用于延伸的混合層流控制的設(shè)備和方法
【專利摘要】提出空氣動(dòng)力主體的次級(jí)抽吸的系統(tǒng)和方法。主要表面經(jīng)配置沿空氣動(dòng)力主體的前緣，且包括細(xì)長(zhǎng)形狀的至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置經(jīng)配置距離主要表面至少第一距離。在主要表面和至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置之間配置非抽吸表面。
【專利說(shuō)明】用于延伸的混合層流控制的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的實(shí)施例一般涉及氣動(dòng)表面。更具體地，本公開(kāi)的實(shí)施例涉及提供層流的氣動(dòng)表面。

【背景技術(shù)】
[0002]層流可包括，例如但不限于，飛行器零件(例如機(jī)翼、機(jī)身等)輪廓上的邊界層內(nèi)的空氣流。術(shù)語(yǔ)邊界層是指在運(yùn)動(dòng)中的飛行器表面旁形成的薄空氣層，其中相對(duì)于飛行器的空氣速度在該表面處迅速?gòu)牧阕優(yōu)榫植客獠克俣取＿吔鐚觾?nèi)的空氣流可以是如在層流狀態(tài)中是平滑的，或者是如在湍流狀態(tài)中是混亂的，或者是空氣流間歇性地處于層流狀態(tài)或湍流狀態(tài)的過(guò)渡狀態(tài)。從邊界層的層流狀態(tài)到湍流狀態(tài)的過(guò)渡是由逐漸增長(zhǎng)的自然流動(dòng)不穩(wěn)定性或由表面突起造成的突然擾動(dòng)誘導(dǎo)的。從最大程度地減少在空氣中移動(dòng)的飛行器上的粘性阻力的角度來(lái)看，理想的是盡可能地建立和延長(zhǎng)飛行器表面上的邊界層的層流狀態(tài)。控制層流邊界層內(nèi)的自然不穩(wěn)定性的增長(zhǎng)以及最大程度地減小表面突起能夠延長(zhǎng)邊界層的層流狀態(tài)，以便最大程度地減少飛行器上的粘性阻力。
[0003]經(jīng)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)層流邊界層流動(dòng)以降低粘性阻力的空氣動(dòng)力主體的平滑表面可以被稱為層流表面。層流氣動(dòng)表面可以通過(guò)修改層流氣動(dòng)表面的輪廓來(lái)延長(zhǎng)(延伸)層流邊界層流動(dòng)。然而，層流氣動(dòng)表面的這種輪廓由于結(jié)構(gòu)限制而不可能總是可行的，并且其對(duì)氣動(dòng)阻力的其他組件可能產(chǎn)生不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提出一種抽吸系統(tǒng)和方法。主要表面經(jīng)配置沿空氣動(dòng)力主體的前緣，且包括細(xì)長(zhǎng)形狀的次級(jí)抽吸裝置經(jīng)配置距離主要表面至少第一距離。在主要表面和次級(jí)抽吸裝置之間配置非抽吸表面。
[0005]薄的穿孔面板以重量有效的方式將粘結(jié)的封閉抽吸單格集成至結(jié)構(gòu)蒙皮壁板。以這種方式，促進(jìn)了較大的翼型區(qū)域(氣動(dòng)表面的橫截面)上的層流，從而在某些工況下減少了阻力。層流沿翼面被促進(jìn)并延伸到由混合或自然層流前緣系統(tǒng)所建立的區(qū)域外。通過(guò)有效集成的次級(jí)抽吸裝置增加了自然被動(dòng)系統(tǒng)或混合主動(dòng)層流系統(tǒng)的層流程度/范圍。
[0006]在實(shí)施例中，抽吸系統(tǒng)包括表面蒙皮面板、槽形加強(qiáng)件、結(jié)構(gòu)芯層、內(nèi)部背襯面板以及抽吸裝置。表面蒙皮面板包括多個(gè)穿孔，所述穿孔經(jīng)配置允許流體流動(dòng)。槽形加強(qiáng)件包括抽吸槽并且被聯(lián)接至表面蒙皮面板，以及經(jīng)配置結(jié)構(gòu)上支撐表面蒙皮面板并引導(dǎo)流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板。結(jié)構(gòu)芯層被聯(lián)接至一部分表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件，并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐一部分表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件。內(nèi)部背襯面板被聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)芯層。抽吸裝置經(jīng)配置從槽形加強(qiáng)件吸取流體。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，在氣動(dòng)表面上抽吸的抽吸系統(tǒng)包括夾層壁板、多孔區(qū)域以及槽形加強(qiáng)件。夾層壁板包括結(jié)構(gòu)芯層、表面蒙皮面板以及內(nèi)部背襯面板。多孔區(qū)域中一部分表面蒙皮面板被穿孔。槽形加強(qiáng)件包括抽吸腔，其位于結(jié)構(gòu)芯層內(nèi)并與多孔區(qū)域流體連通，槽形加強(qiáng)件適于聯(lián)接至流槽。
[0008]在另外的實(shí)施例中，空氣動(dòng)力主體的次級(jí)抽吸的方法沿空氣動(dòng)力主體的前緣配置主要表面。該方法還配置了至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，其包括距主要表面至少第一距離的細(xì)長(zhǎng)形狀，并且該方法在主要表面和所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置之間配置了非抽吸表面。
[0009]提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是要以簡(jiǎn)化的形式介紹所選概念，在下文中對(duì)此會(huì)進(jìn)行更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。此內(nèi)容不意圖指出要求保護(hù)主題的主要特征或本質(zhì)特征，也不是意圖用于幫助確定要求保護(hù)主題的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]結(jié)合以下附圖，通過(guò)參考【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求，可得到本公開(kāi)實(shí)施例的更完整的理解，其中所有附圖中的相似參考號(hào)指代相同元件。附圖被提供促進(jìn)了對(duì)本公開(kāi)的理解，而不是限制本公開(kāi)的廣度、范圍、比例、或適用性。附圖不必按比例繪制。
[0011]圖1是示例性飛行器生產(chǎn)和使用方法的流程圖解。
[0012]圖2是飛行器的示例性方框圖的圖解。
[0013]圖3是基線和混合層流控制和根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的使用延伸的(次級(jí))抽吸裝置的延伸的混合層流控制的圖解。
[0014]圖3A-圖3C是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的示出延伸的混合層流控制過(guò)程的圖解。
[0015]圖4是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的豎直尾翼的圖解，其示出被集成至其中的結(jié)構(gòu)夾層壁板的延伸的抽吸裝置。
[0016]圖5是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的圖4豎直尾翼的集成層流抽吸系統(tǒng)的透視圖的圖解，其示出被集成至結(jié)構(gòu)夾層壁板的圖4的次級(jí)抽吸裝置的一部分。
[0017]圖6是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的集成層流抽吸系統(tǒng)的橫截面的圖解，其示出具有并入至結(jié)構(gòu)蒙皮壁板的粘結(jié)的封閉槽形加強(qiáng)件的面板。
[0018]圖7是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)夾層壁板組裝件的圖解。
[0019]圖7A是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的圖7結(jié)構(gòu)夾層壁板組裝件的延伸的2D端視圖的圖解。
[0020]圖8是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的具有夾層壁板歧管集成的次級(jí)層流控制壁板背面的圖解。
[0021]圖9是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的表面精加工和噴漆方法的圖解。
[0022]圖10是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的示出次級(jí)抽吸過(guò)程的示例性流程圖解。
