沖壓空氣系統(tǒng)及其制造方法
【專利摘要】一種沖壓空氣系統(tǒng)，包括隔室，所述隔室包括限定內(nèi)部體積的外壁，所述內(nèi)部體積至少部分地封裝沖壓空氣管道。所述沖壓空氣管道包括構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流的出口。外壁和所述沖壓空氣管道中的至少一個在其中限定開孔，所述開孔提供所述內(nèi)部體積和所述排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從所述內(nèi)部體積流出以形成所述排出空氣流與位于所述出口的下游的外壁之間的分界層，所述分界層處于低于所述第一溫度的第二溫度。
【專利說明】
沖壓空氣系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文中所描述的實施方式總體涉及航空器沖壓空氣系統(tǒng)，并且更具體地，涉及能夠?qū)娇掌鞯亩鄠€部件提供冷卻的航空器沖壓空氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]至少一些已知的航空器包括沖壓空氣系統(tǒng)，該沖壓空氣系統(tǒng)將沖壓空氣提供至航空器環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)的至少一個空調(diào)(A/C)組。至少一些沖壓空氣系統(tǒng)和A/C組兩者與其他航空器部件一起，都設(shè)置在航空器的封裝隔室(pack bay)內(nèi)。A/C組在操作期間產(chǎn)生熱并將該熱排放至封裝隔室中，并且沖頭進行排放，同時將冷空氣提供至機艙。在封裝隔室內(nèi)所加熱的空氣可引起封裝隔室內(nèi)的部件以及周圍航空器結(jié)構(gòu)的不期望的溫度增加。例如，至少一些航空器包括定位成鄰近封裝隔室的燃料箱。因而，封裝隔室溫度增加可引起燃料溫度的不期望的增加。至少一些航空器包括封裝隔室和燃料箱之間的隔離層以減少燃料加熱。然而，這種隔離增加了航空器的總重量并且可能需要更換。
[0003]沖壓空氣系統(tǒng)將冷卻空氣提供至A/C組，并且更具體地，提供至A/C組的熱交換器。因而，與進入系統(tǒng)的沖壓空氣的入口流以及自由流動空氣流的溫度相比，沖壓空氣系統(tǒng)的排出流的溫度較高。在至少一些航空器中，來自沖壓空氣系統(tǒng)的排出物沿著航空器的下游蒙皮面板流動。持續(xù)暴露于該高溫沖壓空氣的排出流可能會造成下游面板的不定期維護或限制這種面板的使用壽命，特別是在碳纖維面板的情況下。至少一些已知的航空器包括熱防護件，該熱防護件形成于沖壓空氣排出物的下游的蒙皮面板中。這種熱防護件可僅為厚的、更加堅固的蒙皮面板，或可包括隔離芯以將蒙皮從熱的排出流隔離。在任一情況下，與標準蒙皮面板相比，該熱防護件可能是相當大且相對重的。因此，這種熱防護件增加了航空器的總重量以及制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—方面，提供了一種沖壓空氣系統(tǒng)，用于包括限定內(nèi)部體積的外壁的隔室。該沖壓空氣系統(tǒng)包括至少部分地封裝在內(nèi)部體積內(nèi)的沖壓空氣管道。沖壓空氣管道包括構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流的出口。外壁和沖壓空氣管道中的至少一個在其中限定開孔，該開口提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從內(nèi)部體積流出以形成排出空氣流和位于出口下游的外壁之間的分界層。分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
[0005]另一方面，提供了一種制造沖壓空氣系統(tǒng)的方法，該沖壓空氣系統(tǒng)用于具有內(nèi)部體積的隔室，該內(nèi)部體積至少部分地由隔室的外壁限定。該方法包括將沖壓空氣管道至少部分地封裝在內(nèi)部體積內(nèi)，并在外壁中限定沖壓空氣管道的出口，使得出口構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流。在外壁和沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔，以提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷空氣從內(nèi)部體積流出以形成排出空氣流和位于出口下游的外壁之間的分界層。分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
