專(zhuān)利名稱(chēng)：：可縮回的渦流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及帶有可縮回的渦流發(fā)生器(retractablevortexgenerator)的流控制表面(flowcontrolsurface)。
背景技術(shù)：
：渦流發(fā)生器已與各種流控制表面一起使用，以便使與流控制表面的邊界空氣層有關(guān)聯(lián)的低動(dòng)量流體流和邊界空氣層外面的高動(dòng)量流體流混合。這種渦流發(fā)生器在各種各樣的航空器中的使用提高了機(jī)動(dòng)效率。然而，永久安裝的翼渦流發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生阻力負(fù)擔(dān)(dragpenalty)，且有可能會(huì)堆積例如冰形態(tài)的外來(lái)物質(zhì)，這些外來(lái)物質(zhì)顯著地降低航空器的固有性能?？煽s回的渦流發(fā)生器已經(jīng)研究出來(lái)彌補(bǔ)這些問(wèn)題。Bauer的US4,039,161、Cox的US5,253,828和Lisy等人的US6，105，904中的每一個(gè)都公開(kāi)了可縮回到流控制表面中的渦流發(fā)生器。然而，這些文獻(xiàn)中所描述的可縮回的渦流發(fā)生器需要修改在其上設(shè)置該渦流發(fā)生器的裝置的結(jié)構(gòu)以留出在渦流發(fā)生器不使用時(shí)渦流發(fā)生器可縮回到其中的內(nèi)部空間。需要足夠的空間來(lái)容納渦流發(fā)生器的這種要求可能以消極方式影響翼或其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這還要求具有希望增加渦流發(fā)生器的流控制表面的翼或其它這種結(jié)構(gòu)不能夠針對(duì)這種渦流發(fā)生器輕易地進(jìn)行改裝。Campbell的US6,427,948公開(kāi)了一種渦流發(fā)生器，其能夠被選擇性地移入偏轉(zhuǎn)位置以產(chǎn)生順流湍流，且能夠被移入未偏轉(zhuǎn)位置以減少阻力。Campbell的渦流發(fā)生器由形狀記憶合金形成，當(dāng)沒(méi)有電信號(hào)施加到相聯(lián)的加熱器時(shí)，形狀記憶合金處于偏轉(zhuǎn)位置，且當(dāng)電信號(hào)施加到相聯(lián)的加熱器時(shí)，形狀記憶合金處于未偏轉(zhuǎn)位置。然而，在偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下，渦流發(fā)生器都伸出流控制表面的外部，然而未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)與偏轉(zhuǎn)狀態(tài)相比可產(chǎn)生較少阻力，但是伸出部分仍產(chǎn)生一些不希望的殘余阻力，且沒(méi)有減少暴露的渦流發(fā)生器上的積冰問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種包括流控制表面的流控制裝置，流體被設(shè)計(jì)成按預(yù)定方向流過(guò)流控制表面。渦流發(fā)生器與流控制表面相聯(lián)。各渦流發(fā)生器都具有相對(duì)于預(yù)定方向形成銳角的樞軸，并且能夠被定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)，在伸展?fàn)顟B(tài)，各渦流發(fā)生器的作用是形成渦流流體流，在縮回狀態(tài)，各渦流發(fā)生器經(jīng)由樞軸旋轉(zhuǎn)以便處于靠近流控制表面的位置。致動(dòng)器與各渦流發(fā)生器相聯(lián)，每個(gè)致動(dòng)器用于將相聯(lián)的渦流發(fā)生器定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)之間。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，渦流發(fā)生器與預(yù)定方向構(gòu)成的銳角在5至45度之間。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器可以是啟動(dòng)由鎳-鈦合金制成的形狀記憶材料的加熱器。然而，也可使用其它類(lèi)型的機(jī)電致動(dòng)器。