[0023]圖11是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的小尺寸機(jī)翼的圖解，其示出在氣動(dòng)表面前緣的尾部被集成到其中的結(jié)構(gòu)夾層壁板的延伸的層流控制吸條。
[0024]圖12是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的大尺寸機(jī)翼的圖解，其示出在氣動(dòng)表面前緣的尾部被集成到其中的結(jié)構(gòu)夾層壁板的多個(gè)延伸的抽吸裝置。
[0025]圖13是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的機(jī)身的圖解，其示出被集成至機(jī)身的結(jié)構(gòu)夾層壁板的多個(gè)延伸的抽吸裝置。
[0026]圖14-圖16是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的圖解，其示出包括用于低壓的面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源的配置。

【具體實(shí)施方式】
[0027]以下詳細(xì)描述本質(zhì)上是示例性的，不是要意圖限制本公開(kāi)或本公開(kāi)實(shí)施例的應(yīng)用和使用。特定裝置、技術(shù)以及應(yīng)用的描述僅作為示例被提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于明白對(duì)本文所述示例的修改，并且在不背離本公開(kāi)精神和范圍的情況下，本文所定義的一般原則可被應(yīng)用至其他示例和應(yīng)用。此外，不存在受到上述【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、簡(jiǎn)要說(shuō)明或下列詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任何表達(dá)或者暗示理論的束縛。本公開(kāi)應(yīng)被給予與權(quán)利要求一致的范圍，并不被限于本文所描述和顯示的示例。
[0028]本文可按照功能和/或邏輯塊組件和各種處理步驟描述本公開(kāi)的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解此類塊組件可通過(guò)經(jīng)配置執(zhí)行特定功能的任何數(shù)量的硬件、軟件和/或固件組件實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，與流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)、制造和系統(tǒng)(和系統(tǒng)的各個(gè)操作組件)的其他功能方面有關(guān)的常規(guī)技術(shù)和部件可不在本文詳細(xì)描述。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本公開(kāi)的實(shí)施例可結(jié)合各種結(jié)構(gòu)體實(shí)踐，并且本文描述的實(shí)施例僅是本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。
[0029]本文在實(shí)際的非限制性應(yīng)用，即飛行器翼型的背景下描述了本公開(kāi)的實(shí)施例。但是，本公開(kāi)的實(shí)施例不限于此類應(yīng)用，并且本文描述的技術(shù)也可用于其他流體動(dòng)力表面應(yīng)用。例如，實(shí)施例可適用于風(fēng)力渦輪葉片、利用液體(例如，水)代替空氣的流體動(dòng)力表面坐寸ο
[0030]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員閱讀該說(shuō)明書后顯而易見(jiàn)的，以下是本公開(kāi)的示例和實(shí)施例，并且不限于根據(jù)這些示例的操作。在不背離本公開(kāi)示例性實(shí)施例范圍的情況下，可使用其他實(shí)施例并可作出結(jié)構(gòu)改變。
[0031]更具體參考附圖，可在如圖1所示飛行器制造和使用方法100以及如圖2所示飛行器200的背景下，描述本公開(kāi)的實(shí)施例。在預(yù)生產(chǎn)期間，示例性方法100可包括飛行器200的規(guī)格和設(shè)計(jì)104以及材料采購(gòu)106。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行飛行器200的部件和子組裝件制造108和系統(tǒng)集成110。此后，飛行器200可經(jīng)歷認(rèn)證和交付112以進(jìn)行使用114。當(dāng)用戶使用時(shí)，飛行器200可被安排進(jìn)行日常維護(hù)和維修116(其也可包括改進(jìn)、重構(gòu)、整修等)。
[0032]可通過(guò)系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作人員(例如，用戶)執(zhí)行或?qū)嵭蟹椒?00的每個(gè)過(guò)程。對(duì)本說(shuō)明書的目的，系統(tǒng)集成商可非限制性地包括諸多飛行器制造商和主要系統(tǒng)轉(zhuǎn)包商；第三方可非限制性地包括諸多銷售商、轉(zhuǎn)包商和供應(yīng)商；以及操作人員可非限制性是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)組織等。
[0033]如圖2所示，通過(guò)示例性方法100生產(chǎn)的飛行器200可包括帶有多個(gè)系統(tǒng)220的機(jī)身218和內(nèi)部222。高級(jí)系統(tǒng)220的例子包括推進(jìn)系統(tǒng)224、電氣系統(tǒng)226、液壓系統(tǒng)228以及環(huán)境系統(tǒng)230中的一個(gè)或更多個(gè)。也可包括任何數(shù)量的其他系統(tǒng)。盡管顯示了航空示例，但是本公開(kāi)的實(shí)施例可應(yīng)用于其它工業(yè)。
[0034]本文實(shí)施的設(shè)備和方法可在生產(chǎn)和使用方法100的任意一個(gè)或更多個(gè)階段期間使用。例如，相應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程108的部件或子組裝件可被以類似于使用飛行器200時(shí)生產(chǎn)的部分或子組裝件的方式進(jìn)行構(gòu)造或制造。另外，例如，通過(guò)顯著加速飛行器200的組裝或降低飛行器200的成本，在生產(chǎn)階段108和110期間，可使用一種或更多種設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例或其組合。類似地，在使用飛行器200時(shí)，設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例或其組合的一種或多種可以例如但不限于用于維護(hù)和維修116。
[0035]如上所述，層流氣動(dòng)表面通過(guò)修改氣動(dòng)表面的輪廓可以延長(zhǎng)(延伸)層流邊界層流動(dòng)。然而，層流氣動(dòng)表面的這種輪廓由于結(jié)構(gòu)限制不可能總是可行的并且其對(duì)氣動(dòng)阻力的其他組件可能產(chǎn)生不利影響?？商娲姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)氣動(dòng)表面施加少量的邊界層抽吸，以抑制或減少層流邊界層中的不穩(wěn)定性的增長(zhǎng)，從而提供層流氣動(dòng)表面。在修改或未修改氣動(dòng)表面輪廓的情況下可采用邊界層控制。
[0036]因?yàn)橐恍┻吔鐚映槲膶?shí)施方式延長(zhǎng)了層流而帶來(lái)結(jié)構(gòu)性處罰，以及其自身的重量和阻力處罰，所以重要的是使抽吸量以及層流表面上的抽吸區(qū)域范圍最小化，以致能夠?qū)崿F(xiàn)粘性阻力降低方面的凈利益。實(shí)施例涉及I)氣動(dòng)/流體動(dòng)力方法，以使抽吸質(zhì)量流率量以及層流氣動(dòng)表面上的抽吸區(qū)域范圍減至最小，以實(shí)現(xiàn)層流的顯著延伸，以及2)將次級(jí)抽吸裝置和相關(guān)聯(lián)的吸流收集硬件(例如，流槽)集成到飛行器200結(jié)構(gòu)中的高效且質(zhì)輕的器件，如以下更為詳細(xì)地說(shuō)明。
[0037]本公開(kāi)的實(shí)施例促進(jìn)了較大區(qū)域的翼型上的層流，從而在某些工況下降低了阻力。本公開(kāi)的實(shí)施例促進(jìn)了層流沿翼面越過(guò)由混合或自然層流前緣系統(tǒng)建立的主要的層流區(qū)域。本公開(kāi)的實(shí)施例包括在翼型前緣后方的延伸的或次級(jí)抽吸裝置的附加物，從而將次級(jí)層流沿翼型延伸到主要層流區(qū)域外。延伸的抽吸裝置以重量有效的方式粘結(jié)至交通工具(例如飛行器200)的結(jié)構(gòu)壁板。
