具有被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器的飛機(jī)進(jìn)氣口系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)領(lǐng)域通常涉及用于飛機(jī)的進(jìn)氣口系統(tǒng)，以及更具體地涉及具有用于被動(dòng)調(diào)節(jié)開口的被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器的進(jìn)氣口系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的客機(jī)包括在飛行過程中不加壓的一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)腔。一個(gè)典型的通風(fēng)腔存在于機(jī)翼-機(jī)身整流罩(wing-to-body fairing)內(nèi)，所述整流罩形成在機(jī)身和機(jī)翼之間的混合空氣動(dòng)力學(xué)表面。這些機(jī)翼-機(jī)身整流罩通常用進(jìn)氣口或空氣入口進(jìn)行通風(fēng)，以便去除可能包含燃油蒸氣的空氣。另一種典型的通風(fēng)腔是用于在飛機(jī)上的環(huán)境控制系統(tǒng)的熱交換器的封殼。
[0003]隨著飛機(jī)速度的增加，通過這些通風(fēng)腔的空氣流動(dòng)通過固定面積的進(jìn)氣口而增加。該增加的空氣流動(dòng)導(dǎo)致飛機(jī)的艙室內(nèi)的過量噪聲，并能夠增加飛機(jī)上的空氣動(dòng)力阻力。用于降低這種過量噪聲和阻力的一個(gè)解決方案是調(diào)節(jié)進(jìn)氣口的面積。這種調(diào)節(jié)通常通過使用電動(dòng)致動(dòng)器和傳感器來主動(dòng)管理進(jìn)氣口的面積來完成。這些主動(dòng)管理的進(jìn)氣口具有需要附加的電子組件和給飛機(jī)增加復(fù)雜性的缺點(diǎn)。
[0004]因此，希望提供具有調(diào)節(jié)面積的進(jìn)氣口系統(tǒng)，其具有降低的管理復(fù)雜性。此外，其它所需特征和特性從隨后的
【發(fā)明內(nèi)容】
和詳細(xì)描述以及所附的權(quán)利要求、結(jié)合附圖和本【背景技術(shù)】將變得顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文公開飛機(jī)和用于飛機(jī)的進(jìn)氣口系統(tǒng)的各種非限制性的實(shí)施例。
[0006]在第一非限制性的實(shí)施例中，飛機(jī)包括但不限于內(nèi)部隔室、外皮、進(jìn)氣口、可移動(dòng)元件和被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器。在飛行期間在艙室壓力下，內(nèi)部隔室封裝基本上恒定的內(nèi)部空氣質(zhì)量，并且外皮至少部分地限定通風(fēng)腔。進(jìn)氣口設(shè)置在外皮上，并連通在通風(fēng)腔和飛機(jī)所處的外部環(huán)境之間的空氣。可移動(dòng)元件在進(jìn)氣口上方的打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，以便限定通過進(jìn)氣口的空氣流動(dòng)面積。被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器可操作地與可移動(dòng)元件耦接并且響應(yīng)于飛機(jī)漸增的海拔高度基于內(nèi)部空氣質(zhì)量和外部環(huán)境之間的壓差而朝向關(guān)閉位置移動(dòng)可移動(dòng)元件。
[0007]在第二非限制性實(shí)施例中，進(jìn)氣口系統(tǒng)包括但不限于進(jìn)氣口、可移動(dòng)元件和被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器。進(jìn)氣口配置成設(shè)置于飛機(jī)的外皮上并配置成連通在通風(fēng)腔和飛機(jī)所處的外部環(huán)境之間的空氣。可移動(dòng)元件在進(jìn)氣口上方的打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，以便限定通過進(jìn)氣口的空氣流動(dòng)面積。被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器可操作地與可移動(dòng)元件耦接并且配置成響應(yīng)于飛機(jī)漸增的海拔高度基于在外部環(huán)境和基本上恒定的內(nèi)部空氣質(zhì)量之間的壓差而朝向關(guān)閉位置移動(dòng)可移動(dòng)元件，其中基本上恒定的內(nèi)部空氣質(zhì)量在飛機(jī)的飛行期間在艙室壓力下由飛機(jī)的內(nèi)部隔室所封裝。
【附圖說明】
[0008]因?yàn)楸景l(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過參照當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)的以下的具體描述變得更容易理解，所以將容易領(lǐng)會(huì)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0009]圖1是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的飛機(jī)非限制性實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0010]圖2A和圖2B是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的圖1所示進(jìn)氣口系統(tǒng)的非限制性實(shí)施例的橫截面視圖；
[0011 ]圖3是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的圖1所示進(jìn)氣口系統(tǒng)的非限制性實(shí)施例的橫截面視圖；
