專利名稱：用于降低失速速度的可縮回渦流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例通常涉及流體動(dòng)力面上方的流動(dòng)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及可縮回的渦流發(fā)生器，其用于改進(jìn)流體動(dòng)力面上方流動(dòng)的流體動(dòng)力特性。
背景技術(shù)：
通常當(dāng)邊界層移向升力面的前緣，并且與反壓力梯度足夠遠(yuǎn)，其中相對(duì)于升力面的邊界層速度幾乎下降至零時(shí)，出現(xiàn)流動(dòng)分離。流體流從升力面分開，然后代替形成漩渦和渦流。在空氣動(dòng)力學(xué)中，時(shí)常流動(dòng)分離能夠?qū)е伦枇υ黾雍蜕p少。通過(guò)在高迎角造成邊界層分離，流動(dòng)分離通常會(huì)惡化低速性能。惡化的低速性能進(jìn)而增加升力面的“失速速度”，并且當(dāng)升力面以與起飛和進(jìn)近著陸相關(guān)聯(lián)的低速操作時(shí)，可能造成非最優(yōu)的飛行條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了用于改進(jìn)升力面組件低速性能的裝置和方法。至少一個(gè)渦流發(fā)生器耦合至升力面，并且渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)升力面，從而增加升力。渦流發(fā)生器縮回至升力面內(nèi)部，從而減小阻力。簡(jiǎn)單的鉸接下垂前緣裝置結(jié)合了可縮回渦流發(fā)生器，并且耦合至例如機(jī)翼的升力面。在巡航配置中，機(jī)翼具有平滑的低阻力上和下表面。在低速配置中，機(jī)翼前緣下垂并且渦流發(fā)生器延伸進(jìn)入氣流。下垂的前緣增加了拱度(camber)，同時(shí)延伸的渦流發(fā)生器以類似于復(fù)雜的開槽板條系統(tǒng)，在上表面上方激勵(lì)(energize)氣流。該動(dòng)作增強(qiáng)了處于高迎角時(shí)的低速性能。以這種方式，重型復(fù)雜的前緣升力裝置被替換為較為簡(jiǎn)易、體輕和平滑的前緣裝置，其中重型復(fù)雜的前緣升力裝置昂貴、維修強(qiáng)度大并且遭受性能降低的表面不連續(xù)性。在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法改進(jìn)了升力面組件的低速性能。至少一個(gè)渦流發(fā)生器耦合至升力面組件，并且通過(guò)下垂耦合至升力面組件的鉸接前緣，渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)升力面組件，從而增加升力。渦流發(fā)生器縮回至升力面內(nèi)部從而減小阻力。在另一個(gè)實(shí)施例中，可縮回的渦流發(fā)生器裝置包括耦合至升力面的鉸接前緣裝置，和耦合至升力面的至少一個(gè)渦流發(fā)生器。渦流發(fā)生器能夠運(yùn)行從而當(dāng)鉸接前緣下垂時(shí)，延伸穿過(guò)升力面，從而增加升力，而當(dāng)鉸接前緣上升時(shí)，縮回至升力面內(nèi)部，從而減小阻力。在又一個(gè)實(shí)施例中，用于操作升力面組件的方法提供了改進(jìn)的低速性能。該方法使流體在升力面組件上方流動(dòng)，并且使前緣裝置從標(biāo)稱位置下垂至偏轉(zhuǎn)位置，其中該前緣裝置鉸鏈至升力面組件的第一表面。該方法響應(yīng)前緣裝置的下垂還暴露多個(gè)可縮回的渦流發(fā)生器，其超出升力面組件流體動(dòng)力面一定距離。該方法還使渦流產(chǎn)生于流體內(nèi)，并且改變了前緣裝置的下垂幅度。提供該發(fā)明內(nèi)容，從而以簡(jiǎn)化的形式介紹所選擇的概念，其中在詳細(xì)描述中將進(jìn)一步描述該概念。該發(fā)明內(nèi)容不是要確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不是要被用于輔助判定要求保護(hù)的主題的范圍。


當(dāng)結(jié)合下列附圖，通過(guò)參考詳細(xì)描述和權(quán)利要求，可獲得對(duì)本發(fā)明實(shí)施例更為全面的理解，其中貫穿附圖相同的標(biāo)識(shí)號(hào)指代類似元件。附圖被提供用于促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的理解，但不限制本發(fā)明的寬度、范圍、比例、或適用范圍。附圖不必按比例繪制。圖I示出示例性飛機(jī)生產(chǎn)和使用方法的流程圖。圖2示出飛機(jī)的示例性方框圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件的透視圖，示出前緣下垂暴露可縮回渦流發(fā)生器(RVG)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的部分升力面組件的側(cè)視圖，示出前緣下垂暴露單個(gè)·RVG。圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件的透視圖，其中該組件示出在具有RVG的巡航配置中的平滑的上和下前緣升力面，其中該RVG隱藏在鉸接下垂的前緣下方。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件的透視圖，示出初始前緣以大約5度的角度下垂，從而暴露RVG。