[0006]在又一個方面中，提供了一種航空器。該航空器包括下葉部分，該下葉部分包括具有限定內(nèi)部體積的外壁的隔室。航空器還包括至少部分地設(shè)置在下葉部分中并包括沖壓空氣管道的沖壓空氣系統(tǒng)。沖壓空氣管道包括限定在外壁中并構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流的出口。外壁和沖壓空氣管道中的至少一個在其中限定開孔，該開孔提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從內(nèi)部體積流出以形成排出空氣流和位于出口下游的外壁之間的分界層。分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
【附圖說明】
[0007]圖1是示出了機艙區(qū)域、裝載室和空調(diào)系統(tǒng)的航空器的示意圖；
[0008]圖2是示出了具有沖壓空氣入口和沖壓空氣出口的沖壓空氣系統(tǒng)的在圖1中示出的航空器的底部等距視圖；
[0009]圖3是可用于圖2中示出的航空器的示例性無源(passive)沖壓空氣系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0010]圖4是可用于圖2中示出的航空器的示例性有源(active)沖壓空氣系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0011]圖5是沿著圖4中示出的線7所獲得的有源沖壓空氣系統(tǒng)的放大圖；以及
[0012]圖6是可用于控制圖4中示出的有源沖壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖7是示例性航空器制造和保養(yǎng)方法的流程圖；
[0014]圖8是示例性航空器的框圖。
【具體實施方式】
[0015]本文所描述的是一種示例性沖壓空氣系統(tǒng)，該沖壓空氣系統(tǒng)便于形成航空器的外部蒙皮與相對熱的沖壓空氣排出流之間的冷卻空氣的分界層。這種通過分界層形成的膜冷卻將蒙皮與熱的排出流隔離，并能夠減小形成在至少一些已知的沖壓空氣系統(tǒng)上的熱防護件的尺寸或消除該熱防護件。因而航空器的重量及其制造成本兩者都降低。此外，沖壓空氣系統(tǒng)的至少一個實施方式是無源系統(tǒng)，該無源系統(tǒng)提供用于分界層的形成，而無需來自航空器的諸如風扇的額外部件或額外的電氣或液壓動力。沖壓空氣系統(tǒng)的其他實施方式包括鄰近開孔耦接的門，冷空氣從該開孔排放。門可基于來自至少一個傳感器的信號而選擇性地移動，以控制通過該門被引導的冷卻空氣的量。此外，本文中所描述的實施方式包括封裝隔室開口，該封裝隔室開口允許來自自由流動空氣流的冷空氣進入封裝隔室的內(nèi)部體積中。冷空氣便于降低封裝隔室內(nèi)的航空器部件以及鄰近該封裝隔室的那些部件的溫度。因而，可減少或去除封裝隔室部件之間的隔離層，從而進一步降低重量和航空器維修的成本。
[0016]參考圖1，這里示出了包括空調(diào)系統(tǒng)202的移動平臺或航空器200。航空器200包括各種加壓區(qū)域，其具有用于使乘客和機務(wù)人員舒適的持續(xù)流入空氣。在示例性實施方式中，這些加壓區(qū)域可包括第一客艙204、第二客艙206、駕駛艙區(qū)域208和通常被稱作“下葉部分(lower lobe)”的裝載區(qū)域210?？照{(diào)系統(tǒng)202至少部分地容納在航空器200的加壓區(qū)域和非加壓區(qū)域內(nèi)。本文中，非加壓區(qū)域稱作下葉部分210的封裝隔室(pack bay)212。封裝隔室212包括便于將冷卻空氣提供至A/C組熱交換器的沖壓空氣系統(tǒng)214。
[0017]圖2是示出了沖壓空氣系統(tǒng)214(在圖1中示出)的沖壓空氣入口216和沖壓空氣出口218的航空器200的底部等距視圖。在示例性實施方式中，沖壓空氣入口216設(shè)置在機翼-至-本體整流裝置(fairing)220的下側(cè)，并且沖壓空氣出口 218設(shè)置在沖壓空氣入口 216的后面。在另一個適當實施方式中，沖壓空氣入口216和/或沖壓空氣出口218位于航空器200的其他部分上。例如，在其他實施方式中，沖壓空氣入口 216設(shè)置在機身222的正壓力區(qū)域中，或設(shè)置在機翼224或尾翼226的類似區(qū)域中。盡管在圖1和圖2中僅示出了一個沖壓空氣入口 216和一個沖壓空氣出口 218，然而航空器200可包括額外的沖壓空氣入口和沖壓空氣出口。
[0018]圖3是在航空器200(在圖2中示出)的下葉部分210內(nèi)的封裝隔室212的側(cè)視圖。在示例性實施方式中，封裝隔室212包括限定內(nèi)部封裝隔室體積230的外壁228。封裝隔室212還包括至少一個熱源232(諸如A/C組熱交換器)和沖壓空氣系統(tǒng)214。在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)214將冷卻空氣提供至空調(diào)系統(tǒng)202(在圖1中示出)以用于冷卻熱源232。沖壓空氣系統(tǒng)214包括具有上游入口 216和下游出口 218的沖壓空氣管道234。沖壓空氣管道234至少部分地圍繞在封裝隔室體積230內(nèi)。沖壓空氣系統(tǒng)214將外壁228分為三部分:上游部分236，位于入口 216的上游；中間部分238，位于入口 216和出口 218之間；以及下游部分240，位于出口 218的下游。如本文中使用的，“上游”和“下游”用于描述沿著航空器200相對于自由流動空氣流的方向。
