降低飞机机体空气噪音的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种降低飞机在飞行中其机体所产生噪音的方法及装置。本发明专利技术提供了一种用于任何飞机襟翼侧面的光滑、连续的拱形表面，例如一种圆形的翼边罩，该襟翼暴露于相对飞机运动的气流。试验表明，根据本发明专利技术所述的圆形襟翼边罩在中高频范围即约５００～１００００Ｈｚ的频率范围内能有效地降低噪音级。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及降低飞机在气流中飞行时其机体所产生的噪音或空气噪音的方法和装置。尤其是，本专利技术涉及设置一具有光滑、连续的拱形表面的襟翼边罩，该罩用于在某些飞行状态下襟翼边暴露于气流中时襟翼所产生的噪音。应公众的要求，世界各地的民航机构正在为新设计的飞机制订更严格的噪音标准。这些新标准适用于飞机起飞和降落即飞机起飞和降落状态下飞机产生的噪音级。在上述每一飞行状态下，飞机机体和其动力装置或引擎会产生强度变化的令人烦厌的可闻噪音。起飞过程中，大部分噪音由引擎产生。相反，在飞机降落着陆过程中，当强升力系统，例如机翼前缘设备和机翼后缘襟翼系统展开且引擎以低推力运转或怠速动力下运转时，机体产生的噪音成为更大的噪音因素。近期在动力装置技术方面的进展已显著降低了引擎在上述两种飞行状态下的噪音。因此，在飞机降落时，其机体噪音已成为一更加主要的空气噪音源。机体噪音是由流过飞机机身、起落架、机翼、机翼前缘、强升力装置和后缘襟翼系统的气流，例如空气所产生的。由襟翼系统产生的绝大部分可闻噪音发生在飞机着陆过程中其襟翼展开并且其侧翼边暴露于气流中时，据信，襟翼空气噪音是因从襟翼下表面绕过任何外露的侧翼边流向其上表面的高压气流引起的涡流产生的。试验表明，在暴露于气流的钝襟翼边处会产生初级和次级涡流。参见1986年7月9日～11日在华盛顿西雅图召开的第10届AIAA航空声学会议上由S.A.McInerny，W.C.Meecham和P.T.Soderman发表的AIAA论文86-1918，论文题目为“飞机机翼翼梢处湍流所产生空气噪音的试验研究”。在此，专利技术人所做的试验表明如果减少或者基本上消除次级涡流，则可降低由襟翼边产生的噪音。这些试验还表明，次级涡流与初级涡流一道产生不希望的空气噪音。在过去，当大型或重型飞机以低速起飞或降落过程中，为减少阻力、保持或增大升力、或者减少与此时飞机产生的强涡流有关的飞机失事现象，已采取了各种各样的措施，以减少由飞机襟翼和其它升力表面所产生的涡流。例如，1971年8月3日授予Haney美国专利No.3596854中披露的涡流发生器，可以将来自机翼翼梢下表面、副翼外侧翼梢或任何其它飞机表面结构的外侧边缘的高压气流导引流入装接于飞机结构上的一圆筒形壳内形成的一槽孔中。被导入的高压气流在壳内形成涡流并从该结构的后缘排出。1992年10月27日授予Taylor的美国专利No.5158252中公开的附壁表面翼梢，通过形成一垂直于气流翼面(如机翼、襟翼等)的气流隔板而防止在翼梢处形成涡流。该隔板防止从所述翼面的高压气流区向其低压气流区的横向气流。1984年10月16日授予Griswold的美国专利No.4477042披露的一设置在机翼翼梢或襟翼边的端板或导流栅，能使越过机翼或襟翼上下翼面的气流可控制地汇合。通过将气流排入汇合气流中而加强对这种涡流的控制，从而可实现飞机涡流区中的危险涡流快速消散。虽然已经公知襟翼导流栅能有效地降低展开襟翼所产生的空气噪音，然而上述现有技术并不涉及噪音的降低。参见W.R.Miller的博士论文UCLA1980，论文题目为“由气压互相关技术测量襟翼噪音特性”。然而，上述推荐的装置由于诸多原因并不令人满意。例如，上述Haney、Griswold和Toylor的装置或多或少会增大机翼的总重量、增大襟翼在某些飞行条件下所产生的阻力、增加复杂性，使得其维护更加困难，并且会增大设计、制造、维护及操作的费用。因此，在大多数商用飞机上一般没有采用这些装置来减少噪音。已对圆形襟翼边罩进行了试验以证实其在飞机着陆过程中降低襟翼所产生噪音的有效性。但是，这些试验表明，圆形襟翼边罩不能有效降低着陆状态中襟翼所产生的噪音。相反，由本专利技术专利技术人所做的试验却表明，一种圆形襟翼边罩能有效地降低飞机着陆降落过程中所产生的很宽频率范围内的令人厌烦的噪音。