[0038]使用回流技術(shù)的表面精加工/噴涂方法可以被應(yīng)用于維持延伸的抽吸裝置的穿孔面板的期望的滲透性和平滑性。延伸的抽吸裝置可聯(lián)接至現(xiàn)有主要混合層流控制清洗和抽吸系統(tǒng)，或可包括通向任何合適的抽吸源、或抽吸和清洗源的專用被動(dòng)抽吸裝置，其中所述源例如進(jìn)氣口或排水口或其他流槽，如以下更為詳細(xì)地說(shuō)明。穿孔面板包括薄金屬、復(fù)合材料或其他合適的材料，其具有以重量有效的方式集成至交通工具的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)蒙皮壁板的粘結(jié)的封閉的抽吸槽。
[0039]圖3是基線和混合層流控制和根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的使用延伸的(次級(jí))抽吸裝置的延伸的混合層流控制的圖解。圖3A-圖3C是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的示出延伸的混合層流控制過(guò)程的各方面圖解。后掠翼上的層流-紊流過(guò)渡一般由附接線不穩(wěn)定性或污染物、橫流(CF)擾動(dòng)或包括層流邊界層擾動(dòng)的托爾明-施里希廷(TS)擾動(dòng)而造成的。
[0040]圖3B示出后掠翼的草圖，其具有代表性的非粘性流線324、附接線擾動(dòng)322的傳播方向以及傳播波角Ψ，其從橫流(CF)擾動(dòng)或托爾明-施里希廷(TS)擾動(dòng)的非粘性流線324測(cè)得。橫流(CF)擾動(dòng)的傳播波角Ψ可以約為90度，而托爾明-施里希廷(TS)擾動(dòng)的傳播波角Ψ可以小于70度。圖3C示出抽吸質(zhì)量流率與流向表面距離的關(guān)系。
[0041]主要層流前緣表面308 (主要層流表面308，圖3A)經(jīng)配置在前緣(LE)區(qū)域內(nèi)提供層流附接線邊界層，并且例如，通過(guò)提供主要抽吸質(zhì)量流率326 (圖3C)來(lái)主要控制橫流(CF)擾動(dòng)增長(zhǎng)。主要層流表面308上的抽吸應(yīng)用建立了主要抽吸區(qū)域304。主要層流表面308上的抽吸應(yīng)用維持了主要抽吸區(qū)域304上的層流，其不僅在主要層流表面308上延伸，而且延伸超過(guò)終止抽吸的點(diǎn)一段距離。
[0042]受控抽吸和自然層流的這種組合被稱為混合層流。前緣抽吸區(qū)域之外的層流邊界層的不穩(wěn)定性增長(zhǎng)最終導(dǎo)致向湍流狀態(tài)的過(guò)渡。在一些實(shí)施例中，通過(guò)在至少距主要層流表面308第一距離處配置次級(jí)/延伸的抽吸裝置314(圖3A)，抑制或降低了邊界層的不穩(wěn)定性的增長(zhǎng)。在主要層流表面308和次級(jí)抽吸裝置314之間不施加抽吸。
[0043]延伸的抽吸裝置314可位于主要層流表面308的后方。同樣地，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，延伸的抽吸裝置314可被配置成，通過(guò)提供次級(jí)抽吸質(zhì)量流率336 (每單位時(shí)間的質(zhì)量流率)，主要控制托爾明-施里希廷(TS)擾動(dòng)增長(zhǎng)340(圖3C)。延伸的抽吸裝置314能夠潛在地被應(yīng)用于抑制橫流(CF)擾動(dòng)增長(zhǎng)，或也應(yīng)用于抑制層流邊界層分離。延伸的抽吸裝置314能夠通過(guò)延伸的抽吸裝置314的穿孔516 (參看圖5)的間距和次級(jí)抽吸質(zhì)量流率336的量，從而激起可導(dǎo)致向湍流狀態(tài)的延遲過(guò)渡的受控橫流(CF)擾動(dòng)而被優(yōu)化。延伸的抽吸裝置314不僅減少了實(shí)現(xiàn)層流的顯著延伸所需的整體抽吸，而且其還使得更易于將延伸的抽吸裝置314和相關(guān)聯(lián)的抽吸流收集硬件(例如，流槽)集成到飛行器200的結(jié)構(gòu)中，且同時(shí)與飛行器200內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組件干擾最小。
[0044]當(dāng)托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)340到達(dá)振幅閾值332 (圖3C)時(shí)，延伸的抽吸裝置314可開(kāi)始于起始位置328。延伸的抽吸裝置314延遲了向湍流狀態(tài)過(guò)渡的位置，在湍流狀態(tài)中，通過(guò)抑制托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)340到達(dá)過(guò)渡托爾明-施里希廷擾動(dòng)值334?？刂仆袪柮?施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)340所必須的抽吸量通常顯著小于用于控制橫流(CF)擾動(dòng)增長(zhǎng)的抽吸量。
[0045]如圖3A所示，主要層流表面308產(chǎn)生主要層流區(qū)域304 (在本文中可互換地被稱為主要抽吸區(qū)域304)。延伸的抽吸裝置314可以位于主要層流區(qū)域304內(nèi)。延伸的抽吸裝置314沿翼面302 (流體動(dòng)力表面302)延伸層流到由主要層流表面308建立的主要抽吸區(qū)域304之外，從而以有效的方式形成延伸的層流區(qū)域306 (在本文中可互換地被稱為次級(jí)抽吸區(qū)域306)，以實(shí)現(xiàn)降低的阻力減少利益。以這種方式，延伸的抽吸裝置314沿翼面302的翼展方向416 (圖4)形成翼面302的次級(jí)抽吸區(qū)域306，所述次級(jí)抽吸區(qū)域306沿翼面302的翼展方向延伸到翼面302的主要抽吸區(qū)域304之外。
[0046]在圖3A所示示例中，由于位于翼面302上表面上的延伸的抽吸裝置314所提供的抽吸，減少了上湍流邊界層流動(dòng)316。同樣地，在該示例中，因?yàn)檠由斓某槲b置314并不位于翼面302的下表面上，所以不會(huì)減少下湍流邊界層流動(dòng)318。
[0047]在該文件中可互換地使用延伸的抽吸裝置和次級(jí)抽吸裝置。類似地，在該文件中可互換地使用主要層流表面、主要表面以及主要層流前緣表面。
[0048]圖4是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的尾翼400 (例如，豎直尾翼或水平穩(wěn)定器)的圖解，其示出被集成到其結(jié)構(gòu)夾層壁板404中的延伸的(次級(jí))抽吸裝置402 (圖3A中的314)。尾翼400在本文中被用作飛行器外部表面、飛行器表面、翼面、氣動(dòng)表面/主體或流體動(dòng)力表面/主體的示例。然而，還可使用其他流體動(dòng)力升力面和/或控制表面，例如但不限制于，水平穩(wěn)定器、機(jī)翼、小翼、前翼、機(jī)身蒙皮、升降舵、副翼、升降副翼、方向舵、襟翼、縫翼、阻流板或其組合。
[0049]如上所述，主要層流表面408 (圖3A中的308)被配置成提供前緣層流邊界層并且主要控制橫流(CF)擾動(dòng)增長(zhǎng)。主要層流表面408可經(jīng)配置用于混合層流或自然層流操作。經(jīng)配置用于混合層流的主要層流表面408包括受控抽吸和自然層流的組合來(lái)產(chǎn)生主要抽吸區(qū)域304。經(jīng)配置用于自然層流操作的主要層流表面408產(chǎn)生主要自然層流區(qū)域。
[0050]主要層流表面408可位于，例如但不限制于，相對(duì)于豎直尾翼400前緣320在豎直尾翼400的約7%翼弦線處，或在豎直尾翼400上的其他位置處。
[0051]次級(jí)抽吸裝置402可包括細(xì)長(zhǎng)形狀，例如但不限制于，細(xì)長(zhǎng)的梯形形狀、細(xì)長(zhǎng)的矩形形狀、實(shí)質(zhì)上的條狀、實(shí)質(zhì)上的翼展和錐形、實(shí)質(zhì)上的翼展和非錐形、翼展和接近恒常寬度形或其他細(xì)長(zhǎng)形狀。次級(jí)抽吸裝置402可位于主要層流表面408后方一定距離，例如在豎直尾翼400的前緣320后方一定距離。
[0052]次級(jí)抽吸裝置402可位于，例如但不限制于，豎直尾翼400的向前盒壁板內(nèi)，其起始于距豎直尾翼400前緣320在豎直尾翼400翼弦線的約14%至約18%處，或位于豎直尾翼400上的其他位置處。在該示例中，由延伸的抽吸裝置402所提供的次級(jí)抽吸質(zhì)量流率336 (圖3C)可以是由主要層流表面408所提供的主要抽吸質(zhì)量流率326的約10% -20%。層流區(qū)域304(圖3)可增加約50-60%，從而提供延伸的層流區(qū)域306。
[0053]起始位置328、結(jié)束位置330以及因此的延伸的抽吸裝置402的寬度412取決于流體動(dòng)力表面302的翼型形狀和飛行條件。如果確定是可行且有益的，還可使用多個(gè)延伸的抽吸裝置402。圖11-圖13示出根據(jù)本公開(kāi)的不同實(shí)施例的集成到各種流體動(dòng)力表面的結(jié)構(gòu)壁板內(nèi)的延伸的(次級(jí))抽吸裝置402。
