JP6133946B2 - 航空機用の空気発生ユニット - Google Patents

Description

［関連出願の参照］
この出願は、２０１４年９月９日付け欧州特許出願第１４ １８４ ０４３．６の出願日の利益を、請求する。そしてその出願の開示は、これにより、参照によって本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は、航空機用の空気発生ユニット、空気発生装置、航空機、および航空機の空気発生ユニットを作動する方法に関する。

特許文献１は、吸引によって境界層を取り除くための装置、および、吸引によって除去された境界層の空気が通って流れる熱交換器、を含む航空機の冷却システムを開示する。

特許文献２は、吸引ピークの領域を反対の圧力勾配の領域と結合することによって流体ストリームにおいて固体からの流れの剥離を遅延させる方法を開示する。

例えば空調システムまたはフローコントロールシステムとしての航空機の複数の装置は、ある種の空気源によって提供されなければならない加圧空気を必要とする。従来、加圧空気は、圧縮機ユニットによって供給されるか、またはターボファンエンジンからのブリード空気として抽出される。しかしながら、空気のこの供給は、改善されることができる。例えば、圧縮機ユニットは、航空機の重量に重要な関連性を有する。その一方で、ターボファンエンジンに対する結合は、遠近の性能点から好ましくない。

米国特許出願公開第２００９／０１４５９３Ａ１号 米国特許出願公開第２００３／１５０９６２Ａ１号

それ故、航空機用の改良された空気発生ユニットは、提供される必要があってもよい。そしてそれは、航空機の重量を減らすことを可能にする。

本発明の課題は、独立クレームの主題によって解決される。そして、さらなる実施形態は、従属クレームに組み込まれる。また、以下に記載されている本発明の態様が、航空機用の空気発生ユニット、空気発生装置、航空機、および航空機の空気発生ユニットを作動する方法にも適用することは、留意する必要がある。

本発明によれば、航空機用の空気発生ユニットは、示される。航空機用の空気発生ユニットは、空気供給手段および制御ユニットを備える。空気供給手段は、航空機のキャビンの空調システムに空気を供給するように構成される。空気供給手段は、さらにまたは代わりに、航空機のフローコントロールシステムに空気を供給するように構成される。制御ユニットは、航空機の巡航条件の間、空気のうちのより大きい量を、フローコントロールシステムよりも空調システムに提供するように構成される。制御ユニットは、さらに、離陸および／または航空機の着陸条件の間、空気のうちのより大きい量を、空調システムよりもフローコントロールシステムに提供するように構成される。

これにより、本発明は、キャビン−空調／加圧およびフローコントロール空気供給のための一体化したユニットを提供する。換言すれば、空気発生ユニットは、キャビンの加圧および空調のために、ならびにフローコントロール空気供給のために用いられる。インフラのこの二重使用は、航空機用の重量の利点を提供する。さらに、圧縮機ユニットおよびターボファンエンジンからのデカップリングは、可能である。

離着陸の間、加圧および空調は、巡航の間よりも非常に低い（時々スイッチを切られさえする）範囲で必要である。その結果、空気発生ユニットは、加圧空気をフローコントロールに供給するために用いることができる。しかしながら、巡航の間、フローコントロールは、離着陸の間よりも非常に低い（時々スイッチを切られさえする）範囲で必要である。その結果、空気発生ユニットは、加圧空気を空調システムに供給するために用いることができる。その結果、空気発生ユニットは、巡航要件にしたがって寸法取りされることができる。

フローコントロールシステムは、例えば、翼型部からまたは他の流れ本体から流れが分離する（ｓｅｐａｒａｔｅ）かまたは離れる（ｄｅｔａｃｈ）のを防止するために、または、翼型部からまたは他の流れ本体からすでに離れたかまたは分離した流れを再び付着させるために、利用されてもよい。フローコントロールシステムは、巡航の間、離れているかまたは分離した境界層を吸入するために、またはより良好な抗力のための層状の乱流遷移を防止するために、境界層吸引を提供するように構成されてもよい。これにより、フローコントロールは、迎え角を一定に保つと共に分離を除去することによって、または、流れの及ぶ範囲のより高い程度に特定の表面のひと仕切りを遅延させることによって、さらなるリフトに至ることができる。したがって、同様にリフトを増加させる。