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件的透視圖，示出中間水平的前緣以大約15度的角度下垂，使得RVG從位于升力面組件的空氣動(dòng)力面的蒙皮中的開槽延伸出來(lái)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件的透視圖，示出充分移動(dòng)的前緣以大約30度的角度下垂，從而暴露并充分延伸RVG。圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性的流程圖，示出使用RVG改進(jìn)升力面組件低速性能的過(guò)程。圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性流程圖，示出操作升力面組件從而提供改進(jìn)的低速性能的過(guò)程。
具體實(shí)施例方式下列詳細(xì)描述為性質(zhì)上為示例性實(shí)施例，而不是要限制本發(fā)明或本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用和使用。具體裝置、技術(shù)、和應(yīng)用的描述僅作為示例被提供。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)極易理解對(duì)在此描述的示例的修正，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍下，在此定義的一般原理可被應(yīng)用于其他示例和應(yīng)用。此外，無(wú)意被呈現(xiàn)在先前技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或下列具體實(shí)施方式
中的任何表述和暗示的理論所約束。本發(fā)明應(yīng)與權(quán)利要求的范圍相一致，而不是要限于在此描述和示出的例子。在此本發(fā)明實(shí)施例可從功能和/或邏輯方框部件和不同過(guò)程步驟等方面描述。應(yīng)明白該方框部件可由許多經(jīng)配置執(zhí)行具體功能的硬件、軟件、和/或固件部件實(shí)現(xiàn)。為了敘述的簡(jiǎn)潔起見，在此將不再詳細(xì)描述關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)、控制表面、制造、和系統(tǒng)的其他功能方面(和系統(tǒng)的各個(gè)操作部件)的傳統(tǒng)技術(shù)和部件。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白本發(fā)明的實(shí)施例可結(jié)合不同結(jié)構(gòu)主體實(shí)施，以及在此描述的實(shí)施例僅作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例。此處在實(shí)用的非限制性應(yīng)用(即機(jī)翼前緣)的背景下描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不被局限于該前緣的應(yīng)用，在此描述的技術(shù)還可被運(yùn)用于其他流體動(dòng)力學(xué)表面應(yīng)用。例如，實(shí)施例可適用于飛機(jī)的其他升力面，例如襟翼或尾翼、飛機(jī)的控制面(例如升降舵和副翼)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、風(fēng)輪機(jī)葉片、利用液體(例如，水)代替空氣的水動(dòng)力面、帆船帆、發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)器、螺旋槳/風(fēng)車等等。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在閱讀該發(fā)明后，應(yīng)明白下面是本發(fā)明的示例和實(shí)施例，而不是根據(jù)這些示例限制操作。在不背離本發(fā)明的示例性實(shí)施例的范圍下，可運(yùn)用其他實(shí)施例，以及做出結(jié)構(gòu)的改變。更為詳細(xì)地參考附圖，在如圖I所示的飛機(jī)制造和使用方法100(方法100)，以及如圖2所示飛機(jī)200的背景下，描述本發(fā)明的實(shí)施例。在預(yù)生產(chǎn)過(guò)程中，示例性方法100可包括飛機(jī)200的規(guī)格說(shuō)明和設(shè)計(jì)104以及材料采購(gòu)106。在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生飛機(jī)200的部件和子組件制造108和系統(tǒng)整合110。接下來(lái)，為了投入使用114，飛機(jī)200將通過(guò)認(rèn)證和交付112。在客戶使用飛機(jī)200的同時(shí)，安排飛機(jī)200進(jìn)行常規(guī)維修和維護(hù)116 (其還將包括修改、重組、翻新等等)?？赏ㄟ^(guò)系統(tǒng)集成商、第三方、和/或操作人員(例如，客戶)執(zhí)行或?qū)嵤┓椒?00的過(guò)程。