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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Querstromventilator, eine Auftriebserzeugungsvorrichtung, die den Querstromventilator enthält, und ein Flugzeug, das die Auftriebserzeugungsvorrichtung enthält.
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Stand der Technik
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US 2017/0 267 342 A1 offenbart einen Querstromventilator, der Auftrieb verbessert, indem er eine Grenzschicht auf einer Stromaufwärtsseite einer Flugzeugzellenoberfläche eines Flugzeugs ansaugt.
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Auch aus der
US 2018/0 155 045 A1 sowie der
US 2012/0 111 994 A1 sind jeweils Querstromventilatoren in Flugzeugsteuerflächen bekannt. Die
WO 2010/084 025 A2 zeigt einen Ausstoßabschnitt an einem Tragflügel eines Flugzeugs zum Ausbringen von druckbeaufschlagtem Fluid. Die
JP 2015- 222 058 A beschreibt ein Querstromgebläse für eine Klimaanlage.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Der Querstromventilator bildet auf einer Schaufelseite einen Zirkulationswirbel, der durch einen Zungenabschnitt gedreht wird. Der Zirkulationswirbel leistet keine Arbeit und ist eine Fläche, in der eine Strömungsgeschwindigkeit geringer ist als in anderen Bereichen. Aus diesem Grund weist der Querstromventilator ein Problem auf, dass Erhöhung von Strömungsrate aufgrund des Vorhandenseins des Zirkulationswirbels relativ schwierig ist.
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Darüber hinaus wird wahrscheinlich ein Stagnationsbereich in der Nähe einer Wandoberfläche eines Strömungswegs auf einer Stromabwärtsseite einer Schaufel gebildet, und somit besteht eine Möglichkeit, dass ein Fluidverlust zunimmt.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf solche Umstände entwickelt, und eine Aufgabe davon ist es, einen Querstromventilator vorzusehen, der einen Fluidverlust reduzieren kann, eine Auftriebserzeugungsvorrichtung, die den Querstromventilator enthält, und ein Flugzeug, das die Auftriebserzeugungsvorrichtung enthält, vorzusehen.
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Lösung des Problems
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Diese Aufgabe wird durch einen Querstromventilator mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Auftriebserzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird, um das Problem zu lösen, ein Querstromventilator vorgesehen, der mehrere Schaufeln, die in einem vorbestimmten Abstand in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse angeordnet sind, einen Zungenabschnitt, der an einer Außenumfangsseite der Schaufel angeordnet ist, und einen Ausstoßabschnitt, der ein Fluid entlang einer Wandoberfläche eines Abgabeströmungswegs spritzt, zu dem das Fluid von jeder der Schaufeln abgegeben wird, enthält.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Da der Ausstoßabschnitt vorgesehen ist, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs spritzt, zu dem das Fluid von den Schaufeln abgeführt wird, kann ein Fluidverlust so weit wie möglich reduziert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht, die ein Flugzeug, das einen Querstromventilator der vorliegenden Offenbarung enthält, zeigt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querstromventilator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querstromventilator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 1 zeigt ein Flugzeug 1, das einen Querstromventilator 3, der als eine Auftriebserzeugungsvorrichtung verwendet wird, enthält.
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Das Flugzeug 1 enthält Hauptflügel 7, die an jedem Seitenabschnitt eines Rumpfes 5 vorgesehen sind. Ein Horizontalstabilisator 8 und ein Vertikalstabilisator 9 sind an einem hinteren Teil des Rumpfes 5 enthalten. Ein Turbojet-Triebwerk (nicht dargestellt) ist an jedem Hauptflügel 7 als ein Propeller vorgesehen.