翼形は、フラップ、翼、ウイングレット、垂直または水平尾翼、スラット、タップ、制御面、取付け面、着陸装置および／または胴体部でもよい。換言すれば、翼型部のフローコントロールシステムは、空気流の分離が発生するか、または、層状の乱流遷移を抑制して摩擦抗力を減らすことが望ましいいかなる部分であることもできる。

実施例において、制御ユニットは、巡航条件の間、空気の８０〜１００％、好ましくは９０〜１００％、より好ましくは９５〜１００％を空調システムに提供するように構成される。換言すれば、空気発生ユニットは、空調システムの巡航要件のために寸法取りされてもよい。

実施例において、制御ユニットは、巡航条件の間、空気の０〜２０％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜５％をフローコントロールシステムに提供するように構成される。

実施例において、制御ユニットは、離陸および／または着陸条件の間、空気の５０〜１００％、好ましくは６０〜８０％、より好ましくは６５〜７５％をフローコントロールシステムに提供するように構成される。

実施例において、制御ユニットは、離陸および／または着陸条件の間、空気の０〜５０％、好ましくは２０〜４０％、より好ましくは２５〜３５％を空調システムに提供するように構成される。

実施例において、空気供給手段は、翼形での空気取入口によって空気を備えられる。換言すれば、空気取入口は、キャビンの加圧および順化のために使われる空気の少なくともいくつかの部分を吸い込む吸引装置として使われる。

実施例において、空調システムにおよび／またはフローコントロールシステムに供給される空気は、加圧空気である。加圧空気は、０〜５バール、好ましくは０〜４バールの範囲に加圧されてもよい。

本発明によれば、航空機用の空気発生装置も示される。航空機用の空気発生装置は、上記の通りの空気発生ユニットおよび航空機用のフローコントロールシステムを備える。

実施例において、フローコントロールシステムは、アクティブフローコントロールシステムであり、そして、翼形の表面と関連して安定したまたは不安定な空気流を提供するように構成される流体アクチュエータを備える。翼型部の表面と関連する空気流は、表層、直交、接線、またはそれらの組合せに沿っていてもよい。例えば制御モーメントを導入するためにまたはバフェッティング（ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ）を減らすために、翼形の空気循環を変更するために、空気流は、翼形の表面で離れているかまたは離れた境界層にエネルギーを与えてもよい。

少なくとも１つの流体アクチュエータは、翼形の開口からパルス化された放出を提供するために実現されてもよい。流体アクチュエータは、パルス化された流れの提供のためのバルブまたは他の能動的な流れに影響する手段を利用してもよい。空気の放出は、渦巻く構造を導入することによってより高い流れ迎え角への分離を遅延させることが可能である。そしてそれは、翼形の下流に対流によって熱を移動させ、したがって、それ以外の分離されたフロー領域にエネルギーを与える。

要約すると、能動的なフローコントロールシステムは、いくつかの開口および、空気源に接続可能な入口を有する少なくとも１つの流体アクチュエータを備えてもよい。開口は、例えば前縁に沿ってまたはそれと平行に並んだ関係で配布されてもよい。流体アクチュエータは、入口からの空気が開口に接続している出口へと流れるように設計されてもよい。

本発明によれば、航空機もまた示される。航空機は、空調システムを有するキャビン、フローコントロールシステムを有する翼形、および、上記の通りの空気供給手段および制御ユニットを有する空気発生ユニットを備える。空気供給手段は、空調システムに、およびフローコントロールシステムに、空気を供給するように構成される。制御ユニットは、航空機の巡航条件の間、空気のうちのより大きい量を、フローコントロールシステムよりも空調システムに、そして、航空機の離陸および／または着陸条件の間、空気のうちのより大きい量を、空調システムよりもフローコントロールシステムに提供するように構成される。

実施例において、フローコントロールシステムの少なくともいくつかの部分は、翼形に配置される。翼形は、フラップ、機内のフラップ、翼、ウイングレット、垂直または水平尾翼、スラット、タップ、制御面、取付け面および／または胴体部でもよい。