為了描述的目的，系統(tǒng)集成商可包括但不限于任意數(shù)目的飛機(jī)制造商和主要系統(tǒng)分 包商；第三方可包括但不限于任意數(shù)目的供貨方、分包商、和供應(yīng)商；以及操作人員可以是但不限于航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)機(jī)構(gòu)，等等。如圖2所示，由示例性方法100生產(chǎn)的飛機(jī)200可包括具有多個(gè)系統(tǒng)220和一個(gè)內(nèi)部222的飛機(jī)機(jī)架218。高級(jí)系統(tǒng)220的例子包括一個(gè)或多于一個(gè)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。還可包括許多其他系統(tǒng)。盡管示出航空航天的例子，但是本發(fā)明實(shí)施例可被應(yīng)用至其他產(chǎn)業(yè)。在任何一個(gè)或多于一個(gè)生產(chǎn)和使用方法100階段，可采用包含在此的設(shè)備和方法。例如，相應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程108的部件或子組件可按相似于飛機(jī)200在使用時(shí)生產(chǎn)的組件或子組件的方式被制作或制造。另外，在生產(chǎn)階段108和110過(guò)程中，例如，通過(guò)極大地加快飛機(jī)200組裝或減少成本，可運(yùn)用一個(gè)或多于一個(gè)設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例、或其組合。相似地，例如但不限于，當(dāng)使用飛機(jī)200時(shí)，可運(yùn)用一個(gè)或多于一個(gè)設(shè)備實(shí)施例、方法實(shí)施例、或其組合，從而維修和維護(hù)116。本發(fā)明的實(shí)施例將可縮回開槽翼板的優(yōu)勢(shì)，與固定的渦流發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，同時(shí)除去兩者主要的不利方面。在一些實(shí)施例中，提供單鉸接未開槽下垂前緣裝置，其增加了空氣動(dòng)力繞流體(aerodynamic body)的拱度,例如處于低速配置的機(jī)翼,在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用開槽的前緣裝置?？煽s回渦流發(fā)生器(RVG)可被安置在前緣裝置(S卩，開槽或未開槽的前緣裝置)的后緣下方。在巡航飛行中，前緣裝置覆蓋RVG，從而提供平滑、低阻力翼面。處于低速時(shí)，前緣裝置在其單鉸鏈上旋轉(zhuǎn)、暴露RVG，然后該RVG延伸至自由空氣流，減少噪音。以該方法，延伸的RVG以類似于復(fù)雜的開槽板條系統(tǒng)的方式，在空氣動(dòng)力繞流體的上表面上方，激勵(lì)(energize)自由空氣流。處于高迎角時(shí),該動(dòng)作通過(guò)延遲邊界層分離，增強(qiáng)了低速性能。然而，與現(xiàn)有的復(fù)雜開槽板條系統(tǒng)相反，本發(fā)明的實(shí)施例除去巡航中板條后緣和在延伸位置中的前緣開槽重疊。除去巡航中板條后緣和在延伸位置中的前緣開槽重疊，減少了巡航阻力和進(jìn)近噪音。因此，重型復(fù)雜的前緣升力裝置被替換為較為簡(jiǎn)易、體輕和平滑的前緣裝置，其中重型復(fù)雜的前緣升力裝置昂貴、維修強(qiáng)度大并且遭受性能降低的表面不連續(xù)性。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件300 (S卩，機(jī)翼)的透視圖，其中該組件300示出下垂的前緣裝置302 (前緣裝置302 )，從而暴露多個(gè)可縮回渦流發(fā)生器(RVG>308。升力面組件300可包括前緣裝置302、RVG308、鉸鏈310、第一表面314 (上表面314)(升力面314)、第二表面316 (下表面316)、和鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318。例如，升力面組件300可包括，例如但不限于，空氣動(dòng)力繞流體，例如飛機(jī)機(jī)翼、飛機(jī)垂直尾翼、飛機(jī)控制面(例如飛機(jī)升降機(jī)、飛機(jī)副翼、飛機(jī)方向舵、翼型)、賽車的升力面、船用舵、水翼、發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)器、螺旋槳/風(fēng)車等等。前緣裝置302包括前緣304、前緣304的后緣306、和前緣下表面330。前緣裝置302包括單鉸鏈未開槽下垂的前緣裝置，其處于低速配置時(shí)增加了升力面組件300的拱度。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，前緣裝置302包括開槽且下垂的前緣裝置，其處于低速配置時(shí)增加了升力面組件300的拱度。前緣304為前緣裝置302的第一緣，從而遇到例如自由空氣流312的流介質(zhì)，自由空氣流312在飛機(jī)或賽車的情況中為空氣，而在船用舵的情況中為水。 前緣裝置302通過(guò)鉸鏈310可鉸接地耦合至第一表面314 (上表面314)。空氣動(dòng)力面334 (流體動(dòng)力面334)可被提供用于支撐前緣裝置302。當(dāng)前緣裝置302下垂時(shí)，空氣動(dòng)力面334用作后緣306的延伸部分，從而覆蓋后緣306和緣340之間的距離338。在圖3示出的實(shí)施例中，當(dāng)前緣裝置302下垂時(shí)，RVG308自升力面組件300的流體動(dòng)力面的蒙皮中的開槽322延伸出來(lái)并向上延伸一定距離。然而，在其他實(shí)施例中，RVG308能夠自其他升力面組件300的流體動(dòng)力面的蒙皮中的開槽延伸出來(lái)并向上延伸一定距離。當(dāng)前緣裝置302處于完全的縮回位置時(shí)(圖5),后緣306和緣340重疊。如下面關(guān)于圖4背景更為詳細(xì)地討論的，前緣裝置302可使用鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318經(jīng)操作從而下垂和抬升。如圖3所示的實(shí)施例，RVG308包括可移動(dòng)渦流發(fā)生器，其可被安置在前緣裝置302的后緣304下方。通過(guò)耦合工具320，RVG308耦合至鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318。在巡航飛行中，前緣裝置302安置于標(biāo)稱位置342，從而覆蓋RVG308 (圖5)，并且為升力面組件300 (例如，機(jī)翼)提供平滑、低阻力表面(上表面314)。如圖3所示，處于低速時(shí)，前緣裝置302繞其鉸鏈310向下旋轉(zhuǎn)，從而使RVG308穿過(guò)開槽322暴露，然后延伸至自由空氣流312中。以這種方式，穿過(guò)開槽322的RVG308以類似于復(fù)雜的開槽板條系統(tǒng)的方式，在上表面314的上方激勵(lì)自由空氣流312。該動(dòng)作通過(guò)處于高迎角時(shí)，延遲邊界層分離，增強(qiáng)了低速性能。RVG308可包含不同的翼型的渦流發(fā)生器，例如但不限于，同步旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、雙翼飛機(jī)等等。通常能按單排擺放RVG308。然而，也可使用串列(tandem)配置。在串列配置中，如果來(lái)自第一排的渦流失去其效用，則RVG308的第二排能夠被用于重新激勵(lì)邊界層。開槽322必須具有允許RVG308從其中突出的足夠?qū)挾?24，但是寬度324 —定不能大到在RVG308和開槽322的槽邊緣326之間形成過(guò)大的間隔(未示出)。例如，RVG308可具有但不限制于大約1-10英寸的間距328、大約0. 1-2. 5英寸的高度344、和大約0. 1-3英寸的翼舷。如果升力面組件300是水平取向，例如當(dāng)組件300為飛機(jī)機(jī)翼、飛機(jī)升降舵、或賽車的升力面時(shí)，第一表面314可以是上表面，第二表面316可以是下表面。然而,如果升力面組件300按垂直方向取向，貝U第一表面314和第二表面316可包含第一側(cè)面和第二側(cè)面。鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318可位于升力面組件300內(nèi)的間隔336中，并且耦合至前緣裝置302的下表面316內(nèi)部?？捎缮媳砻?14和下表面316至少部分地覆蓋和包圍鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318。如下說(shuō)明，鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318能夠運(yùn)行從而致動(dòng)前緣裝置302。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的部分升力面組件400的側(cè)視圖，其示出前緣下垂，從而暴露單個(gè)可縮回渦輪發(fā)生器(RVG)308。升力面組件400包含前緣裝置302、RVG308、鉸鏈310、上表面314、下表面316、鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318、耦合工具320、和流體動(dòng)力面334。圖4所示實(shí)施例含有相似于圖3所示實(shí)施例的功能、材料、和結(jié)構(gòu)。因此，共同的特征、功能、和元件在此將不再贅述。鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318耦合至前緣裝置302，并且能夠運(yùn)行從而按上(抬升)或下(下垂)方向(如果升力面組件300-400為水平取向)或按一側(cè)到另一側(cè)方向(如果升力面組件300-400為垂直取向)致動(dòng)前緣裝置302。鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318造成前緣裝置302從標(biāo)稱位置402 (在圖3中為342)延伸至下垂位置404 (偏轉(zhuǎn)位置404)。前緣裝置302圍繞鉸鏈310從標(biāo)稱位置402鉸接地旋轉(zhuǎn)至下垂位置404，從而暴露RVG308。在圖4示出的實(shí)施例中，例如但不限于，前緣裝置302的旋轉(zhuǎn)角a的范圍是0-30度，等等。可使用本領(lǐng)域已知的適用于延伸/縮回前緣裝置302的任何致動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)前緣裝置302處于相對(duì)于升力面314的標(biāo)稱位置402時(shí)，可充分覆蓋RVG308，當(dāng)RVG308處于相對(duì)于升力面314的偏轉(zhuǎn)位置404時(shí)，RVG308暴露到邊界層中可變距離，并且能夠在飛行過(guò)程中在部分升力面314的邊界層中產(chǎn)生渦流。