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Drei Querstromventilatoren 3 sind jeweils an den rechten und linken Hauptflügeln 7 vorgesehen. Die Anzahl an Querstromventilatoren 3 kann jedoch eine beliebige Zahl sein und kann ein oder zwei oder vier oder mehr betragen. Die Querstromventilatoren 3 sind an einer Hinterkantenseite des Hauptflügels 7 vorgesehen. Durch Ansaugen von Luft, die in der Nähe einer Wandoberfläche des Hauptflügels 7 auf einer Stromaufwärtsseite strömt, unterdrücken die Querstromventilatoren 3 Delaminierung durch eine Grenzschichtströmung, die auf einer oberen Oberfläche (Außenfläche) des Hauptflügels 7 strömt, und erzielen eine Erhöhung des Auftriebs.
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Ein Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft, durch den komprimierte Luft (komprimiertes Fluid) zugeführt wird, ist mit jedem der Querstromventilatoren 3 verbunden. Die komprimierte Luft wird von einem Ausstoßabschnitt 20 (siehe 2) ausgestoßen, der in dem Querstromventilator 3 vorgesehen ist. Der Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft ist mit einem Luftkompressor (nicht gezeigt) verbunden. Der Luftkompressor kann ein dedizierter Luftkompressor sein oder kann ein Luftkompressor des Turbojet-Triebwerks sein. In einem Fall von Verwendung des Luftkompressors des Turbojet-Triebwerks führt der Luftkompressor Entnahme von Teil der Luft durch. Obwohl der Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft mit jedem der Querstromventilatoren 3 in einer Axialrichtung (rechts-links-Richtung in 1) an drei Stellen in 1 verbunden ist, ist die Anzahl nicht darauf beschränkt.
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2 zeigt einen Querschnitt des Querstromventilators 3. Der Querstromventilator 3 ist in einem Luftkanal angeordnet, der durch ein Zungenabschnitt-Seitenwandelement 22 gebildet wird, das mit einem Zungenabschnitt 17 und einem gegenüberliegenden Wandelement 23 versehen ist, das dem Zungenabschnitt-Seitenwandelement 22 zugewandt ist.
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An einem vorderen Teil des Querstromventilators 3 ist beispielsweise ein schlitzförmig gebildeter Sauganschluss 12 vorgesehen. An einem vorderen Teil des Querstromventilators 3 ist beispielsweise ein schlitzförmig gebildeter Abgabeanschluss 13 vorgesehen. Der Querstromventilator 3 saugt Luft aus dem Sauganschluss 12 an und lässt die Luft aus dem Abgabeanschluss 13 aus.
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Der Querstromventilator 3 enthält mehrere Schaufeln 15, die in vorbestimmten Abständen in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse O1 angeordnet sind. Jede der Schaufeln 15 weist den gleichen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Papierebene auf der Seite von 2 auf und erstreckt sich. Die Schaufeln 15 sind durch eine ringförmige Rahmenkarosserie 19 miteinander verbunden. Jede der Schaufeln 15 dreht sich in einer Drehrichtung R1 (entgegen dem Uhrzeigersinn in 2) um die Drehachse O1. Jede der Schaufeln 15 wird von einem Schaufelantriebsmotor (nicht gezeigt) drehend angetrieben.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Zungenabschnitt 17 an einer Außenumfangsseite jeder der Schaufeln 15 angeordnet. Der Zungenabschnitt 17 ist an einer Zwischenposition an dem Zungenabschnitt-Seitenwandelement 22 vorgesehen und in einer Form gebildet, die zu einer Seite von Schaufel 15 vorsteht. Das Zungenabschnitt-Seitenwandelement 22 enthält ein stromaufwärtiges Zungenabschnitt-Wandelement 25, das auf einer Stromaufwärtsseite des Zungenabschnitts 17 vorgesehen ist, und ein stromabwärtiges Zungenabschnitt-Wandelement 26, das auf einer Stromabwärtsseite des Zungenabschnitts 17 vorgesehen ist.