[0012]圖4和圖5是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的圖1所示進(jìn)氣口系統(tǒng)的被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器的非限制性實(shí)施例的橫截面視圖；和
[0013]圖6A和圖6B是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的圖1所示進(jìn)氣口系統(tǒng)的非限制性實(shí)施例的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下的詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而且不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，不旨在受到在前述【背景技術(shù)】或以下的詳細(xì)描述中所呈現(xiàn)的任何理論約束。
[0015]本文公開了飛機(jī)和進(jìn)氣口系統(tǒng)的各種非限制性實(shí)施例。通過考慮伴隨本申請(qǐng)的圖示連同考慮以下的詳細(xì)描述可獲得對(duì)飛機(jī)和進(jìn)氣口系統(tǒng)的更深入理解。
[0016]圖1是示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的飛機(jī)100的非限制性實(shí)施例的側(cè)視圖。飛機(jī)100包括外皮108、內(nèi)部隔室110、機(jī)翼-機(jī)身整流罩112、整流罩腔115、環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)隔室114和進(jìn)氣口系統(tǒng)118。外皮108限定飛機(jī)100的外周，當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí)所述外周由外部氣流潤濕，所述外周包括機(jī)身蒙皮109、機(jī)翼、尾翼和發(fā)動(dòng)機(jī)以及它們的相關(guān)空氣動(dòng)力整流罩的部分。該實(shí)施例包括機(jī)身蒙皮、機(jī)翼-機(jī)身整流罩112和ECS隔室114的部分。機(jī)翼-機(jī)身整流罩112是外皮108的子設(shè)備。
[0017]內(nèi)部隔室110是壓力容器，該壓力容器包括飛機(jī)100的艙室和駕駛艙。當(dāng)飛機(jī)100在飛行時(shí)，各種增壓組件(未示出)保持內(nèi)部隔室110處于艙室壓力下，如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣。由內(nèi)部隔室110封裝的內(nèi)部空氣質(zhì)量通常保持在高于外部環(huán)境119的較高壓力下，以保持乘客舒適性。
[0018]整流罩腔115和ECS隔室114是通風(fēng)腔，在飛機(jī)100的飛行期間通風(fēng)腔不加壓并具有在量值上類似于外部環(huán)境119的內(nèi)部壓力。根據(jù)美國聯(lián)邦航空管理局的規(guī)定基于從整流罩腔115去除潛在的燃油蒸氣，對(duì)機(jī)翼-機(jī)身整流罩112進(jìn)行通風(fēng)。ECS隔室114是通風(fēng)的，以便將冷卻空氣提供給ECS的空調(diào)部分的熱交換器組件。
[0019]進(jìn)氣口系統(tǒng)118設(shè)置于外皮108上并配置成連通在通風(fēng)腔(例如，整流罩腔115和ECS隔室114)和飛機(jī)100所處的外部環(huán)境119之間的空氣。在不脫離本公開范圍的情況下，進(jìn)氣口系統(tǒng)118可包括空氣入口或空氣出口。在一些實(shí)施例中，進(jìn)氣口系統(tǒng)118包括空氣入口，以及通風(fēng)腔包括常規(guī)空氣出口。
[0020]進(jìn)一步參照?qǐng)D2A和圖2B，橫截面視圖示出根據(jù)本公開教導(dǎo)的進(jìn)氣口系統(tǒng)118的非限制性實(shí)施例。每個(gè)進(jìn)氣口系統(tǒng)118包括進(jìn)氣口 120、可移動(dòng)元件122、被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124、壓力致動(dòng)閥126、空氣壓力供給管線133和兩個(gè)彈性構(gòu)件128。進(jìn)氣口系統(tǒng)118基于飛機(jī)100的海拔高度在打開位置和關(guān)閉位置之間是可移動(dòng)的，如將在下面描述的那樣。在打開位置，空氣流動(dòng)面積被最大化，空氣能夠通過空氣流動(dòng)面積流動(dòng)通過進(jìn)氣口系統(tǒng)118和通風(fēng)腔。對(duì)最大化的空氣流動(dòng)面積進(jìn)行預(yù)先選擇，以便基于飛機(jī)100的低速操作(諸如在起飛/降落和10，000英尺以下的飛行期間)提供空氣流動(dòng)。在關(guān)閉位置下，空氣流動(dòng)面積被最小化，空氣能夠通過其流動(dòng)通過進(jìn)氣口系統(tǒng)118和通風(fēng)腔。通常對(duì)最小化的空氣流動(dòng)面積進(jìn)行預(yù)先選擇，以便基于飛機(jī)100的高速操作(諸如，當(dāng)飛機(jī)100處于巡航速度時(shí))提供空氣流動(dòng)。
[0021]進(jìn)氣口 120是在外皮108中的孔或開口。在所提供的實(shí)例中，進(jìn)氣口 120包括從外皮108延伸進(jìn)入通風(fēng)腔的固定構(gòu)件130。固定構(gòu)件130提供反作用力到被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124和彈性構(gòu)件128上，如將在下面描述的那樣。進(jìn)氣口 120可具有各種形狀以便減少飛機(jī)100內(nèi)的風(fēng)噪聲或飛機(jī)100上的阻力，如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣。
