[發明專利]流體橫越致動器

有效

• 申請號: 201310435010.3
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103786875B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: A·施米勒維馳;S·R·肯特
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B64C23/02
• 分類號: B64C23/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,董巍

技術領域

本公開實施例一般涉及流體動力設計。更具體地，本公開實施例涉及流體致動器的設計。

背景技術

流動控制能夠被用于利用流體源，例如來自發動機或專用壓縮機的放氣，來增強升力性能。來自流體源的氣流是從飛機跨機翼或襟翼頂部沿大體氣流方向被噴射出來的。噴射的氣流施加動量到機翼或襟翼上的空氣流。該動量引起氣流更好地遵循機翼或襟翼的表面。因此，繞包括機翼或襟翼的整個機翼增加了循環流動，且獲得更高的升力。

然而，目前的氣流控制方法要求相當量的噴射氣流從而實現有意義的設計目標。飛機發動機能夠被用來供應空氣以便由來自發動機內部的“排出”壓縮空氣致動，但設計目標要求相當量的排出空氣。發動機排出空氣的使用影響飛機發動機的尺寸和效率。排出空氣的需求越大，則要求的飛機發動機越大且越重。越大且越重的飛機發動機導致飛機毛重和飛機發動機成本增加。此外，排氣要求減小飛機發動機的效率。可替換地，單獨的空氣壓縮機也能夠結合管道輸送系統被使用從而供應空氣用于致動。然而，加入單獨的空氣壓縮機也導致額外的重量。

發明內容

本發明提供了自旋轉流體橫越致動器的系統和方法。渦輪機響應流體流而旋轉，且具有縱向狹槽的外圓柱體噴射流體流。內圓柱體響應渦輪機的旋轉在外圓柱體內旋轉，且內圓柱體的至少一個螺旋狹槽將流體流噴射到縱向狹槽中。

自旋轉流體橫越致動器系統使用流體源，從而經渦輪機而非電動馬達提供流動致動和旋轉內圓柱體的機構二者。自旋轉流體橫越致動器系統使用渦輪而非電動馬達，因而顯著減小自旋轉流體橫越致動器系統的實施復雜性。與現有系統相比，自旋轉流體橫越致動器系統包括如下優點，例如但不限于：具有較低的重量，不需要電源，顯著減小可能的非最優閃電條件，由于較少的部件而簡化整個致動機構，減小泄露可能，減少維護，以及其他優點。

在實施例中，自旋轉流體橫越致動器包括渦輪機、外圓柱體和內圓柱體。渦輪機響應流體流而旋轉，外圓柱體包括縱向狹槽，其噴射流體流。內圓柱體響應渦輪機的旋轉在外圓柱體內旋轉，并包括噴射流體流到縱向狹槽中的至少一個螺旋狹槽。

在另一個實施例中，構造自旋轉流體橫越致動器的方法構造渦輪機從而響應流體流旋轉。該方法進一步包括構造外圓柱體中的縱向狹槽，并構造縱向狹槽從而噴射流體流。該方法進一步包括構造在內圓柱體中至少一個螺旋狹槽，并構造內圓柱體從而響應渦輪機的旋轉在外圓柱體內旋轉。該方法進一步構造至少一個螺旋狹槽從而噴射流體流到縱向狹槽中。

在進一步的實施例中，操作自旋轉流體橫越致動器的方法響應流體流旋轉渦輪機。該方法進一步響應渦輪機的旋轉而旋轉包括在外圓柱體內的至少一個螺旋狹槽的內圓柱體，該外圓柱體包括縱向狹槽。該方法進一步噴射流體流到至少一個螺旋狹槽中，并將流體流噴射出縱向狹槽。

本發明涉及自旋轉流體橫越致動器，其可包括：可響應流體流操作的渦輪機；包括可操作噴射流體流的縱向狹槽的外圓柱體；響應渦輪機旋轉可操作在外圓柱體內旋轉并包括可操作噴射流體流到縱向狹槽的至少一個螺旋狹槽的內圓柱體。自旋轉流體橫越致動器也可包括流體動力表面，其包括耦連到外圓柱體并可操作在流體動力表面上噴射流體流的噴射狹槽。至少一個螺旋狹槽可包括在流體動力表面上掃過的周期性流體流。渦輪機可包括具有多個徑向渦輪機葉瓣的軸向渦輪機。渦輪機可包括一個下列項：軸向渦輪機、分離式/分軸渦輪機（split?turbine）、切向渦輪機、周向渦輪機、組合帶歧管軸向/周向渦輪機、螺旋渦輪機、延伸內圓柱體長度的內向肋條。自旋轉流體橫越致動器也可包括流體流旁通，其可操作成繞渦輪機引導流體流的旁通部分；以及可匯合旁通部分和內圓柱體中的流體流。渦輪機可包括流體流旁通。自旋轉流體橫越致動器也可包括：第二外圓柱體，其包括可操作噴射流體流的第二縱向狹槽；以及可操作響應渦輪機的旋轉在第二外圓柱體內旋轉并包括至少一個第二螺旋狹槽從而噴射流體流到第二縱向狹槽的第二內圓柱體。螺旋狹槽可包括一個或更多繞內圓柱體的完全回轉/滿圓。