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Das stromaufwärtige Zungenabschnitt-Wandelement 25 weist eine Form auf, bei der eine Stromabwärtsseite davon mit dem Zungenabschnitt 17 verbunden ist und eine Stromaufwärtsseite davon zu einem vorderen Teil des Hauptflügels 7 hin gekrümmt ist. Das stromaufwärtige Zungenabschnitt-Wandelement 25 ist mit dem Sauganschluss 12 verbunden.
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Das stromabwärtige Zungenabschnitt-Wandelement 26 weist eine Stromaufwärtsseite, die mit dem Zungenabschnitt 17 verbunden ist, und eine Stromabwärtsseite, die mit dem Abgabeanschluss 13 verbunden ist, auf. Auf diese Weise bildet das stromabwärtige Zungenabschnitt-Wandelement 26 eine Wandoberfläche eines Abgabeströmungswegs, zu dem Luft (Fluid) von den Schaufeln 15 abgegeben wird, und bildet zusammen mit einem Diffusorwandelement 30 einen Diffusorbereich, in dem Druckwiederherstellung durchgeführt wird.
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Das gegenüberliegende Wandelement 23 enthält ein stromaufwärtiges Wandelement 28, das auf einer Seite von Sauganschluss 12 vorgesehen ist, ein stromabwärtiges Wandelement 29, das mit dem stromaufwärtigen Wandelement 28 verbunden ist, und das Diffusorwandelement 30, das mit dem stromabwärtigen Wandelement 29 verbunden ist.
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Das stromaufwärtige Wandelement 28 weist eine Form mit einem äquivalenten Krümmungsradius mit einem Außenumfang einer Trajektorie auf, die gebildet wird, wenn sich die Schaufeln 15 drehen, in einem Bereich (siehe einen Bereich A von 2) benachbart zu den Schaufeln 15. Daher ist ein Spalt mit Außenumfängen der Schaufeln 15 in dem Bereich A des stromaufwärtigen Wandelements 28 konstant.
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Das stromabwärtige Wandelement 29 ist über einem Bereich B vorgesehen und weist eine Form auf, deren Krümmungsradius allmählich größer wird als der des Bereichs A des stromaufwärtigen Wandelements 28. Daher nimmt ein Spalt mit den Außenumfängen der Schaufeln 15 in dem Bereich B des stromabwärtigen Wandelements 29 allmählich zu. Auf diese Weise konfiguriert das stromabwärtige Wandelement 29 eine Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs, an die Luft von den Schaufeln 15 abgegeben wird.
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Das Diffusorwandelement 30 ist über einem Bereich C vorgesehen und weist einen Krümmungsradius auf, der sich in Bezug auf einen Krümmungsradius eines stromabwärtigen Endes des Bereichs B des stromabwärtigen Wandelements 29 diskontinuierlich ändert. Das Diffusorwandelement 30 weist zu der Stromabwärtsseite hin eine im Wesentlichen lineare Form auf. Auf diese Weise konfiguriert das Diffusorwandelement 30 eine Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs, an die Luft von den Schaufeln 15 abgegeben wird.
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Ein erster Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt) 32, der von dem Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft geführte komprimierte Luft spritzt, ist an dem stromabwärtigen Wandelement 29 vorgesehen. Der erste Ausstoßabschnitt 32 ist vorzugsweise auf der Stromaufwärtsseite des stromabwärtigen Wandelements 29 vorgesehen und ist bevorzugter an einer am weitesten stromaufwärts gelegenen Position auf dem stromabwärtigen Wandelement 29 vorgesehen. Die von dem ersten Ausstoßabschnitt 32 ausgestoßene Luft strömt auf eine Wandoberfläche des stromabwärtigen Wandelements 29. Die Form einer Ausstoßöffnung des ersten Ausstoßabschnitts 32 kann eine Kreisform oder eine Schlitzform sein.