実施例において、空気発生ユニットは、フローコントロールシステムの近くに少なくとも部分的に配置される。空気発生ユニットは、翼形におよび／または翼形のそばの胴体領域に少なくとも部分的に配置されてもよい。

実施例において、空気供給手段は、翼形での空気取入口によって空気を備えられる。換言すれば、空気取入口は、キャビンの加圧および順化のために使われる空気の少なくともいくつかの部分を吸い込む吸引装置として使われる。

本発明によれば、また、航空機の空気発生ユニットを作動する方法もまた提示される。それは、航空機の巡航条件の間、空気のうちのより大きい量を、航空機のフローコントロールシステムよりも航空機の空調システムに、そして、航空機の離陸および／または着陸条件の間、空気のうちのより大きい量を、空調システムよりもフローコントロールシステムに提供するように、空気を供給をコントロールするステップを含む。

独立クレームによる航空機用の空気発生ユニット、空気発生装置、航空機、および航空機の空気発生ユニットを作動する方法は、特に、従属クレームにおいて定義したように、類似のおよび／または同一の好ましい実施形態を有すると理解される。本発明の好ましい実施形態がそれぞれの独立クレームを有する従属クレームのいかなる組合せでもありえることは、さらによく理解される。

本発明のこれらのまたは他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、そしてそれを参照して明瞭にされる。

本発明の例示的実施形態は、添付図面を参照して以下に説明される。

図１は、本発明による空気発生ユニットおよびフローコントロールシステムを備える空気発生装置を有する航空機を図式的にかつ例示的に示す。

図１は、本発明による空気発生装置１０を有する航空機１００を図式的かつ例示的に示す。空気発生装置１０は、空気発生ユニット１およびフローコントロールシステム５を備える。

空気発生ユニット１は、航空機の翼のそばの胴体領域に配置される空気供給手段２および制御ユニット３を備える。空気供給手段２は、航空機のキャビンの空調システム４に、および航空機のフローコントロールシステム５に、空気を供給する。制御ユニット３は、航空機１００の巡航条件の間、フローコントロールシステム５に比べてより大きい量の空気を空調システム４に提供する。制御ユニット３は、航空機１００の離陸および／または着陸条件の間、空調システム４に比べてより大きい量の空気をフローコントロールシステム５にさらに提供する。

この実施形態において、制御ユニット３は、巡航条件の間、空気の８０〜１００％を空調システム４に、そして空気の０〜２０％をフローコントロールシステム５に提供する。離陸および／または着陸条件の間、制御ユニット３は、空気の５０〜１００％をフローコントロールシステム５に、そして空気の０〜５０％を空調システム４に提供する。

フローコントロールシステム５は、ここでは、空気発生ユニット１の近くに配置される能動的なフローコントロールシステムである。フローコントロールシステム５は、翼形６の表面に沿って空気流を提供するために、航空機の翼形６に配置される流体アクチュエータ５１を備える。翼形６は、ここでは、フラップである。例えば制御モーメントを導入するためにまたはバフェッティング（ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ）を減らすために、翼形６の空気循環を変更するために、空気流は、翼形６の表面で離れているかまたは離れた境界層にエネルギーを与えてもよい。流体アクチュエータ５１は、翼形６の開口（図示せず）から、パルス化された放出を提供する。開口は、フラップの前縁に沿って並んで配布される。例えば、Ａ３２０タイプの航空機のために、機内のフラップで２ｋｇ／ｓのおよび０．５バールのゲージ圧力の空気流が、使われることができる。

空気供給手段２は、ここでは、例えば、航空機の翼の外方部分に配置される空気取入口７によって空気を備えられる。換言すれば、空気取入口７は、キャビンの加圧および順化のために使われる空気の少なくともいくつかの部分を吸い込む吸引装置として使われる。空調システム４に、そしてフローコントロールシステム５に供給される空気は、ここでは、０〜５バールの範囲の加圧空気である。

図面および前述において本発明が例示されて詳述されたとはいえ、この種の図示および説明は、例証的または例示的であり、制限されないと考慮される。本発明は、開示された実施形態に限定されない。図面、開示および従属クレームの学習から、開示された実施形態に対する他の変化は、請求された発明を実施する際の当業者によって理解されることができて、遂行されることができる。

