[发明专利]具有减少的旋涡脱落的交通工具的外部组件

说明书

本申请公开了具有减少的旋涡脱落的交通工具的外部组件。风挡雨刷臂被提供在飞行器的外侧，并且被定位以在飞行器行进时接合气流。雨刷臂包括臂部分，该臂部分耦接到飞行器并且具有臂的外部表面，该臂部分沿臂的轴线延伸并且限定臂的长度。卷边从臂的外部表面向外延伸并且限定卷边的外部表面，该卷边的尺寸足以接合气流的边界层。雨刷片耦接到臂部分。卷边防止边界层与臂的外部表面分离，从而减弱旋涡的脱落和相关振动以及噪音。

技术领域

本公开总体涉及附连到流线型交通工具的外部组件或附属物，并且更具体地涉及为减少旋涡的脱落以及相关振动和噪音而改良的交通工具组件，其中旋涡的脱落在经受气流时产生。

背景技术

遭遇流体流动的物体会引起旋涡诱发的振动。更具体地，空气或水以足够的速度流动经过圆柱形的、接近圆柱形的或大体上钝头体的物体时可在物体的下游产生旋涡。该旋涡会定期地从物体的两侧分离—称为“旋涡脱落(vortex shedding)”现象。因为旋涡在其核心具有降低的压力，所以在旋涡脱落期间产生指向旋涡位置的力。这些力可以使物体自身摆动，这对柔性天线是常见的，或这些力可以使物体将摆动的载荷施加到交通工具的其他部件，这对交通工具的蒙皮和窗户是常见的。如果旋涡脱落的频率匹配物体的共振频率，那么物体会以谐波振荡共振。此外，与旋涡有关的压力波会引起在机舱内可以观测到的有害的噪音。

在航空领域，飞行器的某些零件诸如探针、天线和进气口会被布置在机舱的外面，并且因此被暴露在快速气流中。风挡雨刷(windshield wiper)配件例如可以包括雨刷臂，其被定位为将雨刷片与风挡的外部接合(engage)。雨刷臂可以包括臂部分，其被布置在机舱的外侧，并且由此在行进期间经受飞行器的前缘(nose)周围产生的气流。在一些飞行器上并且在某些空速下，在机舱内可以观测到噪音，这噪音好像是从雨刷臂的附近发出来的，因此，可以将噪音归因于来自这些臂的旋涡脱落。在一些实例中，噪音可以通过同一雨刷臂的重新安装或置换新的雨刷臂而被减弱，然而，可靠的解决方案至今还未被提出。拆卸雨刷的测试飞行显示了噪音被消除，这确认了雨刷在造成噪音中的作用。

发明内容

根据本发明公开的一个方面，组件被布置在交通工具的外侧并且被定位以在交通工具行进时直接接合气流。该组件包括臂，该臂耦接到交通工具并且具有臂的外部表面，所述臂沿臂轴线延伸并且限定臂长度。卷边(bead)从臂的外部表面向外延伸并且限定卷边的外部表面，卷边被配置为接合气流的边界层。

根据本发明公开的另一方面，提供了减少由气流通过具有布置在交通工具的外侧上的臂的组件产生的旋涡脱落的方法。该方法包括沿臂的外部表面定位卷边；卷边限定从臂的外部表面向外延伸的卷边的外部表面；以及使用卷边的适当尺寸来接合气流的边界层。

根据本发明公开的又一方面，雨刷臂被布置在飞行器的外面，并且被定位以飞行器行进时直接接合气流。雨刷臂包括臂部分，该臂部分耦接到飞行器并且具有臂的外部表面，臂部分沿着臂的轴线延伸并且限定臂长度。卷边从臂的外部表面向外延伸并且限定具有弧形轮廓的卷边的外部表面，卷边具足够的尺寸以接合气流的边界层。雨刷片被耦接到臂部分。

在公开的另一方面，该公开可以与任何这些方面结合，卷边基本平行于臂的轴线延伸并且限定卷边长度，卷边长度至少大约为臂长度的50％。

在公开的另一方面，该公开可以与任意方面结合，卷边具有高度，臂具有宽度，并且卷边的高度与臂的宽度的比大约为1％到5％。

在公开的另一方面，该公开可以与任何这些方面结合，卷边可以沿着卷边的轴线延伸，并且其中卷边的外部表面的远端半部(half)被放置为距卷边的轴线半径距离。

在公开的另一方面，该公开可以与任何这些方面结合，该半径距离可以约为0.025英寸。