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Ein zweiter Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt) 34, der von dem Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft geführte komprimierte Luft spritzt, ist an dem Diffusorwandelement 30 vorgesehen. Der zweite Ausstoßabschnitt 34 ist vorzugsweise auf der Stromaufwärtsseite des Diffusorwandelements 30 vorgesehen und ist bevorzugter an einer am weitesten stromaufwärts gelegenen Position auf dem Diffusorwandelement 30 vorgesehen. Die von dem zweiten Ausstoßabschnitt 34 ausgestoßene Luft strömt auf eine Wandoberfläche des Diffusorwandelements 30. Die Form einer Ausstoßöffnung des zweiten Ausstoßabschnitts 34 kann eine Kreisform oder eine Schlitzform sein.
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Ein dritter Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt) 36, der von dem Zufuhrkanal 11 für komprimierte Luft geführte komprimierte Luft spritzt, ist an dem stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement 26 vorgesehen. Der dritte Ausstoßabschnitt 36 ist vorzugsweise auf der Stromaufwärtsseite des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26 vorgesehen und ist bevorzugter an einer am weitesten stromaufwärts gelegenen Position auf dem stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement 26 vorgesehen. Die von dem dritten Ausstoßabschnitt 36 ausgestoßene Luft strömt auf eine Wandoberfläche des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26. Die Form einer Ausstoßöffnung des dritten Ausstoßabschnitts 36 kann eine Kreisform oder eine Schlitzform sein.
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Der oben beschriebene Querstromventilator 3 arbeitet wie folgt.
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Gemäß einem Befehl einer (nicht gezeigten) Steuereinheit wird der Schaufelantriebsmotor angetrieben und jede der Schaufeln 15 wird um die Drehachse O1 gedreht.
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Durch die Wirkung des Zungenabschnitts 17 wird zwischen der Drehachse O1 und dem Zungenabschnitt 17 ein Zirkulationswirbel V1 gebildet. Der Zirkulationswirbel V1 dreht sich in 2 gegen den Uhrzeigersinn. Wenn der Zirkulationswirbel V1 gebildet wird, wird eine Hauptstromströmung von der Seite von Sauganschluss 12 zu dem Abgabeanschluss 13 hin über den Querstromventilator 3 gebildet.
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Gemäß einem Befehl der Steuereinheit (nicht gezeigt) wird komprimierte Luft aus dem ersten Ausstoßabschnitt 32 ausgestoßen. Die ausgestoßene komprimierte Luft strömt entlang der Wandoberfläche des stromabwärtigen Wandelements 29.
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Gemäß einem Befehl der Steuereinheit (nicht gezeigt) wird komprimierte Luft aus dem zweiten Ausstoßabschnitt 34 ausgestoßen. Die ausgestoßene komprimierte Luft strömt entlang der Wandoberfläche des Diffusorwandelements 30.
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Gemäß einem Befehl der Steuereinheit (nicht gezeigt) wird komprimierte Luft aus dem dritten Ausstoßabschnitt 36 ausgestoßen. Die ausgestoßene komprimierte Luft strömt entlang des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26.
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Betriebseffekte der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform sind wie folgt.
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Der Ausstoßabschnitt 20 (32, 34 und 36), der Luft entlang einer Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs ausstößt, zu dem die Luft von den Schaufeln 15 ausgestoßen wird, ist vorgesehen. Dementsprechend kann ein Strom in einem Fluidverlustbereich wie einem Niederdruckbereich und einem Stagnationsbereich gebildet werden, der in der Nähe der Wandoberfläche des Abgabeströmungsweg gebildet wird, und ein Fluidverlust kann so weit wie möglich reduziert werden.