在一個(gè)實(shí)施例中，渦流發(fā)生器可以是翼片形式，當(dāng)處于縮回狀態(tài)時(shí)，翼片與流控制表面平行，且當(dāng)處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，翼片設(shè)置為0和180度之間的角度。如所描述的，流控制裝置使流控制表面上的阻力和積冰減少，而不需要在流控制裝置中為縮回的渦流發(fā)生器留出空間。因此，本發(fā)明的可縮回的渦流發(fā)生器可應(yīng)用于大量各種流控制表面，而不需要大量改裝流控制表面。圖1A是具有依據(jù)本發(fā)明的處于伸展或展開(kāi)狀態(tài)的渦流發(fā)生器的流控制裝置的側(cè)視圖。圖IB是具有依據(jù)本發(fā)明的處于伸展或展開(kāi)狀態(tài)的渦流發(fā)生器的流控制裝置的俯視圖。圖2A是具有依據(jù)本發(fā)明的處于縮回狀態(tài)的渦流發(fā)生器的流控制裝置的側(cè)視圖。圖2B是具有依據(jù)本發(fā)明的處于縮回狀態(tài)的渦流發(fā)生器的流控制裝置的俯視圖。圖3A是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的當(dāng)各渦流發(fā)生器處于縮回狀態(tài)時(shí)沿其樞軸的視圖。圖3B是當(dāng)圖3A的渦流發(fā)生器處于伸展或展開(kāi)狀態(tài)時(shí)沿其樞軸的視圖。圖4A是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的當(dāng)各渦流發(fā)生器處于縮回狀態(tài)時(shí)沿其樞軸的視圖。圖4B是當(dāng)圖4A的渦流發(fā)生器處于伸展或展開(kāi)狀態(tài)時(shí)沿其樞軸的視圖。具體實(shí)施方式圖1A、1B、2A和2B顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流控制裝置10的示例。圖1A顯示了側(cè)視圖，以及圖1B顯示了流控制表面20的俯f見(jiàn)圖，流體介質(zhì)設(shè)計(jì)成按矢量F所表示的方向流過(guò)流控制表面20。一列渦流發(fā)生器30示出處于伸展位置。渦流發(fā)生器30基本上為扁平結(jié)構(gòu)，其在伸展時(shí)通常相對(duì)于控制表面的平面垂直。渦流發(fā)生器30的每一個(gè)都構(gòu)造成可圍繞樞軸40樞轉(zhuǎn)。樞軸40與流動(dòng)方向(或原始風(fēng)向)F形成銳角a，以便方便產(chǎn)生流體渦流。銳角a可在5和45度之間(或-5到-45度，取決于所測(cè)量的方向)，以在流控制表面20上產(chǎn)生渦流。在更具體的實(shí)施例中，角a在12和25度之間，且甚至更具體地在19和21度之間。圖2A和2B顯示了流控制表面20的側(cè)視圖和俯視圖，流體介質(zhì)設(shè)計(jì)成當(dāng)一列渦流發(fā)生器30處于縮回狀態(tài)時(shí)按預(yù)定方向F流過(guò)流控制表面20。如所顯示的，渦流發(fā)生器圍繞樞軸40樞轉(zhuǎn)，以便通常處于與上部流控制表面20呈平行的、躺在其上的關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，縮回的渦流發(fā)生器處于與上部流控制表面20抵靠接觸。在這種狀態(tài)下，渦流發(fā)生器不阻擋流，因而基本上消除了來(lái)自渦流發(fā)生器的阻力影響。因此，渦流發(fā)生器在需要時(shí)被伸展，且在所有其它飛行狀況下縮回，而不要求在流控制裝置中具有任何空間用以?xún)?chǔ)存在不用時(shí)的渦流發(fā)生器。在所示的實(shí)施例中，表面20具有基本上連續(xù)的、未修改的形狀。因此，應(yīng)當(dāng)理解，如這里圖中所示的渦流發(fā)生器可被改裝到之前已經(jīng)制造出的許多不同類(lèi)型的表面20上。在另一實(shí)施例中(未顯示)，渦流發(fā)生器當(dāng)展開(kāi)時(shí)所置于其上的上部表面區(qū)域稍微凹進(jìn)。這種凹進(jìn)可具有與渦流發(fā)生器的厚度相同大小的深度，以便當(dāng)縮回時(shí)渦流發(fā)生器的暴露表面基本上與表面20的相鄰表面部分平齊。圖3A和3B顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在流控制表面20上操作渦流發(fā)生器30的示例。