[0019]在示例性實施方式中，沖壓空氣管道234也包括:上游部分242，限定在入口216和熱源232之間；以及下游部分244，限定在熱源232和出口 218之間。在操作中，來自自由流動空氣流246的空氣流入入口 216中，通過上游部分242，經(jīng)過熱源232，通過下游部分244，并通過出口 218排出。在上游部分242內(nèi)通過沖壓空氣系統(tǒng)的空氣流部分稱作入口空氣流248，并且通過下游部分244的空氣流部分稱作排出空氣流250。當入口空氣流248流過熱源232時，來自熱源232的熱傳遞至空氣以從封裝隔室212引導進入排出空氣流250中。因而，當與熱源232和排出空氣流250的溫度相比時，自由流動空氣流246和入口空氣流248的溫度是相對低的。然而，封裝隔室212的額外冷卻也是期望的。
[0020]在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)214包括用于耦接封裝隔室212的內(nèi)部體積230的至少一個開口252，以與具有自由流動空氣流246的外部環(huán)境257流動連通。在一個實施方式中，如圖3中示出的，封裝隔室外壁228包括開口252，以使來自自由流動空氣流246的空氣能夠進入封裝隔室內(nèi)部體積230。更具體地，開口 252限定在封裝隔室外壁228的上游部分236和中間部分238中的至少一個中。在另一個適當實施方式中，開口252形成在沖壓空氣管道234的位于入口 216和熱源232之間的上游部分242中。通常，開口252可形成在能夠使沖壓空氣系統(tǒng)如本文中所描述的操作的任意位置處。此外，盡管圖3僅示出單個開口 252，然而沖壓空氣系統(tǒng)214可包括多個開口 252，每個開口均耦接內(nèi)部230以與外部257流動連通。在這種實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)可包括具有多個穿孔的面板，穿孔以便于將最大量的空氣引入至體積230中的模式進行布置。
[0021 ]在操作中，開口 252耦接外部環(huán)境257以與封裝隔室內(nèi)部體積230流動連通，以能夠使來自自由流動空氣流246的空氣進入封裝隔室體積230。因此，來自自由流動空氣流246的相對冷的空氣降低體積230的溫度，并便于將在封裝隔室212內(nèi)的和鄰近該封裝隔室的航空器部件(諸如熱源232和燃料箱)的溫度保持在期望的范圍內(nèi)，而降低或消除隔離需要。
[0022]在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)214還包括開孔256，其耦接封裝隔室內(nèi)部230以與排出空氣流250連通。更具體地，如圖3所示，開孔256在沖壓空氣管道234的下游部分244中限定在出口218的上游(盡管鄰近該出口)。在另一個適當實施方式中，開孔256在封裝隔室外壁228的下游部分240中限定為鄰近出口 218。因為熱的排出空氣流250比封裝隔室體積230內(nèi)部的相對較冷的空氣壓力低，所以隨著排出空氣流250經(jīng)過開孔256，排出空氣流拉動來自體積230的較冷的空氣通過開孔256。來自體積230的較冷的空氣在排出空氣流250和航空器200的在開孔256下游的部件之間形成分界層258。在示例性實施方式中，來自體積230的空氣被拉動通過管道234中的開孔256，使得該較冷的空氣在排出空氣流250和管道234的在開孔256下游的部分之間形成分界層258。當排出空氣流250和分界層258離開出口218時，自由流動空氣流246使排出空氣流250和分界層258兩者的方向轉(zhuǎn)變?yōu)橄掠畏较颍簿褪?，朝向尾?26(在圖2中示出)的后部方向，使得分界層258保持在排出空氣流250和封裝隔室外壁228的下游部分240之間。
[0023]在另一個適當實施方式中，開孔256限定在外壁228的下游部分240中，正好是出口218的下游，以形成排出流250和下游部分240之間的分界層258。通常，優(yōu)選的是將開孔256限定在沿著管道234和/或部分240的最低壓力區(qū)域，在該處，排出流250和封裝隔室體積230內(nèi)的空氣之間的壓力差最大，以便于最大化從體積230拉動的空氣量以形成分界層258。
[0024]因此，分界層258提供排出空氣流250和外壁228的下游部分240之間的隔離空氣層，以保護下游部分240免于暴露至相對高溫的排出空氣流250。另外，封裝隔室體積230內(nèi)的空氣通過空氣穿過開口 252進入體積230并且然后穿過開孔256離開體積230而連續(xù)再循環(huán)。因而，再循環(huán)空氣連續(xù)地移除來自封裝隔室212的熱并將冷空氣提供至封裝隔室212內(nèi)的和鄰近該封裝隔室的航空器200的部件，諸如熱源232和燃料箱。