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Da das stromaufwärtige Wandelement 28 einen äquivalenten Krümmungsradius mit dem Außenumfang der Trajektorie aufweist, die gebildet wird, wenn sich die Schaufeln 15 drehen, ist ein Spalt zwischen den Außenumfängen der Schaufeln 15 und dem stromaufwärtigen Wandelement 28 konstant, und der Fluidverlust in diesem Bereich ist klein. Da jedoch das mit dem stromaufwärtigen Wandelement 28 verbundene stromabwärtige Wandelement 29 einen Krümmungsradius aufweist, der allmählich größer wird als der des stromaufwärtigen Wandelements 28, nimmt ein Spalt zwischen den Außenumfängen der Schaufeln 15 und dem stromabwärtigen Wandelement 29 allmählich zu. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass ein Fluidverlust in dem stromabwärtigen Wandelement 29 zunimmt. Somit wird der erste Ausstoßabschnitt 32 vorgesehen, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des stromabwärtigen Wandelements 29 spritzt. Dementsprechend kann der Fluidverlust verringert werden.
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Das Diffusorwandelement 30 ist mit dem stromabwärtigen Wandelement 29 verbunden und weist einen Krümmungsradius auf, der noch größer als das stromabwärtige Wandelement 29 ist, um Druckwiederherstellung durchzuführen. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass Delaminierung einer Strömung in der Nähe eines Wandelements des Diffusorwandelements 30 auftritt und dass ein Fluidverlust zunimmt. Somit wird der zweite Ausstoßabschnitt 34 vorgesehen, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des Diffusorwandelements 30 spritzt. Dementsprechend kann der Fluidverlust verringert werden.
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Es besteht eine Möglichkeit, dass ein Fluidverlust in der Nähe des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26 aufgrund einer Wirkung des Zirkulationswirbels V1 zunimmt. Somit wird der dritte Ausstoßabschnitt 36 vorgesehen, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26 spritzt. Dementsprechend kann der Fluidverlust verringert werden.
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Obwohl der erste Ausstoßabschnitt 32, der zweite Ausstoßabschnitt 34 und der dritte Ausstoßabschnitt 36 als die Ausstoßabschnitte in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt sind, kann jeder der Ausstoßabschnitte verwendet werden, oder zwei Ausstoßabschnitte, die aus den drei Ausstoßabschnitten ausgewählt wurden, können verwendet werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass Luft in den dritten Ausstoßabschnitt 36 eingeführt wird. Da andere Teile die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, wird die Beschreibung davon weggelassen.
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Wie in 3 gezeigt, ist in dem stromaufwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement 25 ein Fluideinführungseinlass 40 gebildet. Der Fluideinführungseinlass 40 ist auf der Stromaufwärtsseite von den Schaufeln 15 vorgesehen. Der Fluideinführungseinlass 40 ist mit dem dritten Ausstoßabschnitt 36 verbunden. Luft, die von dem Fluideinführungseinlass 40 eingeführt wird, strömt von dem dritten Ausstoßabschnitt 36 entlang der Wandoberfläche des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 26.
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Betriebseffekte der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform sind wie folgt.
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Durch Bilden des Fluideinführungseinlass 40 in dem stromaufwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement 25, der sich auf der Stromaufwärtsseite der Schaufeln 15 befindet, wird Luft eingeführt. Da die Querstromventilatoren 3 an dem Hauptflügel 7 des Flugzeugs 1 vorgesehen sind, kann die Luft aus dem Fluideinführungseinlass 40 durch Verwenden eines dynamischen Drucks eingeführt werden. Da die von dem Fluideinführungseinlass 40 eingeführte Luft aus dem dritten Ausstoßabschnitt 36 ausgestoßen wird, ist es nicht erforderlich, Leistung zu erzeugen, die Hochdruckluft erzeugt. Aus diesem Grund ist eine zusätzliche Struktur unnötig und somit kann das Gewicht reduziert werden.
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Obwohl der erste Ausstoßabschnitt 32, der zweite Ausstoßabschnitt 34 und der dritte Ausstoßabschnitt 36 als die Ausstoßabschnitte in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt sind, kann jeder der Ausstoßabschnitte verwendet werden, oder zwei Ausstoßabschnitte, die aus den drei Ausstoßabschnitten ausgewählt wurden, können verwendet werden.