圖3A是當(dāng)渦流發(fā)生器30處于縮回狀態(tài)時(shí)沿著渦流發(fā)生器30的樞軸40的方向得到的視圖。圖3B是當(dāng)渦流發(fā)生器30處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)沿渦流發(fā)生器30的樞軸40的視圖。渦流發(fā)生器由馬達(dá)或致動(dòng)器50來(lái)致動(dòng)，以便在縮回狀態(tài)和伸展?fàn)顟B(tài)之間重新定位。伸展?fàn)顟B(tài)可以可變地選擇，以使渦流發(fā)生器相對(duì)于流控制表面20傾斜角度e。在本實(shí)施例中，致動(dòng)器50可以是由電輸入60(來(lái)自外部控制器)控制的電磁馬達(dá)，且角e可調(diào)節(jié)成相對(duì)于表面20處于0和180度之間。在一個(gè)實(shí)施例中，角6以與表面20垂直(90。)的方位或角e配置。在另一實(shí)施例中，渦流發(fā)生器30以相對(duì)于直角-4°到+4°的角度配置。圖4A和4B顯示了用以將渦流發(fā)生器30定位在伸展位置和縮回位置之間的另一致動(dòng)器的示例。在該示例中，致動(dòng)器包括由電輸入80(來(lái)自外部控制器)控制的加熱器70。渦流發(fā)生器30由形狀記憶合金如鎳-鈦合金形成，且在制造時(shí)初始變形成如圖4B所顯示的伸展位置。在圖4B的伸展位置，渦流發(fā)生器30相對(duì)于表面20形成角6。角0可具有與如上述的圖3A和3B的實(shí)施例相同的一個(gè)范圍或多個(gè)范圍。當(dāng)由加熱器70施加熱量超過(guò)形狀記憶材料的特定轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，渦流發(fā)生器返回到未變形狀態(tài)，如圖4A所示的。在另一實(shí)施例中，形狀記憶合金渦流發(fā)生器初始處于縮回(未展開(kāi))位置，如圖4A所示的。當(dāng)熱量施加到形狀記憶合金渦流發(fā)生器時(shí)，形狀記憶合金渦流發(fā)生器從圖4A的縮回位置移動(dòng)到圖4B的展開(kāi)位置。各種類(lèi)型的致動(dòng)器可用于執(zhí)行如所描述的樞轉(zhuǎn)功能，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。例如，熱雙壓電晶片致動(dòng)器(thermalbimorphactuators)、雙壓電晶片致動(dòng)器(piezoelectricbimorphactuators)以及能夠產(chǎn)生樞轉(zhuǎn)動(dòng)作的任何其它致動(dòng)器都可用作本發(fā)明的致動(dòng)器。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的流控制裝置用作傾斜旋翼航空器的翼的一部分。盡管已經(jīng)顯示了渦流發(fā)生器的具體構(gòu)造，但是本發(fā)明并不限于這種構(gòu)造，且可使用各種各樣的其它結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生同向旋轉(zhuǎn)以及反向旋轉(zhuǎn)效果。盡管單個(gè)渦流發(fā)生器的形狀已經(jīng)顯示為三角形，但是本發(fā)明并不限于這種形狀，且可以使用其它形狀的渦流發(fā)生器，例如矩形形狀或其它形狀。盡管已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很顯然可進(jìn)行各種改變而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。權(quán)利要求1.一種流控制裝置，其包括流控制表面，流體被設(shè)計(jì)成按預(yù)定方向流過(guò)所述流控制表面；渦流發(fā)生器，其與所述流控制表面相聯(lián)，各渦流發(fā)生器都具有相對(duì)于所述預(yù)定方向形成銳角的樞軸，并且能夠被定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)，在該伸展?fàn)顟B(tài)中，所述各渦流發(fā)生器起到形成渦流流體流的作用，在該縮回狀態(tài)中，所述各渦流發(fā)生器經(jīng)由所述樞軸旋轉(zhuǎn)以便處于靠近所述流控制表面的位置；以及致動(dòng)器，其與所述各渦流發(fā)生器中的每個(gè)相聯(lián)，每個(gè)致動(dòng)器用于將相聯(lián)的所述渦流發(fā)生器定位在所述伸展?fàn)顟B(tài)和所述縮回狀態(tài)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流控制裝置，其中所述銳角在5度至45度之間。