因此，本专利技术的一个目的是降低飞机机体所产生的噪音。本专利技术的另一目的是提供一种降低其襟翼边暴露于气流时穿越气流行驶的飞机所产生的噪音的方法和装置。本专利技术的再一目的是提供一种飞机襟翼边，具有光滑、连续的拱形表面例如圆形表面，暴露于飞机于其中穿越飞行的气流，从而在飞机着陆时可降低机体的空气噪音级。本专利技术提供了一种用于任何飞机襟翼边的光滑、连续的拱形表面，例如一种圆形的端罩，该飞机襟翼边暴露于相对于飞机具有相对运动的气流。在此由专利技术人所做的试验表明，一种圆形襟翼边罩在降低中高频即约在500～10000HZ频率范围内的噪音级时是有效的。由这些试验可推知，根据本专利技术原理所改进的襟翼边能大大减少或消除在该襟翼边处的次级涡流。同现有技术中迄今已提供的方案相比，在降低飞机着陆过程中其机体产生的空气噪音方面，这种圆形襟翼边罩是一种更简单、更轻便、复杂程度低和成本低的解决方案。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，其中附图说明图1表示具有左右机翼的传统飞机；图2表示图1所示飞机在着陆状况中右翼可能产生噪音的各个区域；图3表示在图2所示各区域测得的定性噪音级；图4表示由框A表示的飞机左翼的后缘襟翼系统；图5为图4所示机翼后缘襟翼系统的放大视图；图6表示围绕图5襟翼系统外部主翼板的形成有涡流的总体气流；图7是图6外部主翼板沿图5直线7-7截取的简化端视图，并示出了可绕钝翼边形成的初级和次级涡流；图8表示一种传统的翼边导流栅；图9为图8导流栅沿图8中9-9线截取的从机内看到的侧视图；图10为图4带有本专利技术圆形翼边罩的机翼后缘襟翼系统；图11为图10外部主翼板沿图10直线11-11截取的简略端视图，并示出了能围绕本专利技术圆形翼边罩形成的初级涡流；图12表示由传统钝翼边和本专利技术圆形翼边罩产生的噪音级在低频、中频和高频下在两种马赫值时的比较；图13表示图4边框B表示区域下面的飞机左翼下表面的局部视图，图13中还示出了本专利技术另一实施例以及可随本专利技术使用的新型环状密封件。图14为沿图13中直线14-14截取的局部侧剖图；图15为沿图13中直线15-15截取的局部侧剖图；图16为沿图13中直线16-16截取的局部侧剖图；图17为沿图13中直线17-17截取的局部侧剖图18表示可根据本专利技术原理改进其左右机翼的另一种飞机。将要描述的每一附图中，相同的数码表示同一或类似结构。现参见图1，该图示出了一传统飞机10，它包括一对引擎15，一起落架(未示出)，一左翼20和一右翼25。作为传统飞机，每一机翼20、25上具有一内侧部分30和一外侧部分35、一前缘LE和一后缘TE。每一机翼20、25上还设置有一系列传统的控制翼面，如扰流片40、至少一个副翼45以及一个机翼后缘襟翼系统50。在强升力系统如机翼前缘装置(未示出)和机翼后缘襟翼系统50的各个襟翼均伸出并且引擎15以低推力运转情况下着路时，飞机机体产生的空气噪音是如图1所示飞机的主要噪声源。了解飞机10产生噪音的位置对于理解并降低飞机机体噪音是至关重要的。为此，本专利技术人用图1飞机10的比例模型进行了一系列独特的风洞试验。试验的任务包括在模拟飞机10着陆的条件下记录各机翼和起落架结构(参见图2)的飞机机体诸噪音成分。使用一椭圆镜颤噪系统(未示出)来提供整个集成区即飞机右翼25前缘区、起落架区以及在机翼后缘襟翼系统50的外侧钝翼边所选择的一区域之噪音本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机翼，具有一内侧部分和一外侧部分、一机翼上表面、一机翼下表面以及一形成于所述机翼上表面和下表面接合处的后缘，所述机翼能穿过气流相对运动，一种在所述机翼穿过上述气流运行时降低该机翼所产生的噪音级的装置，包括： 一位于所述机翼后缘处并设置在所述机翼内侧部分和外侧部分之间的襟翼，所述襟翼具有在飞机正在着陆时暴露于所述气流的一上表面、一下表面和一侧边，以及 一在所述襟翼侧边处形成的光滑、连续的拱形表面，从而当气流从所述襟翼下表面流向上表面时，所述拱形表面能降低所述气流中的湍流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼M布莱克纳尔，托马斯A齐尔顿，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]