020-07-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug
US11993361B2 (en) * 2020-05-19 2024-05-28 Aurora Flight Sciences Corporation, a subsidiary of The Boeing Company Upper surface louvers for lift fans
DE102020113489B4 (de) * 2020-05-19 2022-08-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftfahrzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117227963A (zh) * 2023-11-16 2023-12-15 西安昱辉千星航空科技有限公司 机翼结构和飞行器及运行方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4015362A1 (en) 2022-06-22
EP4015362B1 (en) 2024-10-09
US12129024B2 (en) 2024-10-29
US20220194575A1 (en) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114644114A (zh) 带有升力风扇和百叶式盖板的风扇设备
US9856018B2 (en) Ducted fan doors for aircraft
US3863867A (en) Thrust control apparatus for a jet propulsion engine and actuating mechanism therefor
US6938408B2 (en) Thrust vectoring and variable exhaust area for jet engine nozzle
US7708229B1 (en) Circulation controlled airfoil
US11111025B2 (en) Fluid systems that prevent the formation of ice
US11725608B2 (en) Passively actuated variable area nozzle for an aircraft propulsion system
US11993361B2 (en) Upper surface louvers for lift fans
CN111792043A (zh) 涡轮风扇发动机和飞行器
US5464175A (en) Variable camber vane
US20230174253A1 (en) Aircraft
US20220009618A1 (en) Active Lift Control Device and Method
CN111731488A (zh) 包括用于阻挡旁通流管道的一组可旋转叶片的涡轮风扇
US5485958A (en) Mechanism for operating a cascade of variable pitch vanes
US20230257104A1 (en) Aircraft having a ducted fan in the airfoil
US11780560B2 (en) Adaptive ducted fan propulsion system
US7246529B1 (en) Oscillating vane actuator apparatus and method for active flow control
US10577086B2 (en) High efficiency stall proof airfoil and means of control
US20230182897A1 (en) Aircraft
EP3560821B1 (en) A control surface actuation mechanism
GB2318558A (en) Vehicle with lift producing arrangement
CN113401349A (zh) 涡轮风扇发动机和包括涡轮风扇发动机的飞行器
EP4349709A2 (en) Vectoring exhaust nozzle for an aircraft powerplant
CN118618605B (zh) 基于周期式吹吸气的机翼流动控制系统及方法
RU2123960C1 (ru) Самолет в.с.григорчука

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination