[发明专利]减弱飞行器产生的噪声和尾流的系统和方法

说明书

相关专利申请

该申请基于美国法典第35章第119(e)节要求于2011年4月11日提交的美国临时申请61/474,144的权益。

技术领域

本文中公开的实施例一般涉及用于降低拖尾涡流和减少由飞行器飞行控制表面的侧边缘或机翼或转动叶片的尖端产生的噪声的系统和方法。

背景技术

多年来，严格的噪声控制已经导致空中交通无效率和机场生产力降低。在许多机场，当前的容量主要由操作时间控制，通常主要限制白天的时间，从而限制夜晚的噪声污染。因此，机场环境中的降噪已经成为航空航天运输业中优先处理的领域。在起飞、进场、和着陆期间，发动机和机身部件产生噪声。随着大涵道比发动机的出现，近年来已经实现发动机噪声显著减低。因此，其他噪声源已经变得更加严重，现在更大的焦点集中于机身噪声降低。机身噪声的主要部件是高升力系统。特别地，襟翼元件由于尖端涡流形态产生高噪声水平。

欧洲和美国国家航空航天局(NASA)的研究人员已经证明通过利用在侧边缘的鼓风喷射器显著降低襟翼噪声。喷射器改变涡流形态，导致噪声降低。问题是，该方法需要大量的鼓风来实现有意义的噪声降低水平。

可以使用鼓风喷射器通过利用流体源降低襟翼噪声，例如来自发动机或专用压缩机的排气。发动机可以用于提供空气，以便致动。发动机排气的需求影响发动机的尺寸。排气量越大，发动机越重，导致飞行器总重量增加。此外，发动机效率由于排气而下降。可替换地，压缩机也可以结合管道运输系统使用，但是也会导致显著的额外重量。

另一个问题是，大型运输机的涡流尾流。空中交通工业中优先处理的领域是解决迫在眉睫的机场拥挤问题。许多机场的容量接近饱和，但是预计民航的飞行器数将增加。调整着陆和起飞频率的一个因素是驱散飞行器运动产生的尾迹涡流所需的时间。迫切地需要一种用于减轻飞行器在进场和着陆期间产生的涡流尾流的系统和方法。

关于飞行器尾流减轻，一个解决方案是避免大型飞行器的飞行路线。联邦法规要求保持飞行器间隔，从而确保避免严重的涡流相遇。最小间隔距离表示全世界数量日益增长的机场的生产力的关键限制因素，对整个空中交通系统产生连锁反应，更不用说会给乘客带来不便。机场拥挤和延迟转化为飞行器运输的较高成本。因此，迫切地需要找到不会危及到飞行安全性的解决方案。

在旋翼飞行器领域中也急需解决尾流减轻。对于直升机，叶片尖端涡流穿过下面的叶片，在某些情形中，可以导致不期望的较强的叶片涡流相互作用。叶片涡流相互作用是直升机的噪声产生的原因。成功地控制叶片尖端涡流可以减轻噪声、增强机动性和降低直升机的操作风险。

发明内容

本文中公开的实施例一般涉及用于降低拖尾涡流和减少飞行器飞行控制表面的边缘产生的噪声的系统和方法。尽管本文中公开的某些实施例涉及降噪、减轻尾流装置在襟翼元件内的安装，但是应当理解，这些装置也可以安装在其他类型的飞行器飞行控制表面，例如在副翼、射流偏向器、扰流器和安装在固定翼飞行器上的缝翼。这些降噪、减轻尾流的装置也可以安装在固定翼飞行器的翼端或小翼内以及旋翼飞行器的叶片尖端内。

根据一个特定的实施例，降噪、减轻尾流装置定位在飞行器飞行控制表面内，特别地，定位在襟翼元件内。该装置沿襟翼元件的侧边缘并且靠近该襟翼元件的侧边缘定位，在其翼弦的一部分上延伸。当在进场和着陆期间部署高升力系统时，启动该装置。在这些情况中，拖尾涡流是最强的，并且襟翼噪声部件是最主要的。

在一个示例性的实施方式中，降噪、减轻尾流装置包括横向喷射致动器和定位在襟翼的上表面、下表面和侧边缘上的相应的空气喷射槽形开口组。致动机构产生较小且快速移动的空气射流组，其在流动方向上横穿所述开口。该机构的启动破坏襟翼涡流结构的稳定性，从而引起拖尾涡流强度的降低和飞行器噪声的减小。

尽管本文中公开的示例性实施例具有耦接到单个致动器的相应的开口，以用于喷射横向空气射流，其开口分别定位为沿靠近侧边缘的襟翼的上表面和下表面并且沿侧边缘本身，但是应当理解，提供单个空气喷射开口或耦接到单个致动器的两个或更多个这种开口在本发明的范围内。