將前緣裝置302鉸接耦合至升力面組件400提供了鉸接的前緣302。因此，在該文件中，可互換使用術(shù)語(yǔ)前緣裝置302和鉸接前緣302。同樣地，當(dāng)鉸接前緣302分別下垂和抬升時(shí)，鉸接前緣302提供暴露的RVG308和覆蓋的RVG308 (圖5)。因此，在該實(shí)施例中，可互換使用術(shù)語(yǔ)RVG308、暴露的RVG308、和覆蓋的RVG308。在實(shí)用中，在低速飛行的條件下，鉸接前緣302在其鉸鏈310上旋轉(zhuǎn)，暴露RVG308，從而提供暴露的RVG308，然后暴露的RVG308延伸至自由空氣流312，而在巡航飛行的條件下，鉸接前緣302覆蓋RVG308，從而提供覆蓋的RVG308，其提供了平滑、低阻力表面的升力面組件400。圖5-8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件500/600/700/800的透視圖，其中該組件示出不同位置的升力面300/400的前緣裝置302。圖5-8所示實(shí)施例含有相似于圖3_4所示實(shí)施例的功能、材料、和結(jié)構(gòu)。因此，共同的特征、功能、和元件在此將不再贅述。在實(shí)用中，當(dāng)前緣裝置302下垂時(shí)，RVG308延伸穿過(guò)升力面組件300，從而增加升力，當(dāng)鉸接前緣302抬升時(shí)，RVG308縮回至升力面組件300內(nèi)，從而減小阻力。圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件500 (例如，機(jī)翼)的透視圖，示出在巡航配置中的平滑上表面314和下表面316，其中RVG308隱藏在鉸接下垂前緣(例如前緣裝置302)的下方。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件600的透視圖，示出前緣裝置302以大約5度的初始旋轉(zhuǎn)角a下垂，RVG308穿過(guò)開槽322暴露。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件700的透視圖，示出前緣裝置302以大約15度的中間水平旋轉(zhuǎn)角a下垂，使得RVG自空氣動(dòng)力面334蒙皮中的開槽322延伸出來(lái)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升力面組件800的透視圖，示出前緣裝置302以大約30度的完全延伸的旋轉(zhuǎn)角a下垂，從而使得RVG從開槽322暴露并充分延伸出來(lái)。
如上所述，圖5-8示出在0-30度范圍內(nèi)，處于不同旋轉(zhuǎn)角a的前緣裝置302的示例性偏轉(zhuǎn)/下垂。然而，還可使用其他的旋轉(zhuǎn)角a暴露RVG308。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，前緣裝置302能夠下垂以暴露RVG308，從而便于維修升力面組件300/400/500/600/700/800內(nèi)部(例如但不限于機(jī)翼內(nèi)部等)。以此方式，與例如可拆卸下面板等現(xiàn)有解決方案比較，降低了復(fù)雜性。圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性的流程圖,其中該圖示出通過(guò)使用RVG308改進(jìn)升力面組件300/400/500/600/700/800的低速性能的過(guò)程900。通過(guò)軟件、硬件、固件、或其任何組合，結(jié)合過(guò)程900執(zhí)行的不同操作任務(wù)可被機(jī)械地執(zhí)行。為了說(shuō)明的目的，下列過(guò)程900的描述可參考上述圖3-9中已提及的元件。在實(shí)用實(shí)施例中，可通過(guò)前緣裝置302、RVG308、鉸鏈310、第一表面314、第二表面316、鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318、流體動(dòng)力面334等等，執(zhí)行過(guò)程900的各部分。圖9過(guò)程可含有相似于圖3-8所示實(shí)施例的功能、材料、和結(jié)構(gòu)。因此，共同的特征、功能、和元件在此將不再贅述。通過(guò)將至少一個(gè)可縮回渦流發(fā)生器(例如RVG308)耦合至升力面組件(例如升力面組件300)開始過(guò)程900 (操作任務(wù)902)。 通過(guò)將前緣裝置鉸接耦合至升力面組件300，從而提供鉸接前緣302，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)904)。通過(guò)使RVG308延伸穿過(guò)升力面組件300，從而通過(guò)下垂鉸接前緣(例如耦合至升力面組件300的鉸接前緣302)增加升力，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)906)。通過(guò)將RVG308縮回至升力面組件300內(nèi)，從而減小阻力，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)908)。然后，通過(guò)下垂鉸接前緣302暴露RVG308，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)910)從而提供暴露的渦流發(fā)生器308。