[0054]次級(jí)抽吸裝置402以重量有效的方式結(jié)合至結(jié)構(gòu)夾層壁板404。例如表面蒙皮面板504的非抽吸表面位于主要層流表面408和次級(jí)抽吸裝置402之間。在一些示例中，至少一部分次級(jí)抽吸裝置402包括穿孔516(圖5)，其開(kāi)始于靠近層流邊界層經(jīng)歷增加的層流邊界層擾動(dòng)增長(zhǎng)(例如增加的托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)340)的區(qū)域內(nèi)并沿流向方向414繼續(xù)，同時(shí)沿側(cè)向或翼展方向416延伸。
[0055]在次級(jí)抽吸裝置402 (圖9)噴漆期間將空氣逆向吹出次級(jí)抽吸裝置402的回流技術(shù)被應(yīng)用于維持次級(jí)抽吸裝置402的滲透性和平滑性，因此實(shí)現(xiàn)期望的表面精加工。在噴漆或涂層期間借助于空氣或合適的氣體清洗次級(jí)抽吸裝置402，以緩解涂料的聚積和其中的穿孔516的流動(dòng)限制。
[0056]次級(jí)抽吸裝置402可聯(lián)接至現(xiàn)有主要混合層流控制清洗和抽吸系統(tǒng)，或可包括專用被動(dòng)抽吸裝置，其經(jīng)配置將次級(jí)抽吸裝置402所抽吸的流體引導(dǎo)出去至移除/疏散抽吸流體的低壓源。專用被動(dòng)抽吸裝置因此與低壓源連通，以便將被抽吸流體引導(dǎo)出去至低壓源，例如，出去至流體動(dòng)力表面302之上。
[0057]專用被動(dòng)抽吸裝置可包括，例如但不限制于，主要抽吸區(qū)域304 (圖3)和次級(jí)抽吸裝置402之間共享的低壓抽吸口 406/422(抽吸口 406/422、被動(dòng)抽吸源406/422、流槽406/422)。專用被動(dòng)抽吸裝置可還包括，例如但不限制于，符合流體動(dòng)力表面302輪廓的表面開(kāi)口、流體動(dòng)力表面302上的突出(例如面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402 (圖14-圖16))、流體動(dòng)力表面302上的流槽(例如在空氣動(dòng)力主體上具有面向后離開(kāi)開(kāi)口的通氣口)或其他專用被動(dòng)抽吸裝置。低壓源可包括，例如但不限制于，在流體動(dòng)力表面302之上的低壓區(qū)域或其他低壓流動(dòng)移除源。
[0058]用于低壓的面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402(圖14-圖16)經(jīng)配置提供了面向后方的被動(dòng)抽吸，其用于通過(guò)次級(jí)抽吸裝置402抽吸并被收集在槽形加強(qiáng)件512的抽吸槽514內(nèi)的流體。面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402(被動(dòng)抽吸裝置1402)被直接聯(lián)接(相對(duì)于經(jīng)由內(nèi)部歧管連接至位于遠(yuǎn)處的抽吸源)至抽吸系統(tǒng)500(圖5)的表面蒙皮面板504。
[0059]以這種方式，后方排水口式被動(dòng)抽吸源1402提供了用于低壓的獨(dú)立源，以用于一定尺寸的壁板/面板。面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402無(wú)需將表面蒙皮面板504和抽吸系統(tǒng)500的內(nèi)部背襯面板506氣動(dòng)地聯(lián)接至低壓抽吸源(例如低壓抽吸源406)，從而減輕了重量以及促進(jìn)現(xiàn)有壁板的樣式翻新。以下在圖14-圖16的討論背景下，更詳細(xì)地說(shuō)明了面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402。
[0060]包括面向后方離開(kāi)開(kāi)口的通氣口被配置成提供被動(dòng)抽吸，以將次級(jí)抽吸裝置402所抽吸的流體引導(dǎo)出去至低壓源，例如流體動(dòng)力表面302上的低壓區(qū)域，其移除了被收集在抽吸槽514內(nèi)的被抽吸流體。該通氣口被更為詳細(xì)地描述在美國(guó)專利號(hào)7，866，609內(nèi)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引入并入此處。
[0061]圖5是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的尾翼400的抽吸系統(tǒng)500(系統(tǒng)500)的透視圖的圖解，其示出被集成到結(jié)構(gòu)夾層壁板404中的次級(jí)抽吸裝置402的一部分。系統(tǒng)500的結(jié)構(gòu)夾層壁板404包括結(jié)構(gòu)芯層502、表面蒙皮面板504、內(nèi)部背襯面板506以及槽形加強(qiáng)件512。
[0062]表面蒙皮面板504包括多孔區(qū)域510，其中一部分表面蒙皮面板504經(jīng)穿孔516被穿孔。穿孔516可包括沿其翼展方向416的翼面302/豎直尾翼400的基本條狀部分。表面蒙皮面板504可與翼面302前緣320間隔至少等于表面蒙皮面板504的弦寬420 (圖4)的距離。
[0063]如上所述，延伸的抽吸裝置402可通過(guò)穿孔516的間隔和次級(jí)抽吸質(zhì)量流率336的量被優(yōu)化，從而激起可導(dǎo)致至湍流狀態(tài)的過(guò)渡延遲的受控橫流(CF)擾動(dòng)。穿孔516的間距可以由，例如但不限制于，穿孔516的中心、穿孔516所需的開(kāi)放式抽吸面積、每單位面積的穿孔516數(shù)量和/或其他測(cè)量來(lái)限定。
[0064]在一些配置中，表面蒙皮面板504可位于至少距主要抽吸區(qū)域304 —定距離，其中托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)340達(dá)到振幅閾值332。表面蒙皮面板504符合飛行器表面，例如翼面302/豎直尾翼400，并且經(jīng)配置用作流體動(dòng)力表面302，例如允許流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板504。多孔區(qū)域510可包括，例如但不限制于，鈦、鋁、復(fù)合材料、金屬合金、纖維增強(qiáng)聚合物或其他材料，且其具有基于抽吸所需的流量所選擇的寬度。
[0065]槽形加強(qiáng)件512聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層502內(nèi)的表面蒙皮面板504，并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐表面蒙皮面板504以及引導(dǎo)流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板504。槽形加強(qiáng)件512包括抽吸單格514。槽形加強(qiáng)件512的抽吸單格514流體連通多孔區(qū)域510。槽形加強(qiáng)件512適用于聯(lián)接至流槽/抽吸裝置以促進(jìn)例如豎直尾翼400 (圖4)的氣動(dòng)表面上的層流。每個(gè)槽形加強(qiáng)件512封閉一個(gè)容積并且可包括，例如但不限制于，波狀輪廓518、結(jié)合至基底508的多個(gè)肋520和/或其他輪廓。在該文件中可互換地使用抽吸槽、抽吸腔以及抽吸單格。
[0066]由槽形加強(qiáng)件512形成抽吸槽514 (抽吸單格514)。槽形加強(qiáng)件512粘結(jié)至表面蒙皮面板504并且在沒(méi)有結(jié)構(gòu)芯層502的情況下可粘結(jié)至表面蒙皮面板504和內(nèi)部背襯面板506。槽形加強(qiáng)件512被表面蒙皮面板504和內(nèi)部背襯面板506封閉，并且以重量有效的方式被集成到例如結(jié)構(gòu)夾層壁板404的結(jié)構(gòu)蒙皮壁板。槽形加強(qiáng)件512可包括，例如但不限制于，石墨、玻璃纖維環(huán)氧樹(shù)脂、金屬合金、纖維增強(qiáng)聚合物或其他類似材料。
[0067]結(jié)構(gòu)芯層502 (如果包括的話)被聯(lián)接至一部分表面蒙皮面板504和槽形加強(qiáng)件512并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐一部分表面蒙皮面板504和槽形加強(qiáng)件512。在該示例中，內(nèi)部背襯面板506被聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層502并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)芯層502。
[0068]圖6是示出結(jié)構(gòu)芯層502、表面蒙皮面板504、內(nèi)部背襯面板506、槽形加強(qiáng)件512、多孔區(qū)域510以及歧管522的系統(tǒng)500的橫截面600的圖解。表面蒙皮面板504和內(nèi)部背襯面板506可包括金屬、金屬合金或纖維增強(qiáng)聚合物，且其具有集成到結(jié)構(gòu)夾層壁板404中的粘結(jié)的封閉槽形加強(qiáng)件512。