[0025]在圖3示出的實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)214是無源系統(tǒng)，使得開口 252和開孔256一直處于打開狀態(tài)，該打開狀態(tài)便于將冷空氣連續(xù)地提供至封裝隔室體積230和便于形成連續(xù)分界層258，以保護外壁228免受熱的排出空氣流250的影響。
[0026]圖4是可用于航空器200(在圖2中示出)的有源沖壓空氣系統(tǒng)300的側(cè)視圖。圖5是沿著線7(在圖4中示出)獲得的有源沖壓空氣系統(tǒng)300的放大圖，并且圖6是可用于控制有源沖壓空氣系統(tǒng)300(在圖4中示出)的控制系統(tǒng)302的示意圖。圖4和圖5示出了用于在航空器200(在圖2中示出)中使用的有源沖壓空氣系統(tǒng)300。沖壓空氣系統(tǒng)300基本上與沖壓空氣系統(tǒng)214相似，除了沖壓空氣系統(tǒng)300是有源控制系統(tǒng)，而沖壓空氣系統(tǒng)214是無源系統(tǒng)。因而，系統(tǒng)214和300兩者共同的部件在圖4和5中通過與在圖3中使用的用于沖壓空氣系統(tǒng)214的相同參考標號進行標記。
[0027]在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)300是有源控制系統(tǒng)，其能夠根據(jù)諸如但不限于所感測的預(yù)定高度、溫度和/或壓力的預(yù)定條件而選擇性地打開和關(guān)閉開口 252和開孔256 ο更具體地，沖壓空氣系統(tǒng)300包括第一門304，定位成鄰近外部封裝隔室壁228中的開口252 ο第一門304在體積230內(nèi)繞軸線306可樞轉(zhuǎn)地耦接至外壁228。第一門304可通過致動器312在打開位置308和關(guān)閉位置310(虛線所示)之間選擇性地移動，并且可移動至位置308和310之間的位置。在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)300還包括定位成鄰近開口 252的傳感器314。可替代地，傳感器314可設(shè)置在便于如本文中所描述的沖壓空氣系統(tǒng)300的操作的任意位置處。傳感器314構(gòu)造為檢測預(yù)定條件的出現(xiàn)。在示例性實施方式中，傳感器314是溫度傳感器、壓力傳感器和高度傳感器中的至少一個?？商娲?，傳感器314可為便于如本文中所描述的沖壓空氣系統(tǒng)300的操作的任何類型的傳感器。
[0028]在操作中，傳感器314檢測預(yù)定條件的出現(xiàn)，并將信號傳輸至控制系統(tǒng)302的控制模塊316(在圖6中示出)?？刂颇K316連通地耦接至傳感器314和致動器312。因而，控制模塊316基于來自傳感器314的初始信號將后續(xù)信號傳遞給致動器312，以控制門304的運動。在一個實施方式中，傳感器314和致動器312是沖壓空氣系統(tǒng)300的獨立的部件，并且致動器312是由控制模塊316控制的機械致動器、電氣致動器或液壓致動器之一。在另一個適當實施方式中，傳感器314和致動器312整合為單個部件。
[0029]現(xiàn)在參考圖5，沖壓空氣系統(tǒng)300還包括定位成鄰近沖壓空氣管道234中的開孔256的第二門318。第二門318在體積230內(nèi)繞軸線320可樞轉(zhuǎn)地耦接至沖壓空氣管道234。在另一個實施方式中，當開口256限定在下游部分240中時，第二門318耦接至下游部分240以選擇性地覆蓋開口 256 ο盡管沖壓空氣系統(tǒng)300在本文中描述為具有第一門304和第二門318兩者，可預(yù)料的是，沖壓空氣系統(tǒng)300的特定的實施方式僅包括門304和318之一。在這些實施方式中，開口 252和開孔256在的任何一個均不通過門以與如上所述的無源沖壓空氣系統(tǒng)214類似的方式操作而被選擇性地覆蓋。
[0030]與門304相似，如上所述，第二門318可通過致動器326在打開位置322和關(guān)閉位置324(虛線示出)之間選擇性地移動，并且可移動至位置322和324之間的位置。在示例性實施方式中，沖壓空氣系統(tǒng)300還包括鄰近開口256設(shè)置的傳感器328。可替代地，傳感器328可設(shè)置在便于如本文中所描述的沖壓空氣系統(tǒng)300的操作的任意位置處。與傳感器314相似，如上所述，傳感器328構(gòu)造為檢測預(yù)定條件的出現(xiàn)。在示例性實施方式中，傳感器328是溫度傳感器、壓力傳感器和高度傳感器中的至少一個?？商娲?，傳感器328可為便于如本文中所描述的沖壓空氣系統(tǒng)300的操作的任何類型的傳感器。