以此方式，暴露的渦流發(fā)生器308在升力面組件300的上表面314上方激勵(lì)氣流，當(dāng)處于升力面組件300的高迎角時(shí)，延遲氣流邊界層分離。暴露的渦流發(fā)生器308為升力面組件300提供較低的失速速度。通過(guò)將鉸接前緣302耦合至RVG308，由此下垂鉸接前緣302使得RVG308穿過(guò)升力面組件300延伸，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)912)。通過(guò)將鉸接前緣302耦合至RVG308，由此抬升鉸接前緣302使得RVG308縮回至升力面組件300內(nèi)，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)914)。通過(guò)借助抬升鉸接前緣302而覆蓋RVG308，可繼續(xù)過(guò)程900 (操作任務(wù)916)。以這種方式，覆蓋的渦流發(fā)生器308減少巡航阻力。圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性流程圖，示出用于操作升力面組件，從而提供改進(jìn)的低速性能的過(guò)程。通過(guò)軟件、硬件、固件、或其任何組合，關(guān)于過(guò)程1000執(zhí)行的不同操作任務(wù)可被機(jī)械地執(zhí)行。為了說(shuō)明的目的，下列過(guò)程1000的描述可參考上述圖3-8中已提及的元件。在實(shí)用實(shí)施例中，可通過(guò)前緣裝置302、RVG308、鉸鏈310、第一表面314、第二表面316、鉸鏈致動(dòng)機(jī)構(gòu)318、流體動(dòng)力面334等等，執(zhí)行過(guò)程1000的各部分。過(guò)程1000可含有相似于圖3-9所示實(shí)施例的功能、材料、和結(jié)構(gòu)。因此，共同的特征、功能、和元件在此將不再贅述。通過(guò)使流體在升力面組件(例如升力面組件300)上方流動(dòng)，可開始過(guò)程1000 (操作任務(wù)1002)。以這種方式，過(guò)程1000可以使升力面組件300移動(dòng)穿過(guò)流體或使流體在升力面組件300上方移動(dòng)。在其中升力面組件300包含飛機(jī)機(jī)翼或尾翼或賽車升力面的實(shí)施例中，介質(zhì)是空氣。在升力面組件300是船用舵的情況，介質(zhì)是水。然后通過(guò)將鉸接至表面(例如升力面組件300第一表面314)的前緣裝置(例如前緣裝置302)從標(biāo)稱位置402下垂(偏轉(zhuǎn))至偏轉(zhuǎn)的/下垂的位置404，可繼續(xù)過(guò)程1000 (操作任務(wù)1004)。通過(guò)響應(yīng)于前緣裝置302的下垂，使得一個(gè)或多于一個(gè)RVG (例如RVG308)延伸或暴露超過(guò)升力面組件300的流體動(dòng)力面334 —定距離(未示出)，可繼續(xù)過(guò)程1000 (操作任務(wù)1004)。在一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于偏轉(zhuǎn)/下垂，RVG308能夠延伸或被暴露超過(guò)升力面組件300的第一表面314 —距離(未不出)。然后通過(guò)一個(gè)或多于一個(gè)RVG使渦流產(chǎn)生于流體(未示出)內(nèi)，可繼續(xù)過(guò)程1000(操作任務(wù)1008)，其中該流體在升力面組件300上方流動(dòng)。
然后，通過(guò)改變前緣裝置302下垂位置的旋轉(zhuǎn)幅度/角度a，可繼續(xù)過(guò)程1000 (操作任務(wù)1010)。處于下垂位置時(shí)，前緣裝置302增加拱度，并且延伸的RVG308在上表面314上方激勵(lì)氣流。以這種方式，流動(dòng)分離被延遲，通過(guò)在高迎角時(shí)推遲邊界層分離，增強(qiáng)了升力面組件300的低速性能。這進(jìn)而減小了“失速速度”，在飛機(jī)的情況中，當(dāng)以與例如起飛和著陸進(jìn)近相關(guān)的低速和低空操作時(shí)，其產(chǎn)生最佳飛行條件。通過(guò)這種方式，本發(fā)明的不同實(shí)施例提供了通過(guò)借助下垂耦合至升力面組件的鉸接前緣使可縮回渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)升力面組件從而降低升力面組件的“失速速度”的裝置和方法。通過(guò)這種方式，昂貴、維修強(qiáng)度大并且遭受性能降低的表面不連續(xù)性的重型復(fù)雜的前緣升力裝置被替換為較為簡(jiǎn)易、體輕和平滑的前緣裝置。雖然在上述詳細(xì)描述中已呈現(xiàn)至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)明白存在大量的變體。還應(yīng)明白在此描述的示例性實(shí)施例或?qū)嵤├皇且匀魏畏绞较拗浦黝}的范圍、適用性、或配置。而是上述詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實(shí)施所述一個(gè)或多于一個(gè)實(shí)施例的捷徑。應(yīng)明白不背離由權(quán)利要求限定的范圍，可對(duì)元件的功能和布置做出不同變化，其包括在提交該專利申請(qǐng)時(shí)的已知等同物和可預(yù)見等同物。