[0069]歧管522適當(dāng)?shù)貙?nèi)部背襯面板506聯(lián)接至現(xiàn)有混合層流清洗和抽吸系統(tǒng)或聯(lián)接至如上說(shuō)明的專用被動(dòng)抽吸裝置。以下在圖8中的歧管802的討論背景下將更為詳細(xì)地說(shuō)明歧管522。
[0070]圖7是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)夾層壁板404的結(jié)構(gòu)夾層壁板組裝件700的圖解。結(jié)構(gòu)夾層壁板組裝件700可包括結(jié)構(gòu)芯層502、表面蒙皮面板504、內(nèi)部背襯面板506、多孔區(qū)域510、槽形加強(qiáng)件512、膠結(jié)層片702、膠結(jié)層片704(例如，玻璃纖維至鈦)、層片706、層片708、膠結(jié)層片710、合成芯部(syntactic core) 714以及層片716。
[0071]膠結(jié)層片702將槽形加強(qiáng)件512聯(lián)接至多孔區(qū)域510 (例如，鈦)。
[0072]在該配置中，膠結(jié)層片704在結(jié)構(gòu)夾層壁板700的并不與槽形加強(qiáng)件512直接交接的邊緣處提供了多孔區(qū)域510和纖維玻璃層片706 (層片706)之間的結(jié)構(gòu)粘結(jié)。
[0073]層片706對(duì)接槽形加強(qiáng)件512。
[0074]層片708位于槽形加強(qiáng)件512上方。
[0075]膠結(jié)層片710將槽形加強(qiáng)件512聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層502，從而提供了槽形加強(qiáng)件512和芯層502之間的結(jié)構(gòu)粘結(jié)。
[0076]合成芯部714提供了至合成芯部714前緣(航空器接頭)的邊緣過(guò)渡。合成芯部714提供了至結(jié)構(gòu)夾層壁板700的前向邊緣(與前緣壁板交接的前向邊緣)的邊緣過(guò)渡。
[0077]圖7A是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)夾層壁板組裝件700的延伸的2D端視圖的圖解。
[0078]圖8是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的具有層流控制夾層壁板歧管802 (歧管802)集成的次級(jí)抽吸裝置402的背側(cè)壁板806(內(nèi)部背襯面板506)的圖解。歧管802包括歧管抽吸口804，其聯(lián)接至次級(jí)抽吸裝置402的背側(cè)壁板806的背側(cè)。離散的流孔808被鉆入槽形加強(qiáng)件512的抽吸槽514中。離散的流孔808提供了從多孔區(qū)域510前側(cè)(圖5)通過(guò)歧管802的歧管抽吸口 804離開(kāi)的流體流動(dòng)的抽吸路徑。歧管802粘結(jié)至背側(cè)壁板806的背側(cè)，遮擋了離散的流孔808。以這種方式，歧管802將內(nèi)部背襯面板506適當(dāng)?shù)芈?lián)接至現(xiàn)有混合層流清洗和抽吸系統(tǒng)或聯(lián)接至專用的被動(dòng)抽吸裝置，例如如上說(shuō)明的被動(dòng)抽吸口 406。
[0079]圖9是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)夾層壁板404的結(jié)構(gòu)夾層壁板900的表面精加工和噴涂方法的圖解。通過(guò)回流技術(shù)噴涂結(jié)構(gòu)夾層壁板900，從而實(shí)現(xiàn)層流所需的在次級(jí)抽吸裝置402的多孔區(qū)域510上的期望的滲透性和表面精加工。精加工的結(jié)構(gòu)夾層壁板900外表面(例如多孔區(qū)域510中的面板504)按標(biāo)準(zhǔn)表面制備進(jìn)行精加工和噴涂，只不過(guò)少量背壓(例如,約5磅)通過(guò)槽形加強(qiáng)件512被回吹離開(kāi)。
[0080]以這種方式，在施加低清洗壓力的同時(shí)施加和固化面漆，從而防止多孔區(qū)域510的穿孔516堵塞?？諝饬鲏毫?02經(jīng)施加通過(guò)結(jié)構(gòu)夾層壁板900內(nèi)的次級(jí)抽吸裝置402背側(cè)壁板806上的歧管802，并且通過(guò)多孔區(qū)域510離開(kāi)，以便在表面精加工期間，防止穿孔的孔堵塞。以這種方式，維持了次級(jí)抽吸裝置402的滲透性和平滑性，因此減少了穿孔516被涂料阻塞或在使用中堵塞。
[0081]圖10是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的示出施加次級(jí)抽吸過(guò)程1000的示例性流程圖解。結(jié)合過(guò)程1000所執(zhí)行的各種任務(wù)可以通過(guò)軟件、硬件、固件或其任何組合被機(jī)械地執(zhí)行。為了說(shuō)明的目的，過(guò)程1000的以下描述可涉及以上結(jié)合圖1-圖9所提及的元件。在一些實(shí)施例中，過(guò)程1000部分可通過(guò)系統(tǒng)500-900的不同元件(例如結(jié)構(gòu)芯層502、表面蒙皮面板504、內(nèi)部背襯面板506、歧管802、槽形加強(qiáng)件512等)執(zhí)行。過(guò)程1000可具有類似于圖1-圖9所示實(shí)施例的功能、材料以及結(jié)構(gòu)。因此，本文不再贅述共同特征、功能和元件。
[0082]過(guò)程1000可開(kāi)始于沿空氣動(dòng)力主體前緣配置主要表面(任務(wù)1002)。在主要表面408上可施加抽吸控制(也被稱為抽吸)，從而提供混合層流控制，以產(chǎn)生主要抽吸區(qū)域304。替代性地，在主要表面408上可不施加抽吸控制(圖11)，以產(chǎn)生自然層流控制。以這種方式，主要表面408可包括，例如但不限制于，抽吸控制表面、混合層流抽吸控制表面、自然層流控制表面或適于提供前緣層流邊界層以減少主要表面408上的湍流的其他表面或區(qū)域。
[0083]通過(guò)配置至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，其中次級(jí)抽吸裝置包括距主要表面至少第一距離的細(xì)長(zhǎng)形狀，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1004)。
[0084]通過(guò)在主要表面和所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置之間配置非抽吸表面，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù) 1006)。
[0085]通過(guò)經(jīng)所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置提供結(jié)構(gòu)支撐，其中所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置包括具有結(jié)構(gòu)芯層、表面蒙皮面板以及內(nèi)部背襯面板的夾層壁板，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù) 1008)。
[0086]通過(guò)配置多孔區(qū)域，其中一部分所述表面蒙皮面板被穿孔，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù) 1010)。
[0087]通過(guò)配置位于結(jié)構(gòu)芯層內(nèi)并流體連通多孔區(qū)域的槽形加強(qiáng)件，所述槽形加強(qiáng)件適于聯(lián)接至流槽，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1012)。
[0088]通過(guò)將表面蒙皮面板配置成包括多個(gè)穿孔，所述穿孔被配置成允許流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1014)。
[0089]通過(guò)將槽形加強(qiáng)件配置成聯(lián)接至表面蒙皮面板并結(jié)構(gòu)上支撐一部分表面蒙皮面板以及引導(dǎo)流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1016)。
[0090]通過(guò)配置結(jié)構(gòu)芯層，其中結(jié)構(gòu)芯層聯(lián)接至并配置成結(jié)構(gòu)上支撐表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件，可繼續(xù)過(guò)程1000 (任務(wù)1018)。
[0091]通過(guò)將內(nèi)部背襯面板配置成聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層并在結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)芯層，可繼續(xù)過(guò)程 1000 (任務(wù) 1020)。