[0031]在操作中，傳感器328檢測預(yù)定條件的出現(xiàn)，并將信號傳輸至控制系統(tǒng)302的控制模塊316。控制模塊316連通地耦接至傳感器328和致動器326。因而，控制模塊316基于來自傳感器328的初始信號將后續(xù)信號傳遞給致動器326，以控制門318的運動。在一個實施方式中，傳感器328和致動器326是沖壓空氣系統(tǒng)300的獨立部件，并且致動器326是由控制模塊316控制的機械致動器、電氣致動器或液壓致動器之一。在另一個適當實施方式中，傳感器328和致動器326整合為單個部件。
[0032]門318可選擇性地移動至位置322和324，以及設(shè)置在位置322和324之間的任意位置，以控制被拉動通過開孔256而形成排出空氣流250和封裝隔室外壁228的下游部分240之間的分界層258的冷卻空氣的量。在起飛和著陸期間以及巡航期間，航空器200的特定操作條件例如會需要來自封裝隔室體積230的不同量的冷卻空氣以形成分界層258。具有門318、致動器326和傳感器328的沖壓空氣系統(tǒng)300連同控制系統(tǒng)302—起便于控制通過開孔256引導的空氣量，以優(yōu)化分界層258的形成。
[0033]本文還描述了一種制造用在隔室中的沖壓空氣系統(tǒng)的方法，該隔室具有至少部分地由隔室的外壁限定的內(nèi)部體積。該方法包括，在內(nèi)部體積內(nèi)至少部分地封裝沖壓空氣管道，并在外壁中限定沖壓空氣管道的出口，使得出口構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流。該方法還包括，在外壁和沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔，以提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通。開孔能夠使冷卻空氣從封裝隔室的內(nèi)部體積流動以形成排出空氣流和出口下游的外壁之間的分界層。因為分界層處于低于熱的排出空氣流的第一溫度的第二溫度，所以分界層保護外部蒙皮免于暴露于熱的排出空氣流中。
[0034]在一個實施方式中，該方法包括在沖壓空氣管道中鄰近管道出口限定開孔。在另一個實施方式中，該方法包括在沖壓空氣管道或隔室的最低壓力區(qū)域處限定開孔。
[0035]本文中所描述的方法還包括在外壁中在排出口的上游限定開口，以提供隔室的內(nèi)部體積和自由流動空氣流之間的流動連通。如上所描述，開口允許相對冷的自由流動空氣進入隔室，并提供冷卻給容納在隔室內(nèi)的部件和鄰近隔室的那些部件。
[0036]當有源控制沖壓空氣系統(tǒng)是期望的時，該方法包括耦接第一門至鄰近隔室內(nèi)的開口的外壁的步驟以及耦接第二門至鄰近開孔的沖壓空氣管道或外壁的步驟中的至少一個步驟，其中該開孔以流動連通方式連接隔室內(nèi)部體積和沖壓空氣管道。此外，控制系統(tǒng)連通地耦接至每一門，使得控制系統(tǒng)構(gòu)造成控制通過開孔和開口的冷空氣的量。此外，至少一個傳感器與控制系統(tǒng)連通地耦接。在操作中，基于從至少一個傳感器至控制系統(tǒng)的信號控制門的位置。
[0037]參考圖7，本公開的實施方式可在航空器制造和保養(yǎng)方法10的內(nèi)容中并經(jīng)由航空器12(在圖8中示出)進行描述。在預(yù)生產(chǎn)期間，可使用包括航空器12的規(guī)格和設(shè)計14的數(shù)據(jù)，在制造過程期間，可采購16與機身相關(guān)的其它材料。在生產(chǎn)期間，在航空器12進入其認證和交付過程22之前，發(fā)生航空器12的部件和子組件制造18以及系統(tǒng)集成20。當成功滿意并完成機身認證時，航空器12可投入使用24。當由客戶使用時，航空器12定期進行周期行的常規(guī)例行維修和保養(yǎng)26，所述例行維修和保養(yǎng)例如包括修改、重新配置和/或翻新等。在可替換的實施方式中，制造和保養(yǎng)方法10可通過除航空器以外的其他運載工具實現(xiàn)。
[0038]與航空器制造和/或保養(yǎng)方法10相關(guān)的每個部分和過程可由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作者(例如，客戶)來執(zhí)行或?qū)嵤?。為了本說明的目的，系統(tǒng)集成商可非限制性包括任意數(shù)量的航空器制造商和主要系統(tǒng)分包商；第三方可非限制性包括任意數(shù)量的銷售商、分包商及供應(yīng)商;并且操作者可為航空公司、租賃公司、軍事實體、服務(wù)機構(gòu)等。
[0039]如圖8中所示，由方法10所生產(chǎn)的航空器12可包括具有多個系統(tǒng)30和內(nèi)部32的機架28。高級系統(tǒng)30的實例可包括以下一種或多種:推進系統(tǒng)34、電氣系統(tǒng)36、液壓系統(tǒng)38和/或環(huán)境系統(tǒng)40?？砂ㄈ我鈹?shù)量的其它系統(tǒng)。