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Obwohl der Fluideinführungseinlass 40, in dem ein dynamischer Druck verwendet wird, in der vorliegenden Ausführungsform mit dem dritten Ausstoßabschnitt 36 verbunden ist, kann dem ersten Ausstoßabschnitt 32 und dem zweiten Ausstoßabschnitt 34 darüber hinaus Luft zugeführt werden, indem der Fluideinführungseinlass 40 an einer geeigneten Stelle vorgesehen wird, an der der dynamische Druck verwendet werden kann.
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Darüber hinaus ist die Position des Fluideinführungseinlasses 40 in der vorliegenden Ausführungsform an dem stromaufwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement 25 gebildet, kann jedoch eine Position weiter auf der Stromaufwärtsseite des stromaufwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements 25 liegen, sofern die Position eine Position ist, an der der dynamische Druck genutzt werden kann, oder an anderen Wandelementen.
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Der in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebene Querstromlüfter, die Auftriebserzeugungsvorrichtung mit dem Querstromventilator und das Flugzeug, das die Auftriebserzeugungsvorrichtung enthält, werden beispielsweise wie folgt verstanden.
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Der Querstromventilator (3) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält mehrere Schaufeln (15), die in vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung um die Drehachse (01) angeordnet sind, den Zungenabschnitt (17), der an einer äußeren Umfangsseite der Schaufel (15) angeordnet ist, und den Ausstoßabschnitt (20), der ein Fluid entlang einer Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs ausstößt, zu dem das Fluid von jeder der Schaufeln (15) ausgestoßen wird.
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Der Querstromventilator bildet einen Strom so, dass er die mehreren in der Umfangsrichtung vorgesehenen Schaufeln schneidet, indem der Zirkulationswirbel auf einer Innenumfangsseite der Schaufel und einer Zungenabschnittsseite der Drehachse gebildet wird.
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Der Ausstoßabschnitt, der ein Fluid entlang einer Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs spritzt, zu dem das Fluid von den Schaufeln abgegeben wird, ist vorgesehen. Dementsprechend kann ein Strom in dem Fluidverlustbereich in der Nähe der Wandoberfläche des Abgabeströmungswegs gebildet werden, und ein Fluidverlust kann so weit wie möglich reduziert werden.
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Ferner ist in dem Querstromventilator (3) gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung das gegenüberliegende Wandelement (23), das an einer dem Zungenabschnitt (17) zugewandten Position vorgesehen ist, wobei jede der Schaufeln (15) dazwischen eingefügt ist, enthalten, wobei das gegenüberliegende Wandelement (23) das stromaufwärtige Wandelement (28), das einen äquivalenten Krümmungsradius mit dem Außenumfang der Trajektorie aufweist, die gebildet wird, wenn sich jede der Schaufeln (15) dreht, das stromabwärtige Wandelement (29), das mit dem stromaufwärtigen Wandelement (28) verbunden ist und einen Krümmungsradius aufweist, der allmählich größer wird als der des stromaufwärtigen Wandelements (28), und das Diffusorwandelement (30), das mit dem stromabwärtigen Wandelement (29) verbunden ist, enthält, und der Ausstoßabschnitt (32) ist an dem stromabwärtigen Wandelement (29) vorgesehen.