[0092]通過(guò)將抽吸裝置配置成抽吸來(lái)自槽形加強(qiáng)件的流體，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1022)。
[0093]通過(guò)配置第一距離，其中該距離從托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)達(dá)到振幅閾值處開(kāi)始，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1024)。振幅閾值可以是，例如但不限制于，過(guò)渡托爾明-施里希廷擾動(dòng)值334的大約25% -75%。
[0094]通過(guò)在噴涂所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置期間將空氣逆向吹離所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，從而維持次級(jí)抽吸裝置的滲透性和平滑性，以減少穿孔被涂料阻塞或在使用中堵塞，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1026)。
[0095]通過(guò)穿孔的間距和次級(jí)抽吸質(zhì)量流率的量來(lái)優(yōu)化至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，從而激起可導(dǎo)致至湍流狀態(tài)的過(guò)渡延遲的受控橫流(CF)擾動(dòng)，可繼續(xù)過(guò)程1000(任務(wù)1028)。
[0096]通過(guò)除了沿空氣動(dòng)力主體的翼展方向經(jīng)由主要表面形成空氣動(dòng)力主體的主要抽吸區(qū)域外，還沿空氣動(dòng)力主體的翼展方向經(jīng)所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置形成空氣動(dòng)力主體的次級(jí)抽吸區(qū)域，可繼續(xù)過(guò)程1000 (任務(wù)1030)。
[0097]圖11是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的較小尺寸機(jī)翼1100的圖解，其示出在前緣的后方被集成到其結(jié)構(gòu)夾層壁板中的延伸的抽吸裝置402。對(duì)于較小尺寸機(jī)翼1100，用于形成次級(jí)抽吸區(qū)域306的延伸的抽吸裝置402比用于形成主要抽吸區(qū)域304的主要層流表面408更可行。對(duì)于較小尺寸機(jī)翼，可以不需要用于形成主要抽吸區(qū)域304的主要層流表面408。因此，在該示例中，除延伸的抽吸裝置402之外，在沒(méi)有抽吸控制的主要層流表面408可用于自然層流控制?？墒褂枚鄠€(gè)延伸的抽吸裝置402。
[0098]圖12是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的大尺寸機(jī)翼1200的圖解，其示出在前緣后方被集成到其結(jié)構(gòu)夾層壁板中的多個(gè)延伸的抽吸裝置402。主要層流表面408可位于，例如但不限制于，從前緣到距機(jī)翼1200前緣在翼弦線的約3-4%處，或機(jī)翼1200上適于延伸的抽吸裝置402操作的其他位置。延伸的抽吸裝置402可以是，例如但不限制于，約25cm(約10英寸)寬，或適于延伸的抽吸裝置402操作的其他寬度。延伸的抽吸裝置402可以是，例如但不限制于，位于前梁前方的機(jī)翼1200的翼盒內(nèi)。
[0099]每個(gè)延伸的抽吸裝置402可具有例如但不限于主要層流表面408的主要抽吸質(zhì)量流326的約20%的抽吸質(zhì)量流率336 (圖3C)，或適于延伸的抽吸裝置402操作的其他抽吸質(zhì)量流水平。在該示例中，延伸的抽吸裝置402可添加，例如但不限制于，約20%更多的層流。
[0100]圖13是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的機(jī)身1300的圖解，其示出被集成到其結(jié)構(gòu)夾層壁板中的多個(gè)延伸的抽吸裝置402。延伸的抽吸裝置402用于控制托爾明-施里希廷擾動(dòng)340 (圖3C)，每個(gè)延伸的抽吸裝置402可開(kāi)始于托爾明-施里希廷擾動(dòng)340達(dá)到振幅閾值332 (圖 3C)時(shí)。
[0101]圖14-圖16是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的圖解，其示出包括用于低壓的面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402的配置1400-1600。面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402經(jīng)配置提供了面向后方的被動(dòng)抽吸，以便疏散來(lái)自槽形加強(qiáng)件512的抽吸槽514的被抽吸流體。面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402被直接聯(lián)接至表面蒙皮面板504，以及例如但不限制于，抽吸系統(tǒng)500的內(nèi)部背襯面板506。以這種方式，面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402提供了用于低壓的的獨(dú)立源，以用于某一尺寸的壁板。如上所述，面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402無(wú)需將抽吸系統(tǒng)500的壁板504/506氣動(dòng)地聯(lián)接至低壓抽吸源406，從而減輕了重量并且有助于現(xiàn)有壁板的樣式翻新。
[0102]面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402是固定(非移動(dòng))的被動(dòng)抽吸裝置。因此，在該文件中可互換地使用固定面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402和后方排水口式被動(dòng)抽吸源1402。固定的面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源1402可包括，例如但不限制于，楔形或具有開(kāi)放的離開(kāi)表面1408以便抽吸空氣1406被被動(dòng)地吸出的其他合適形狀。
[0103]多孔區(qū)域510內(nèi)的局部開(kāi)口 1404被配置成疏散來(lái)自槽形加強(qiáng)件512的每個(gè)抽吸槽514的抽吸空氣1406。每個(gè)抽吸槽514可包括其自身開(kāi)口 1404。替代性地，抽吸槽514可聯(lián)接至子結(jié)構(gòu)以減少用于疏散抽吸空氣1406的局部開(kāi)口 1404(孔口)數(shù)量，并因此減小沿流向方向414的固定的后方排水口式被動(dòng)抽吸源1402的尺寸。
[0104]取代單位表面積上一個(gè)大的固定后方排水口式被動(dòng)抽吸源1402(固定抽吸裝置)的是在單位表面上可使用多個(gè)較小的固定后方排水口式被動(dòng)抽吸源1402(固定抽吸裝置)。以這種方式，每個(gè)固定后方排水口抽吸源1402聯(lián)接至表面蒙皮面板504的一個(gè)翼展節(jié)段(沿翼展方向416)以及抽吸系統(tǒng)500的內(nèi)部背襯面板506。翼展節(jié)段的數(shù)量取決于流率每個(gè)翼展節(jié)段的和尺寸。
[0105]以這種方式，本公開(kāi)的不同實(shí)施例提供了用于促進(jìn)在翼型、機(jī)身或任何其他流體動(dòng)力表面的較大區(qū)域上的層流，從而在某些操作條件下減少阻力的方法。
[0106]在以下列舉的段落中描述了根據(jù)本公開(kāi)的本發(fā)明主題的說(shuō)明性、非排他性例子。
[0107]Al.一種抽吸系統(tǒng),其包括:
[0108]表面蒙皮面板，其包括多個(gè)穿孔，所述穿孔經(jīng)配置允許流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板；
[0109]槽形加強(qiáng)件，其包括抽吸槽，所述抽吸槽聯(lián)接至表面蒙皮面板并經(jīng)配置在結(jié)構(gòu)上支撐表面蒙皮面板并引導(dǎo)流體流動(dòng)；
[0110]結(jié)構(gòu)芯層，其被聯(lián)接至一部分表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐一部分表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件；
[0111]內(nèi)部背襯面板，其被聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)芯層；以及
[0112]抽吸裝置，其經(jīng)配置從槽形加強(qiáng)件抽吸流體。
[0113]A2.根據(jù)段落Al的抽吸系統(tǒng)，其中:
[0114]抽吸系統(tǒng)被集成到飛行器表面；以及
[0115]表面蒙皮面板符合飛行器表面，并且被配置成充當(dāng)流體動(dòng)力表面。