[0040]本文所實施的裝置和方法可在方法10的階段中的任何一個或多個期間被采用。例如，與部件生產(chǎn)過程18相對應(yīng)的部件或子組件可以類似于在航空器12投入使用的同時所生產(chǎn)的部件或子組件的方式被生產(chǎn)或制造。此外，一個或多個制造實施方式、方法實施方式或它們的組合可在生產(chǎn)階段18和20期間被使用，例如，通過顯著加快組裝航空器12和/或降低航空器的組裝成本而被使用。類似地，一個或多個裝置實施方式、方法實施方式或它們的組合可在航空器12投入使用或維護的同時被使用，例如，在例行維修和保養(yǎng)26的過程中。
[0041]如本文中使用的，術(shù)語“航空器”可包括，但不限于飛機、無人駕駛飛行器(UAVs)、滑翔機、直升機和/或通過空域航行的任意其他物體。此外，在可替換的實施方式中，本文中所描述的航空器制造和保養(yǎng)方法可使用任意制造和/或服務(wù)操作。
[0042]本文中所描述的沖壓空氣系統(tǒng)的實施方式便于形成航空器的外部蒙皮和相對熱的沖壓空氣排出流之間的冷空氣的分界層。這種通過分界層形成的膜冷卻將蒙皮與熱的排出流隔離，并能夠減小形成在至少一些已知沖壓空氣系統(tǒng)上的熱防護件的尺寸或消除該熱防護件。因而，航空器的重量及其制造成本兩者都降低。此外，沖壓空氣系統(tǒng)的至少一個實施方式是無源系統(tǒng)，該無源系統(tǒng)提供用于分界層的形成，而無需來自航空器的諸如風扇的額外部件或額外的電氣或液壓動力。沖壓空氣系統(tǒng)的其他實施方式包括鄰近排放冷空氣的開孔耦接的門。門可基于來自至少一個傳感器的信號而選擇性地移動，以控制通過該門被引導的冷空氣的量。此外，本文中所描述的實施方式包括允許冷空氣從自由流動空氣流進入封裝隔室的內(nèi)部體積的封裝隔室開口。冷空氣便于降低在封裝隔室內(nèi)的航空器部件以及鄰近該封裝隔室的那些部件的溫度。因而，可減少或去除封裝隔室部件之間的隔離層，從而進一步降低重量和航空器維修的成本。
[0043]此外，本公開包括根據(jù)以下條款的實施方式:
[0044]條款1.一種沖壓空氣系統(tǒng)，用于包括限定內(nèi)部體積的外壁的隔室，該沖壓空氣系統(tǒng)包括:沖壓空氣管道，至少部分地封裝在內(nèi)部體積內(nèi)，沖壓空氣管道包括構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流的出口；以及開孔，限定在上述外壁和上述沖壓空氣管道中的至少一個中，開孔構(gòu)造成提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從內(nèi)部體積流出，以形成排出空氣流和上述出口下游的上述外壁之間的分界層，分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
[0045]條款2.根據(jù)條款I(lǐng)的沖壓空氣系統(tǒng)，其中，上述開孔鄰近上述出口限定在上述沖壓空氣管道中。
[0046]條款3.根據(jù)條款I(lǐng)或2的沖壓空氣系統(tǒng)，其中，排出空氣流的壓力低于冷卻空氣的壓力，使得冷卻空氣被拉動通過上述開孔以形成分界層。
[0047]條款4.根據(jù)條款I(lǐng)的沖壓空氣系統(tǒng)，其中，上述開孔限定在上述沖壓空氣管道的最低壓力區(qū)域處。
[0048]條款5.根據(jù)條款I(lǐng)至4的沖壓空氣系統(tǒng)，其中，上述外壁包括限定在其中的至少一個開口，該至少一個開口提供上述隔室的內(nèi)部體積和自由流動空氣流之間的流動連通。
[0049]條款6.根據(jù)條款5的沖壓空氣系統(tǒng)，其中，上述開口在上述沖壓空氣管道的出口的上游限定在上述外壁中。
[0050]條款7.根據(jù)條款I(lǐng)至6的沖壓空氣系統(tǒng)，進一步包括鄰近上述開孔耦接至上述外壁的門。
[0051 ]條款8.根據(jù)條款7的沖壓空氣系統(tǒng)，進一步包括控制系統(tǒng)，構(gòu)造成選擇性地定位上述門以控制通過上述開孔的冷卻空氣的量。
[0052]條款9.根據(jù)條款8的沖壓空氣系統(tǒng)，進一步包括與上述控制系統(tǒng)連通地耦接的至少一個傳感器，其中，上述門的位置基于來自上述至少一個傳感器的信號進行控制。
[0053]條款10.—種制造沖壓空氣系統(tǒng)的方法，該沖壓空氣系統(tǒng)用于具有內(nèi)部體積的隔室，該內(nèi)部體積由隔室的外壁至少部分地限定，上述方法包括:將沖壓空氣管道至少部分地封裝在內(nèi)部體積內(nèi)；在外壁中限定沖壓空氣管道的出口，出口構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流；以及在外壁和沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔，以提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從內(nèi)部體積流出以形成排出空氣流和出口下游的外壁之間的分界層，分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