[0022]可移動(dòng)元件122在進(jìn)氣口 120上方的打開位置和關(guān)閉位置之間是可移動(dòng)的，以便限定通過進(jìn)氣口 120的空氣流動(dòng)面積?？梢苿?dòng)元件122的打開位置和關(guān)閉位置限定進(jìn)氣口系統(tǒng)118的打開位置和關(guān)閉位置，如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣。通過改變空氣流動(dòng)面積，通過通風(fēng)腔的空氣流動(dòng)可被調(diào)節(jié)以便減少在飛機(jī)100通常處于巡航速度下的更高的海拔高度下的空氣流動(dòng)。在所提供的實(shí)例中，可移動(dòng)元件122是鉸接坡道(articulating ramp)，其通過鉸鏈132固定到進(jìn)氣口 120或外皮108。
[0023]被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124可操作地與可移動(dòng)元件122耦接。被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124還配置成響應(yīng)于飛機(jī)100漸增的海拔高度基于在內(nèi)部隔室110內(nèi)的內(nèi)部空氣質(zhì)量和外部環(huán)境119之間的壓差而朝向關(guān)閉位置移動(dòng)可移動(dòng)元件122。如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣，隨著飛機(jī)100的海拔高度的增加，外部環(huán)境119中的大氣壓力減小。在不脫離本公開范圍的情況下，由被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124和彈性構(gòu)件128所提供的力可針對(duì)特定應(yīng)用變化并且被優(yōu)化。
[0024]在所提供的實(shí)例中，被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124是氣囊，其使得可移動(dòng)元件122圍繞鉸鏈132旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124是波紋管系統(tǒng)、氣動(dòng)活塞或可基于壓差用于被動(dòng)致動(dòng)可移動(dòng)元件122的任何其它設(shè)備。當(dāng)飛機(jī)100處于巡航海拔高度下時(shí)，被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124配置成使可移動(dòng)元件122處于關(guān)閉位置下。如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣，當(dāng)處于巡航海拔高度下時(shí)，飛機(jī)100通常以巡航速度行進(jìn)。在巡航速度下，當(dāng)可移動(dòng)元件122處于關(guān)閉位置下時(shí)，進(jìn)氣口系統(tǒng)118的空氣流動(dòng)面積足以使得通風(fēng)腔進(jìn)行通風(fēng)。
[0025]內(nèi)部隔室110的內(nèi)部空氣質(zhì)量比用于致動(dòng)被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124的空氣體積大得多。因此，在內(nèi)部隔室110內(nèi)的內(nèi)部空氣質(zhì)量的空氣壓力可被認(rèn)為是在被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124和可移動(dòng)元件122的整個(gè)可移動(dòng)范圍內(nèi)基本上恒定。
[0026]壓力致動(dòng)閥126可操作地耦接在內(nèi)部隔室110的內(nèi)部空氣質(zhì)量和被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124之間。當(dāng)內(nèi)部隔室110和外部環(huán)境119之間的壓差低于閾值時(shí)，壓力致動(dòng)閥126限制從內(nèi)部隔室110到被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124的空氣流動(dòng)。通過實(shí)例的方式，壓力致動(dòng)閥126可選擇成在具體的鎊/平方英寸(壓差)打開并在低的海拔高度和速度下保持氣口系統(tǒng)118處于打開位置。被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124還可包含小的出口端口 131，以允許加壓的空氣緩慢逸出，這樣當(dāng)壓力致動(dòng)閥126關(guān)閉時(shí)，加壓空氣不被困于被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124內(nèi)。在一些實(shí)施例中，壓力致動(dòng)閥126被省略，并且內(nèi)部空氣質(zhì)量與可移動(dòng)元件130直接流體連通。
[0027]在所提供的實(shí)例中，彈性構(gòu)件128是在固定構(gòu)件130和可移動(dòng)元件122之間拉緊的螺旋彈簧。在其它實(shí)施例中，可以使用其它類型的彈性構(gòu)件。彈性構(gòu)件128內(nèi)的張力將可移動(dòng)元件122朝向固定構(gòu)件130并遠(yuǎn)離外皮108拉動(dòng)，以便迫使進(jìn)氣口系統(tǒng)118進(jìn)入到打開位置。被動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器124、彈性構(gòu)件128和壓力致動(dòng)閥126配合以便當(dāng)飛機(jī)低于閾值的海拔高度時(shí)將可移動(dòng)元件122定位在打開位置下以便最大化空氣流動(dòng)面積。如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員能夠理解的那樣，在低的海拔高度下，飛機(jī)100通常以低空氣速度行進(jìn)，并且希望最大化的空氣流動(dòng)面積來提供整流罩腔115或ECS隔室114的足夠通風(fēng)。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)的是在不脫離本公開范圍的情況下，在任何給