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Ein Strömungsweg wird durch das gegenüberliegende Wandelement, das an einer dem Zungenabschnitt zugewandten Position vorgesehen ist, gebildet. Das gegenüberliegende Wandelement enthält das stromaufwärtige Wandelement, das stromabwärtige Wandelement und das Diffusorwandelement. Da das stromaufwärtige Wandelement einen äquivalenten Krümmungsradius mit dem Außenumfang der Trajektorie aufweist, die gebildet wird, wenn sich die Schaufeln drehen, ist der Abstand zwischen den Außenumfängen der Schaufeln und dem stromaufwärtigen Wandelement konstant, und der Verlust eines Fluids in diesem Bereich ist gering. Da jedoch das mit dem stromabwärtigen Wandelement verbundene stromabwärtige Wandelement einen Krümmungsradius aufweist, der allmählich größer wird als der des stromaufwärtigen Wandelements, nimmt der Spalt zwischen den Außenumfängen der Schaufeln und dem stromabwärtigen Wandelement allmählich zu. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass ein Fluidverlust in dem stromabwärtigen Wandelement zunimmt. Somit wird der Ausstoßabschnitt, der ein Fluid entlang einer Wandoberfläche des stromabwärtigen Wandelements spritzt, vorgesehen, und der Fluidverlust wird verringert.
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Ferner ist in dem Querstromventilator (3) gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung das gegenüberliegende Wandelement (23), das an einer dem Zungenabschnitt (17) zugewandten Position vorgesehen ist, wobei jede der Schaufeln (15) dazwischen eingefügt ist, enthalten, wobei das gegenüberliegende Wandelement (23) das stromaufwärtige Wandelement (28), das einen äquivalenten Krümmungsradius mit dem Außenumfang der Trajektorie aufweist, die gebildet wird, wenn sich jede der Schaufeln (15) dreht, das stromabwärtige Wandelement (29), das mit dem stromaufwärtigen Wandelement (28) verbunden ist und einen Krümmungsradius aufweist, der allmählich größer wird als der des stromaufwärtigen Wandelements (28), und das Diffusorwandelement (30), das mit dem stromabwärtigen Wandelement (29) verbunden ist, enthält, und der Ausstoßabschnitt (34) ist an dem Diffusorwandelement (30) vorgesehen.
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Ein Strömungsweg wird durch das gegenüberliegende Wandelement, das an einer dem Zungenabschnitt zugewandten Position vorgesehen ist, gebildet. Das gegenüberliegende Wandelement enthält das stromaufwärtige Wandelement, das stromabwärtige Wandelement und das Diffusorwandelement. Das Diffusorwandelement ist mit dem stromabwärtigen Wandelement verbunden und weist einen Krümmungsradius auf, der noch größer als das stromabwärtige Wandelement ist, um Druckwiederherstellung durchzuführen. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass Delaminierung einer Strömung in der Nähe des Wandelements des Diffusorwandelements auftritt und dass ein Fluidverlust zunimmt. Somit wird der Ausstoßabschnitt, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des Diffusorwandelements spritzt, vorgesehen, und der Fluidverlust wird verringert.
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Ferner ist bei dem Querstromventilator (3) gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung der Ausstoßabschnitt (36) an dem stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelement (26) vorgesehen, das mit dem Zungenabschnitt (17) verbunden ist und sich zu der Stromabwärtsseite erstreckt.
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Es besteht eine Möglichkeit, dass ein Fluidverlust in der Nähe des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements, das mit dem Zungenabschnitt verbunden ist und sich zu der Stromabwärtsseite hin erstreckt, aufgrund der Wirkung des Zirkulationswirbels zunimmt. Somit wird der Ausstoßabschnitt, der ein Fluid entlang der Wandoberfläche des stromabwärtigen Zungenabschnitt-Wandelements spritzt, vorgesehen, und der Fluidverlust wird verringert.
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Ferner ist in dem Querstromventilator (3) gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Fluidkompressionsabschnitt enthalten, der ein dem Ausstoßabschnitt (20) zugeführtes Fluid komprimiert.
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Ein komprimiertes Fluid, das von dem Fluidkompressionsabschnitt erzeugt wird, wird dem Ausstoßabschnitt zugeführt. Beispiele des Fluidkompressionsabschnitts enthalten einen dedizierten Luftkompressor und einen Luftkompressor, der einem Motor komprimierte Luft zuführt.