[0054]條款11.根據(jù)條款10的方法，其中，在外壁和沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔包括鄰近出口在沖壓空氣管道中限定開孔。
[0055]條款12.根據(jù)條款10的方法，其中，在外壁和沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔包括在沖壓空氣管道的最低壓力區(qū)域處限定開孔。
[0056]條款13.根據(jù)條款10至12的方法，該方法進一步包括在出口上游在外壁中限定開口，以提供上述隔室的內(nèi)部體積和自由流動空氣流之間的流動連通。
[0057]條款14.根據(jù)條款10至13的方法，該方法進一步包括鄰近開孔將門耦接至外壁。
[0058]條款15.根據(jù)條款14的方法，該方法進一步包括耦接控制系統(tǒng)以與門連通，該控制系統(tǒng)構(gòu)造成選擇性地定位門，以控制通過開孔的冷卻空氣的量。
[0059]條款16.根據(jù)條款15的方法，該方法進一步包括耦接至少一個傳感器以與控制系統(tǒng)連通，其中，基于從至少一個傳感器至控制系統(tǒng)的信號控制門的位置。
[0060]條款17.航空器包括:下葉部分，包括隔室，該隔室包括限定內(nèi)部體積的外壁;沖壓空氣系統(tǒng)，至少部分地設(shè)置在上述下葉部分中，上述沖壓空氣系統(tǒng)包括至少部分地封裝在內(nèi)部體積內(nèi)的沖壓空氣管道，該沖壓空氣管道包括限定在上述外壁中的出口，該出口構(gòu)造成排出第一溫度下的排出空氣流;并且其中，上述外壁和上述沖壓空氣管道中的至少一個在其中限定開孔，該開孔提供隔室內(nèi)部體積和排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從內(nèi)部體積流出以形成排出空氣流和上述出口下游的外壁之間的分界層，分界層處于低于第一溫度的第二溫度。
[0061]條款18.根據(jù)條款17的航空器，其中，上述開孔鄰近上述出口限定在上述沖壓空氣管道中。
[0062]條款19.根據(jù)條款17的航空器，其中，上述外壁包括限定在上述沖壓空氣管道出口上游的至少一個開口，上述開口提供上述隔室的內(nèi)部體積和自由流動空氣流之間的流動連通。
[0063]條款20.根據(jù)條款17至19的航空器，該航空器進一步包括:門，鄰近上述開孔耦接至上述外壁;控制系統(tǒng)，構(gòu)造成選擇性地定位上述門以控制通過上述開孔的冷卻空氣的量；以及至少一個傳感器，連通地耦接至上述控制系統(tǒng)，其中，基于來自上述至少一個傳感器的信號控制上述門的位置。
[0064]該書面的描述使用實例公開各種實施方式，包括最好的模式，并且還使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`各種實施方式，包括制造和使用任意設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任意結(jié)合的方法。本公開的可專利性的范圍通過權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域中的技術(shù)人員想到的其他實例。如果這些其他實例具有不同于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果這些其他實例包括與權(quán)利要求的字面語言無實體差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則這些其他實例旨在在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，用于包括限定內(nèi)部體積(230)的外壁(228)的隔室(212)，所述沖壓空氣系統(tǒng)包括: 沖壓空氣管道(234)，至少部分地封裝在所述內(nèi)部體積內(nèi)，所述沖壓空氣管道包括出口(218)，所述出口構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流(250);以及 開孔(256)，限定在所述外壁和所述沖壓空氣管道中的至少一個中，所述開孔構(gòu)造成提供所述內(nèi)部體積與所述排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從所述內(nèi)部體積流出，以形成所述排出空氣流與位于所述出口的下游的所述外壁之間的分界層(258)，所述分界層處于低于所述第一溫度的第二溫度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，其中，所述開孔(256)鄰近所述出口(218)限定在所述沖壓空氣管道(234)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，其中，所述排出空氣流(250)的壓力低于所述冷卻空氣的壓力，使得所述冷卻空氣被推動通過所述開孔(256)，以形成所述分界層(258)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，其中，所述開孔(256)限定在所述沖壓空氣管道(234)的最低壓力區(qū)域處。