上述描述涉及被“連接”或“耦合”在一起的元件或節(jié)點(diǎn)或零件。如在此使用的，除非另外明確地說(shuō)明，否則“連接”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/零件被直接地結(jié)合至(或直接通信)另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/零件，并且不必須是機(jī)械地連接。同樣地，除非另外明確地說(shuō)明，否則“耦合”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/零件直接地或間接地結(jié)合至(或直接或間接連通)另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/零件，且不必須是機(jī)械地連接。因此，盡管圖3-8描繪元件的示例性布置，但本發(fā)明實(shí)施例可具有附加的介入元件、裝置、零件、或部件。除非另外明確地說(shuō)明，否則該文獻(xiàn)中使用的術(shù)語(yǔ)和詞組及其變體應(yīng)解釋成與限制相反的開放式。如上述例子術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)解讀為表示“包括但不限于”等等；在描述中，術(shù)語(yǔ)“示例”被用于提供所討論項(xiàng)目的示例性例子，而不是其窮盡或限制性列表；并且例如“常規(guī)的”、“傳統(tǒng)的”、“正常的” “標(biāo)準(zhǔn)的”、“已知的”和具有類似含義的術(shù)語(yǔ)的形容詞不應(yīng)解釋成將所描述的項(xiàng)目限制于給定時(shí)間段或限制于在給定時(shí)間內(nèi)可獲得的項(xiàng)目，而是應(yīng)解讀為包含現(xiàn)在或未來(lái)任何時(shí)間可獲得或了解的常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的、或標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。同樣地，除非另外明確地說(shuō)明，否則與連詞“和”相關(guān)的一組項(xiàng)目不應(yīng)解讀為要求每一個(gè)項(xiàng)目均應(yīng)呈現(xiàn)在組中，而是應(yīng)被解讀為“和/或”。類似地，除非另外明確地說(shuō)明，否則與連詞“或”相關(guān)的一組項(xiàng)目不應(yīng)解讀為要求該組之間相互排他，而是應(yīng)被解讀為“和/或”。此外，雖然可按單數(shù)形式描述或要求保護(hù)本發(fā)明項(xiàng)目、元件或部件，但除非另外明確地說(shuō)明，否則復(fù)數(shù)也被考慮在其范圍內(nèi)。出現(xiàn)的擴(kuò)展詞和詞組，例如一些例子中“一個(gè)或多于一個(gè)”、“至少”、“但不限于”或其他類似詞組，不應(yīng)解讀為在沒(méi)有擴(kuò)展詞的示例中意指或要求范圍更窄的情況。當(dāng)涉及數(shù)值或范圍時(shí)，術(shù)語(yǔ)“大約”旨在包含進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)誤差所導(dǎo)致的數(shù)值。如在此使用的，除非另外明確地說(shuō)明，否則“能夠運(yùn)行(operable)”意為能夠被使用、適于或準(zhǔn)備好被使用或服務(wù)、可用于特定目的、并且能夠執(zhí)行在此描述的給出或需要的功能。關(guān)于系統(tǒng)和裝置，術(shù)語(yǔ)“能夠運(yùn)行”意為系統(tǒng)和/或裝置完全起作用并經(jīng)校準(zhǔn)，包含用于適用操作性要求的元件，并且滿足該適用的操作性要求，從而當(dāng)其被致動(dòng)時(shí)，執(zhí)行所給
出的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于改進(jìn)升力面組件低速性能的方法，所述方法包括 將至少一個(gè)渦流發(fā)生器耦合至升力面組件； 通過(guò)下垂耦合至所述升力面組件的鉸接前緣，使所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)所述升力面組件，從而增加升力；以及 使所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器縮回至所述升力面組件內(nèi)從而減小阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包含 將前緣裝置可鉸接地耦合至所述升力面組件，從而提供所述鉸接前緣；以及 