[发明专利]带改进的空气动力学特性的飞行器空气入口分流器组件

说明书

相关申请的交叉引用

该申请基于并且根据美国法典第35条119(e)款要求在2011年12月28日提交的美国临时专利申请序列No.61/580，969的国内优先权，其全部内容在这里通过引用被明确地并入。

技术领域

在这里所公开的实施例总体地涉及飞行器入口结构，并且更加具体地，涉及设有具有改进的空气动力学特性的分流器结构的飞行器机身入口。

背景技术

商用飞行器（例如，支线喷气机）通常配备有辅助动力单元（APU），该辅助动力单元在飞行之前和在飞行期间向包括电子装置和机载电气设备、航电设备、主发动机空气起动器、空气调节单元等的不同的飞行器系统提供轴动力和气动动力。常规APU是通常位于飞行器尾部、机身翼根或者机身轮舱区域中的小型燃气涡轮发动机。历史上，安设有APU的第一架商用飞行器是早期（大约1963年）模型波音（Boeing）727。此时在较小的飞机场设施处无任何地面支持设备来支持飞行器操作。从那以后，已经在于较小和较不先进的飞机场中运营的不同类型的飞行器中安设了不同的APU。因为APU允许飞行器独立于地面支持装备地操作，所以APU已经对于空中交通的拓展作出了贡献。APU因此在民用并且还在军用飞行器中得到巩固。数十年来APU在飞行器中的功能已经从在地面上的主发动机起动发展到在飞行器处于地面上时或者在飞行期间提供电和气动动力源。

由于对于飞行器操作而言APU的重要性增加，已经不断地使APU的部件改进并且精密化以在安全条件内以降低的操作成本实现改进的性能。为了达到该目标，在飞行器中集成APU是飞行器制造商和APU供应商两者均必须考虑的一个重要的方面。APU在飞行器中的该集成构成与通过非常大的数目的设计约束发现最佳设计的尝试有关的重要的并且较困难的挑战。

每个APU具有在该APU在飞行器中的安设期间必须被遵守和符合的技术规格从而APU能够在任何操作条件期间均提供它的最小性能。这些要求之一与对于APU功能性而言有必要的进气口强烈地相关。在这里所公开的实施例因此涉及不仅对于机载APU而且还对于用于其它相关飞行器部件例如飞行器APU空气冷却油冷却器（ACOC）的进气口优化进气口。

分流器通常设置有APU空气入口管道并且用作屏蔽装置以防止非期望的流体（例如，易燃流体）被管道吸取。然而，分流器是固定的结构，该结构因此对于飞行器产生另外的气动阻力。在发展旨在减少污染物排放的“绿色技术”的世界范围的背景下，正在作出很多研究努力以确定用于减小飞行器气动阻力并且因此降低燃料消耗的改进的方案。

在美国公开专利申请No.2007/07106479（明确地在这里通过引用并入）中公开了用于解决该问题的一个现有实例，该实例提出替代固定结构地使用仅当APU操作时才被打开的可移动门。虽然这项现有提议看起来提供减小的燃料消耗和噪声，但是存在与该提议相关联的很多技术问题。首先，由于打开和关闭门需要的机械致动器，该提议是一个较高成本的方案。第二，由于安设并且为致动器提供动力所要求的电或者气动系统，该方案不是简单的。第三，如与已经存在并且在很多商用飞行器上安设的固定分流器相比，对于飞行器重量存在较高的影响。最后并且有可能最重要地，由于系统复杂度，在与可移动门相关联的部件失效的情形中，能够存在飞行器调度可靠性问题。

发明内容

为了在APU空气入口的区域中进一步减小飞行器阻力，在这里公开了改进的分流器结构的各种实施例，该分流器结构实现了具有更加有效率的空气动力学特性的几何形状轮廓。另外，由在这里所公开的实施例提供的新的和创造性的分流器由于添加空气动力学整流罩而改进了气流分布并且增加了APU压力恢复。而且，在遵守所有的APU设计约束并且维持当前地服务中的分流器的相同的功能性（即，以避免任何非期望的流体到达APU压缩机）时实现了这些改进的空气动力学特性。

在这里所公开的实施例的在空气动力学方面改进的分流器结构被开发用于APU空气入口并且通常包括前边缘，该前边缘在飞行器的前区域中避免气流停滞并且在后区域中限定较光滑的斜坡，由此避免气流分离并且增加平均总压力恢复。根据数值模拟并且根据飞行测试，已经确认了根据在这里所公开的实施例的分流器结构降低了飞行器的多余阻力并且因此对于降低的燃料燃烧作出贡献。在这里所公开的分流器结构的实施例还改进了入口总压力恢复，这有益于机器的效率，在此情形中APU的效率。