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，其中，所述外壁(228)包括限定在其中的至少一個開口(252)，所述至少一個開口提供所述隔室(212)的所述內(nèi)部體積(230)與自由流動空氣流(246)之間的流動連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，其中，所述開口(252)在所述沖壓空氣管道的所述出口(218)的上游限定在所述外壁(228)中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣系統(tǒng)(300)，所述沖壓空氣系統(tǒng)進一步包括: 門(318)，鄰近所述開孔(256)耦接至所述外壁(228); 控制系統(tǒng)(302)，構(gòu)造成選擇性地定位所述門，以控制通過所述開孔的所述冷卻空氣的量；以及 至少一個傳感器(328)，連通地耦接至所述控制系統(tǒng)，其中，所述門的位置基于來自所述至少一個傳感器的信號進行控制。8.—種航空器(12，200)，所述航空器包括: 下葉部分(210)，包括隔室(212)，所述隔室具有限定內(nèi)部體積(230)的外壁(228);以及 根據(jù)權(quán)利要求中I至7中任一項所述的沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)，所述沖壓空氣系統(tǒng)至少部分地設(shè)置在所述下葉部分中，其中，所述出口(218)限定在所述外壁中。9.一種制造沖壓空氣系統(tǒng)(214，300)的方法，所述沖壓空氣系統(tǒng)用于具有內(nèi)部體積(230)的隔室(212)，所述內(nèi)部體積至少部分地由所述隔室的外壁(228)限定，所述方法包括: 將沖壓空氣管道(234)至少部分地封裝在所述內(nèi)部體積內(nèi)； 在所述外壁中限定所述沖壓空氣管道的出口(218)，所述出口構(gòu)造成排放第一溫度下的排出空氣流(250);以及 在所述外壁和所述沖壓空氣管道中的至少一個中限定開孔(256)，以提供所述內(nèi)部體積與所述排出空氣流之間的流動連通，使得冷卻空氣從所述內(nèi)部體積流出以形成所述排出空氣流與位于所述出口的下游的所述外壁之間的分界層(258)，所述分界層處于低于所述第一溫度的第二溫度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述外壁(228)和所述沖壓空氣管道(234)中的至少一個中限定開孔(256)包括，鄰近所述出口(218)在所述沖壓空氣管道中限定所述開孔(256)。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述外壁(228)和所述沖壓空氣管道(234)中的至少一個中限定開孔(256)包括，在所述沖壓空氣管道的最低壓力區(qū)域處限定所述開孔。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法進一步包括在位于所述出口(218)的上游的所述外壁(228)中限定開口( 252 )，以提供所述隔室(212)的所述內(nèi)部體積(230)與自由流動空氣流(246)之間的流動連通。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法進一步包括: 鄰近所述開孔(256)將門(318)耦接至所述外壁(228); 耦接控制系統(tǒng)(302)以與所述門連通，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造成選擇性地定位所述門以控制通過所述開孔的所述冷卻空氣的量；以及 耦接至少一個傳感器(328)以與所述控制系統(tǒng)連通，其中，基于從所述至少一個傳感器至所述控制系統(tǒng)的信號控制所述門的位置。
【文檔編號】B64D13/08GK106043708SQ201610125191
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月4日 公開號201610125191.3, CN 106043708 A, CN 106043708A, CN 201610125191, CN-A-106043708, CN106043708 A, CN106043708A, CN201610125191, CN201610125191.3
【發(fā)明人】馬庫斯·K·查理森, 邁克爾·詹姆斯·湯克斯, 科林·W·哈特
【申請人】波音公司