請求項において、「備える」という語は、他の要素またはステップを除外しない。そして、不定冠詞「１つ」または「１」は、複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、請求項において詳述されるいくつかの項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームにおいて詳述されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使用されることができないことを示さない。請求項のいかなる参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

Claims (15)

1. 航空機（１００）用の空気発生ユニット（１）であって、
   −空気供給手段（２）、および、
   −制御ユニット（３）、を備え、
   前記空気供給手段（２）は、航空機のキャビンの空調システム（４）に、および前記航空機（１００）のフローコントロールシステム（５）に空気を供給するように構成され、
   前記制御ユニット（３）は、
   前記航空機（１００）の巡航条件の間、前記空気供給手段（２）によって供給される空気のうちのより大きい量を、前記フローコントロールシステム（５）よりも前記空調システム（４）に、そして、
   離陸および／または着陸条件の間、前記空気供給手段（２）によって供給される空気のうちのより大きい量を、前記空調システム（４）よりも前記フローコントロールシステム（５）に、
   提供するように構成される、空気発生ユニット（１）。
2. 前記制御ユニット（３）は、巡航条件の間、空気の８０〜１００％、好ましくは９０〜１００％、より好ましくは９５〜１００％を前記空調システム（４）に提供するように構成される、請求項１に記載の空気発生ユニット（１）。
3. 前記制御ユニット（３）は、離陸および／または着陸条件の間、空気の５０〜１００％、好ましくは６０〜８０％、より好ましくは６５〜７５％を前記フローコントロールシステム（５）に提供するように構成される、請求項１または２に記載の空気発生ユニット（１）。
4. 前記制御ユニット（３）は、離陸および／または着陸条件の間、空気の０〜５０％、好ましくは２０〜４０％、より好ましくは２５〜３５％を前記空調システム（４）に提供するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気発生ユニット（１）。
5. 前記空調システム（４）におよび／または前記フローコントロールシステム（５）に供給される前記空気は、加圧空気である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気発生ユニット（１）。
6. 前記空調システム（４）に供給される前記加圧空気は、０〜５バール、好ましくは０〜４バールの範囲に加圧される、請求項５に記載の空気発生ユニット（１）。
7. 前記フローコントロールシステム（５）に供給される前記加圧空気は、０〜５バール、好ましくは０〜４バールの範囲に加圧される、請求項６に記載の空気発生ユニット（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気発生ユニット（１）および前記航空機（１００）用のフローコントロールシステム（５）を備える、航空機（１００）用の空気発生装置（１０）。
9. 前記フローコントロールシステム（５）は、翼形（６）の表面と関連して空気流を提供するように構成される流体アクチュエータを備える、請求項８に記載の空気発生装置（１０）。
10. 航空機（１００）であって、
    −空調システム（４）を有するキャビン、
    −フローコントロールシステム（５）を有する翼形（６）、および、
    −請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気発生ユニット（１）、
    を備える、航空機（１００）。
11. 前記翼形（６）は、フラップ、翼、ウイングレット、垂直または水平尾翼、スラット、タップ、制御面、取付面、着陸装置および／または胴体部である、請求項１０に記載の航空機（１００）。
12. 前記フローコントロールシステム（５）の少なくともいくつかの部分は、翼形（６）に配置される、請求項１０または１１に記載の航空機（１００）。
13. 前記空気発生ユニット（１）は、前記フローコントロールシステム（５）の近くに、好ましくは翼形（６）に、および／または翼形（６）のそばの胴体領域において、少なくとも部分的に配置される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の航空機（１００）。
14. 前記空気供給手段（２）は、翼形（６）での空気取入口（７）によって空気を備えられる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の航空機（１００）。
15. 航空機（１００）の空気発生ユニット（１）を作動する方法であって、
    前記航空機（１００）の巡航条件の間、供給される空気のうちのより大きい量を、前記航空機（１００）のフローコントロールシステム（５）よりも前記航空機（１００）の空調システム（４）に、そして、
    前記航空機（１００）の離陸および／または着陸条件の間、供給される空気のうちのより大きい量を、前記空調システム（４）よりも前記フローコントロールシステム（５）に、
    提供するように、空気を供給するステップおよび空気をコントロールするステップを含む、方法。
    

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