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的流控制裝置，其中所述渦流發(fā)生器由形狀記憶材料形成，并且所述致動(dòng)器包括啟動(dòng)所述形狀記憶材料的加熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流控制裝置，其中所述各渦流發(fā)生器都為翼片形式，當(dāng)處于所述縮回狀態(tài)時(shí)，所述翼片與所述流控制表面平行，當(dāng)處于所述伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述翼片設(shè)置為相對(duì)于所述流控制表面成大于0度且小于180度的角度。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的流控制裝置，其中所述流控制表面是傾斜旋翼飛行器的一部分。6.—種航空器，其包括傾斜旋翼的機(jī)翼；流控制表面，其形成在所述傾斜旋翼的機(jī)翼上，流體被設(shè)計(jì)成按預(yù)定方向流過(guò)所述傾斜旋翼的機(jī)翼；渦流發(fā)生器，其與所述流控制表面相聯(lián)，各渦流發(fā)生器都具有相對(duì)于預(yù)定方向形成銳角的樞軸，并且能夠被定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)，在所述伸展?fàn)顟B(tài)中，所述各渦流發(fā)生器起到形成渦流流體流的作用，在所述縮回狀態(tài)中，所述各渦流發(fā)生器經(jīng)由所述樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)以便處于靠近所述流控制表面的位置；以及致動(dòng)器，其與所述各渦流發(fā)生器相聯(lián)，各致動(dòng)器都適合于將相聯(lián)的所述渦流發(fā)生器定位在所述伸展?fàn)顟B(tài)和所述縮回狀態(tài)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航空器，其中所述銳角在5度至45度之間。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航空器，其中所述致動(dòng)器包括加熱器，并且所述渦流發(fā)生器包括可基于所述加熱器的啟動(dòng)而進(jìn)行移動(dòng)的形狀記憶材料。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航空器，其中所述各渦流發(fā)生器都為翼片形式，當(dāng)處于所述縮回狀態(tài)時(shí)，所述翼片與所述流控制表面平行，當(dāng)處于所述伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述翼片設(shè)置為相對(duì)于所述流控制表面成大于0度且小于180度的角度。全文摘要公開(kāi)了一種流控制裝置，其包括流控制表面(20)，流體被設(shè)計(jì)成按預(yù)定方向(F)流過(guò)流控制表面(20)。渦流發(fā)生器(30)與流控制表面相聯(lián)。各渦流發(fā)生器都具有相對(duì)于預(yù)定方向形成銳角(α)的樞軸(40)，且能夠被定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)，在伸展?fàn)顟B(tài)，單個(gè)渦流發(fā)生器的作用是形成渦流流體流，在縮回狀態(tài)，各渦流發(fā)生器經(jīng)由樞軸旋轉(zhuǎn)以便處于靠近流控制表面的位置。致動(dòng)器與各渦流發(fā)生器相聯(lián)，每個(gè)致動(dòng)器都適合于將相聯(lián)的渦流發(fā)生器定位在伸展?fàn)顟B(tài)和縮回狀態(tài)之間。所公開(kāi)的流控制裝置將用于傾斜旋翼飛行器。文檔編號(hào)B64C23/06GK101213131SQ200680023730公開(kāi)日2008年7月2日申請(qǐng)日期2006年6月30日優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日發(fā)明者J·C·納拉莫爾申請(qǐng)人:貝爾直升機(jī)特克斯特龍有限公司