通過(guò)下垂所述鉸接前緣來(lái)暴露所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包含將所述鉸接前緣耦合至所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器，由此下垂所述鉸接前緣使得所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)所述升力面組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包含將所述鉸接前緣耦合至所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器，由此抬升所述鉸接前緣使得所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器縮回至所述升力面組件內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包含通過(guò)抬升所述鉸接前緣來(lái)覆蓋所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在巡航飛行條件下，所述鉸接前緣覆蓋所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器，從而提供至少一個(gè)被覆蓋的渦流發(fā)生器，以提供所述升力面組件的平滑、低阻力表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少一個(gè)被覆蓋的渦流發(fā)生器降低巡航阻力。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中處于低速配置時(shí)，所述鉸接前緣增加了所述升力面組件的拱度。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在低速飛行條件下，所述鉸接前緣在其鉸鏈上旋轉(zhuǎn)，暴露所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器，從而提供至少一個(gè)暴露的渦流發(fā)生器，然后所述至少一個(gè)暴露的渦流發(fā)生器延伸到空氣流中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一個(gè)暴露的渦流發(fā)生器在所述升力面組件的上表面上方激勵(lì)氣流，從而在所述升力面組件處于高迎角時(shí)延遲空氣流邊界層分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一個(gè)暴露的渦流發(fā)生器提供較低失速速度并且降低噪音。
12.—種可縮回渦流發(fā)生器裝置，其包含 耦合至升力面的鉸接前緣； 耦合至所述升力面的至少一個(gè)渦流發(fā)生器，并且能夠運(yùn)行從而 當(dāng)所述鉸接前緣下垂時(shí)，延伸穿過(guò)所述升力面從而增加升力；以及 當(dāng)所述鉸接前緣抬升時(shí)，縮回至所述升力面內(nèi)從而減小阻力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中下垂暴露所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器耦合至所述鉸接前緣的后緣下方的所述升力面。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中所述鉸接前緣能夠運(yùn)行從而暴露所述升力面的內(nèi)部以便通達(dá)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中抬升所述鉸接前緣覆蓋了所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中 當(dāng)所述鉸接前緣相對(duì)于所述升力面處于標(biāo)稱位置時(shí)，所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器被充分覆蓋；以及 當(dāng)所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器相對(duì)于所述升力面處于偏轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述至少一個(gè)渦流發(fā)生器暴露到邊界層中可變的距離，并且能夠運(yùn)行從而在飛行過(guò)程中在所述升力面的一部分上的所述邊界層中產(chǎn)生渦流。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中處于低速配置時(shí)，所述鉸接前緣增加所述升力面的拱度。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可縮回渦流發(fā)生器裝置，其中所述升力面包含選自下組的至少一個(gè)元件飛機(jī)機(jī)翼、飛機(jī)控制面、水翼和船用舵。
20.一種用于操作升力面組件從而提供改進(jìn)的低速性能的方法，所述的方法包含 使流體在所述升力面組件上方流動(dòng)； 使鉸接至所述升力面組件的第一表面的前緣裝置從標(biāo)稱位置下垂至偏轉(zhuǎn)位置； 響應(yīng)于所述前緣裝置的下垂使多個(gè)可縮回的渦流發(fā)生器暴露出所述升力面組件流體動(dòng)力面一距離； 使渦流產(chǎn)生于所述流體內(nèi)；以及 改變所述前緣裝置下垂位置的幅度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)升力面組件低速性能的裝置和方法。至少一個(gè)渦流發(fā)生器耦合至升力面組件，并且通過(guò)下垂鉸接前緣，渦流發(fā)生器延伸穿過(guò)升力面組件，從而增加升力，其中該前緣耦合至升力面組件。渦流發(fā)生器縮回至升力面組件內(nèi)部來(lái)減小阻力。
文檔編號(hào)B64C3/38GK102862674SQ20121023198
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者B·R·?？怂? S·J·福克斯 申請(qǐng)人:波音公司