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Ferner ist in dem Querstromventilator (3) gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung der Fluideinführungseinlass (40), der auf der Stromaufwärtsseite der Schaufeln (15) gebildet ist, enthalten, und ein Fluid, das von dem Fluideinführungseinlass(40) eingeführt wird, wird zu dem Ausstoßabschnitt (36) geführt.
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Durch Bilden des Fluideinführungseinlasses auf der Stromaufwärtsseite der Schaufel wird ein Fluid eingeführt. Das Fluid kann aus dem Fluideinführungseinlass durch Verwenden eines dynamischen Drucks in dem Fall eines sich bewegenden Körpers, wie beispielsweise eines Flugzeugs, eingeführt werden. Da die von dem Fluideinführungseinlass eingeführte Luft aus dem dritten Ausstoßabschnitt ausgestoßen wird, ist es nicht erforderlich, Leistung zu erzeugen, die ein Hochdruckfluid erzeugt. Aus diesem Grund ist eine zusätzliche Struktur unnötig und somit kann das Gewicht reduziert werden.
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In einem Fall, in dem das stromaufwärtige Zungenabschnitt-Wandelement beispielsweise auf der Stromaufwärtsseite des Zungenabschnitts vorgesehen ist, ist es bevorzugt, den Fluideinführungseinlass in dem stromaufwärtigen Zungenabschnitts-Wandelement vorzusehen.
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Darüber hinaus enthält die Auftriebserzeugungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung den Querstromventilator (3), der an einer Position vorgesehen ist, an der ein auf einer Hauptkörper-Außenfläche fließender Strom angesaugt wird.
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Da der Querstromventilator einen auf der Hauptkörper-Außenfläche strömenden Strom ansaugt, kann die Delaminierung eines auf der Hauptkörper-Außenfläche strömenden Fluids unterdrückt werden, und ein Auftriebsmerkmal kann verbessert werden.
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Darüber hinaus enthält das Flugzeug (1) gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Auftriebserzeugungsvorrichtung.
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Da die Auftriebserzeugungsvorrichtung, die den Querstromventilator verwendet, enthalten ist, kann hoher Auftrieb realisiert werden, indem eine Auftriebserzeugungsvorrichtung wie etwa eine Klappe des Standes der Technik weggelassen wird. Die Auftriebserzeugungsvorrichtung kann beispielsweise an einem Hinterkantenabschnitt eines Hauptflügels und einem Rumpfhinterabschnitt vorgesehen sein.
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Die Auftriebserzeugungsvorrichtung kann zusätzlich zu einem Flugzeug auch auf Flügel einer aerodynamischen Vorrichtung, wie beispielsweise Flügel einer Windmühle, oder auch auf Flügel einer hydraulischen Vorrichtung, wie beispielsweise Flügel eines Tragflügelboots, angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flugzeug
- 3
- Querstromventilator
- 5
- Rumpf
- 7
- Hauptflügel
- 8
- Horizontalstabilisator
- 9
- Vertikalstabilisator
- 11
- Zufuhrkanal für komprimierte Luft
- 12
- Sauganschluss
- 13
- Abgabeanschluss
- 15
- Schaufel
- 17
- Zungenabschnitt
- 19
- Rahmenkarosserie
- 20
- Ausstoßabschnitt
- 22
- Zungenabschnitt-Seitenwandelement
- 23
- gegenüberliegendes Wandelement
- 25
- stromaufwärtiges Zungenabschnitt-Wandelement
- 26
- stromabwärtiges Zungenabschnitt-Wandelement
- 28
- stromaufwärtiges Wandelement
- 29
- stromabwärtiges Wandelement
- 30
- Diffusorwandelement
- 32
- erster Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt)
- 34
- zweiter Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt)
- 36
- dritter Ausstoßabschnitt (Ausstoßabschnitt)
- 40
- Fluideinführungseinlass
- O1
- Drehachse (von Schaufel)
- R1
- Drehrichtung (von Schaufel)
- V1
- Zirkulationswirbel