[0116]A3.根據(jù)段落Al或A2的抽吸系統(tǒng)，其中穿孔包括沿翼展方向的飛行器表面的基本條狀部分。
[0117]A4.根據(jù)段落A3的抽吸系統(tǒng)，其中表面蒙皮面板與翼面的前緣間隔至少等于表面蒙皮面板的弦寬的距離。
[0118]A5.根據(jù)段落A3的抽吸系統(tǒng)，其中除了沿飛行器表面的翼展方向的飛行器表面的主要抽吸區(qū)域外，抽吸系統(tǒng)還沿飛行器表面的翼展方向形成了飛行器表面的次級(jí)抽吸區(qū)域。
[0119]A6.根據(jù)段落Al至A5任一段的抽吸系統(tǒng)，其中槽形加強(qiáng)件封閉了一個(gè)容積并且包括波狀輪廓。
[0120]A7.根據(jù)段落Al至A5任一段的抽吸系統(tǒng)，其中槽形加強(qiáng)件封閉了一個(gè)容積并且包括結(jié)合至基底的多個(gè)肋。
[0121]AS.根據(jù)段落Al至A7任一段的抽吸系統(tǒng)，其中抽吸裝置包括直接聯(lián)接至表面蒙皮面板的至少一個(gè)固定面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源。
[0122]A9.根據(jù)段落Al至AS任一段的抽吸系統(tǒng)，還包括將內(nèi)部背襯面板聯(lián)接至流控清洗和抽吸系統(tǒng)或包括抽吸口的專用被動(dòng)抽吸裝置的歧管。
[0123]A10.根據(jù)段落Al至A9任一段的抽吸系統(tǒng)，其中表面蒙皮面板位于距主要抽吸區(qū)域至少一定距離處，在此托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)達(dá)到振幅閾值。
[0124]All.一種在氣動(dòng)表面上抽吸的抽吸系統(tǒng),其包括:
[0125]夾層壁板，其包括結(jié)構(gòu)芯層、表面蒙皮面板以及內(nèi)部背襯面板；
[0126]多孔區(qū)域，其中一部分表面蒙皮面板被穿孔；以及
[0127]槽形加強(qiáng)件，其包括抽吸腔，且位于結(jié)構(gòu)芯層內(nèi)并與多孔區(qū)域流體連通，槽形加強(qiáng)件適于聯(lián)接至流槽。
[0128]A12.根據(jù)段落Al的抽吸系統(tǒng)，還包括被動(dòng)抽吸裝置，其經(jīng)配置從槽形加強(qiáng)件抽吸流體。
[0129]A13.根據(jù)段落All或A12的抽吸系統(tǒng)，其中氣動(dòng)表面包括飛行器外部表面，其包括:豎直尾翼、水平穩(wěn)定器、機(jī)翼、小翼、機(jī)身蒙皮、前翼、升降機(jī)、副翼、升降副翼、襟翼、縫翼、方向舵、阻流板或其組合。
[0130]A14.一種空氣動(dòng)力主體的次級(jí)抽吸方法，所述方法包括:
[0131]沿空氣動(dòng)力主體前緣配置主要表面；
[0132]配置至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，其包括距主要表面至少第一距離的細(xì)長(zhǎng)形狀；以及
[0133]在主要表面和所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置之間配置非抽吸表面。
[0134]A15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:
[0135]經(jīng)由所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置提供結(jié)構(gòu)支撐，其中所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置包括具有結(jié)構(gòu)芯層、表面蒙皮面板以及內(nèi)部背襯面板的夾層壁板；
[0136]配置多孔區(qū)域，其中一部分表面蒙皮面板經(jīng)由多個(gè)穿孔被穿孔；以及
[0137]配置槽形加強(qiáng)件，其位于結(jié)構(gòu)芯層內(nèi)并與多孔區(qū)域流體連通，所述槽形加強(qiáng)件適于聯(lián)接至流槽。
[0138]A16.根據(jù)權(quán)利要求14所述方法，還包含:
[0139]將表面蒙皮面板配置成包括多個(gè)穿孔，所述穿孔被配置成允許流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板；
[0140]將槽形加強(qiáng)件配置成聯(lián)接至表面蒙皮面板并在結(jié)構(gòu)上支撐一部分表面蒙皮面板以及引導(dǎo)流體流動(dòng)通過(guò)表面蒙皮面板；
[0141]將結(jié)構(gòu)芯層配置成聯(lián)接至表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件并且被配置成在結(jié)構(gòu)上支撐表面蒙皮面板和槽形加強(qiáng)件；
[0142]將內(nèi)部背襯面板配置成聯(lián)接至結(jié)構(gòu)芯層并且在結(jié)構(gòu)上支撐結(jié)構(gòu)芯層；以及
[0143]將抽吸裝置配置成從槽形加強(qiáng)件抽吸流體。
[0144]A17.根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其中抽吸裝置包括通氣口，所述通氣口包括在空氣動(dòng)力主體上的面向后尚開(kāi)開(kāi)口。
[0145]A18.根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其中抽吸裝置包括主要表面和次級(jí)抽吸裝置之間共享的流槽。
[0146]A19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在噴涂所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置期間，將空氣逆向吹離所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置，從而維持所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置的滲透性和平滑性，以減少穿孔被涂料阻塞或在使用中堵塞。
[0147]A20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過(guò)穿孔的間距和抽吸質(zhì)量流率的量，從而激起導(dǎo)致至湍流狀態(tài)的過(guò)渡延遲的受控橫流(CF)擾動(dòng)，而優(yōu)化所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置。
[0148]A21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括配置第一距離，所述第一距離開(kāi)始于托爾明-施里希廷擾動(dòng)增長(zhǎng)達(dá)到振幅閾值的位置。
[0149]A22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中振幅閾值在過(guò)渡托爾明-施里希廷擾動(dòng)值334的約25%至約75%的范圍。
[0150]A23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置位于起始于距空氣動(dòng)力主體前緣在翼弦線的約14%至約18%處。
[0151]A24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括除了沿空氣動(dòng)力主體的翼展方向經(jīng)由主要表面形成空氣動(dòng)力主體的主要抽吸區(qū)域外，還沿空氣動(dòng)力主體的翼展方向經(jīng)由所述至少一個(gè)次級(jí)抽吸裝置形成空氣動(dòng)力主體的次級(jí)抽吸區(qū)域。
[0152]雖然在前面的詳細(xì)描述中，提出了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但應(yīng)理解大量變型可以存在。還應(yīng)該理解本文所描述的示例性實(shí)施例或?qū)嵤├恢荚谝匀魏畏绞较拗浦黝}的范圍、適用性或結(jié)構(gòu)。相反地，前面的詳細(xì)描述為本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員提供了用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施例或多個(gè)實(shí)施例的便捷路線圖。應(yīng)理解可在不偏離權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍的情況下，可對(duì)元件的功能和排列做出多種變化，其包括提交本專利申請(qǐng)時(shí)的已知等同物和可預(yù)見(jiàn)等同物。
[0153]上述說(shuō)明涉及元件或節(jié)點(diǎn)或特征被“連接”或“聯(lián)接”在一起。如本文所用，除非另外明確說(shuō)明，否則“連接”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征被直接地結(jié)合到(或直接地聯(lián)通)另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征，并且不必須是機(jī)械地。同樣地，除非另外明確說(shuō)明，否則“聯(lián)接”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征被直接地或間接地結(jié)合到(或直接或間接地連通)另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征，并且不必須是機(jī)械地。因此，盡管圖4-9以及圖11-16描述了元件的布置，但是額外的介于中間的元件、裝置、特征或部件可存在于本公開(kāi)的實(shí)施例中。
[0154]本文件使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)，以及其中的變體，除非另外明確說(shuō)明，否則應(yīng)被理解為開(kāi)放式的而不是限制性的。作為上述情況的示例:術(shù)語(yǔ)“包含”應(yīng)被理解為“包含，但不限制于”或相似意思；術(shù)語(yǔ)“示例”用于提供所示事物示例性實(shí)例，而不是其詳盡的或限制性的列表；而形容詞例如“常規(guī)的”、“傳統(tǒng)的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”、“規(guī)格的”、“已知的”和相似意思的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)解釋為僅限所述物品在給定時(shí)間階段的事物或可于給定時(shí)間可獲得的有限物品，反而應(yīng)被理解為包含可用或現(xiàn)在已知或?qū)?lái)任何時(shí)候知曉的常規(guī)、傳統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)格的技術(shù)。
[0155]同樣的，用連詞“和”連接的一組事物不應(yīng)被理解為要求這些事物的每一個(gè)出現(xiàn)在組群中，而是應(yīng)理解成“和/或”，除非另有明確說(shuō)明。相似的，用連詞“或”連接的一組事物不應(yīng)被理解為被要求在組群中相互排斥，而是應(yīng)理解為“和/或”，除非另有說(shuō)明。此外，盡管本公開(kāi)的事物、元件或組件可被描述或要求保護(hù)為單數(shù)，但復(fù)數(shù)被涵蓋在其范圍內(nèi)，除非明確說(shuō)明了限制為單數(shù)。這些加寬詞和短語(yǔ)例如“一個(gè)或更多個(gè)”、“至少”、“但不限制于”或在一些情況下其他類似的短語(yǔ)，不應(yīng)該理解為在這些短語(yǔ)沒(méi)出現(xiàn)的句子中有意或要求保護(hù)較窄的情況。
[0156]當(dāng)術(shù)語(yǔ)“大約”涉及一個(gè)數(shù)值或數(shù)值范圍時(shí)，想要包含在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可發(fā)生的實(shí)驗(yàn)誤差而導(dǎo)致的數(shù)值。
[0157]如本文所使用，除非另外明確指出，否則“可操作的”指能夠被使用、適合或容易使用或維修、可用于特定目的，和能夠執(zhí)行本文所述的敘述的或期望的功能。關(guān)于系統(tǒng)和裝置，術(shù)語(yǔ)“可操作的”指系統(tǒng)和/或裝置是全功能的并且是校準(zhǔn)的，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)包括執(zhí)行所述功能的元件并符合可應(yīng)用的操作要求。關(guān)于系統(tǒng)和電路，術(shù)語(yǔ)“可操作的”指系統(tǒng)和/或電路是全功能的并且是校準(zhǔn)的，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)包括執(zhí)行所述邏輯并符合可應(yīng)用的操作要求。
【權(quán)利要求】
1.一種延伸在空氣動(dòng)力主體上的層流的設(shè)備，其包括: 主要層流表面(308)，其沿翼面(302)產(chǎn)生主要層流區(qū)域(304);以及 次級(jí)抽吸裝置(314)，其位于距所述主要層流表面(308) —定距離處，從而沿所述翼面(302)將所述層流延伸到所述主要層流區(qū)域(304)之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述次級(jí)抽吸裝置(314)位于所述主要層流區(qū)域(304)內(nèi)在所述主要層流表面(308)后方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中在所述主要層流表面(308)和所述次級(jí)抽吸裝置(314)之間未施加抽吸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述主要層流表面(308)是空氣動(dòng)力主體的主要層流前緣表面(308)，其提供在所述空氣動(dòng)力主體的前緣(LE)區(qū)域內(nèi)的層流附接線邊界層。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述次級(jí)抽吸裝置(314)位于起始于距所述空氣動(dòng)力主體的所述前緣在翼弦線的約14%至約18%處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述主要層流表面(308、408)經(jīng)配置用于自然層流操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述主要層流表面(308、408)經(jīng)配置用于混合層流，所述主要層流區(qū)域(304)由在所述主要層流表面(308)上的抽吸建立，其維持層流在所述主要層流表面(308)上且超出終止所述抽吸的點(diǎn)一定距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中由所述次級(jí)抽吸裝置所提供的次級(jí)抽吸質(zhì)量流率(336)是所述主要層流表面處的主要抽吸質(zhì)量流率(326)的約10%至約20%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述翼面是豎直尾翼、水平穩(wěn)定器、機(jī)翼、小翼或前翼中的一個(gè)的外表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述次級(jí)抽吸裝置(314)被集成到結(jié)構(gòu)夾層壁板(404)中，該結(jié)構(gòu)夾層壁板包括: 表面蒙皮面板(504)，其包括多孔區(qū)域(510)； 槽形加強(qiáng)件(512)，其聯(lián)接至所述表面蒙皮面板，所述槽形加強(qiáng)件包括與所述多孔區(qū)域流體連通的抽吸單格(514);以及 內(nèi)部背襯面板(506)，其封閉所述槽形加強(qiáng)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括聯(lián)接至所述表面蒙皮面板(504)的結(jié)構(gòu)芯層(502)，其中所述槽形加強(qiáng)件(512)在所述結(jié)構(gòu)芯層內(nèi)聯(lián)接至所述表面蒙皮面板。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，還包括用于抽吸來(lái)自所述槽形加強(qiáng)件的流體的抽吸裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述抽吸裝置包括直接聯(lián)接至所述表面蒙皮面板的面向后方的排水口式被動(dòng)抽吸源(1402)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包含: 混合層流清洗和抽吸系統(tǒng)，其用于在所述主要層流表面(308)上提供抽吸；以及 歧管(522、802)，其聯(lián)接至所述背襯面板，所述歧管將所述次級(jí)抽吸裝置聯(lián)接至所述混合層流清洗和抽吸系統(tǒng)。
15.一種飛行器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
16.一種用于在空氣動(dòng)力主體上延伸層流的方法，其包括: 在距沿翼面提供主要層流區(qū)域(304)的主要層流表面(308) —定距離處施加抽吸，所述抽吸的施加提供延伸到所述主要層流區(qū)域之外的次級(jí)層流區(qū)域(306)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述抽吸由位于所述主要層流區(qū)域(304)內(nèi)的次級(jí)抽吸裝置(314)提供，所述方法還包括在所述主要層流表面上施加抽吸以建立所述主要層流區(qū)域(304)，并且其中在所述主要流表面(308)和所述次級(jí)抽吸裝置(314)之間未施加抽吸。
【文檔編號(hào)】B64C3/00GK104210644SQ201410240861
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】P·L·拉普, P·G·帕里克, L·L·吳, P·M·維根 申請(qǐng)人:波音公司