[发明专利]具有基于边界层吸入式风扇的阻力补偿装置的飞行器

说明书

本发明提出了一种飞行器(2)，该飞行器包括：具有渐缩的后部形状的机身、用于使飞行器(2)在跑道上移动的起落架、附接至机身的机翼、用于提供主推力的至少一个主发动机以及后部风扇(14)，其中，后部风扇(14)附接至机身的尾部部段，其中，飞行器(2)设计成用于在从跑道起飞期间执行围绕起落架的起飞旋转，使得机身的尾部部段靠近跑道，其中，后部风扇(14)是具有风扇叶片(36)的敞开式风扇，风扇叶片(36)沿径向方向延伸至机身的纵向轴线，其中，风扇叶片(36)定尺寸成至少等于沿着机身的流的边界层的厚度且小于跑道与机身的尾部部段之间在起飞旋转期间的间隙。

技术领域

本发明涉及具有基于边界层吸入式风扇的阻力补偿装置的飞行器。

背景技术

飞行器的整体效率可以通过多种不同的措施来提高。可以通过提高推进效率来减少燃料消耗，并且因此提高飞行器的效率。此外，减小空气动力阻力有利于减小推进所需的动力。阻力的减小可以通过各种主动和被动的减阻装置来完成。被动装置通常可以包括飞行器的流动表面的改进设计/优化设计并且可以包括积极地影响气流的引入装置。主动装置可以包括在否则将会使层流变成湍流的条件下用于特别地通过从边界层去除空气而主动地影响空气动力流的边界层以保持层流的装置。

已知的是概念飞行器，该概念飞行器包括通用于商用客运飞行器的设计，其中，商用客运飞行器包括常见的筒形机身和下单翼(lowwing)。作为附加特征，涵道风扇安装在机身的后部部段或尾部部段处。该风扇提供一定的推进力，并且由于围绕风扇的并且向机身的尾部部段提供环形间隙的飞行器短舱，该风扇的目的在于对在机身上形成的空气动力流的边界层进行抽吸。这允许补偿机身的粘性阻力。

发明内容

在机身的尾部部段处设置涵道风扇可以使用于飞行器起飞和着陆的尾部空隙减小。如果期望保持用于起飞和着陆的尾部空隙，则机身的尾部部段需要被完全重新设计以避免损坏涵道风扇。这增大了用于设计、制造和认证飞行器的成本。

因此，本发明的目的是提出一种飞行器，该飞行器具有改进的阻力行为，并且同时没有明显增大用于飞行器的重新设计和重新认证的成本。

该目的通过具有权利要求1的特征的飞行器来实现。有利的实施方式和进一步的改进可以从从属权利要求和下面的描述获悉。

提出了一种飞行器，该飞行器包括：具有渐缩的后部形状的机身、用于使飞行器在跑道上移动的起落架、附接至机身的机翼、用于提供主推力的至少一个主发动机以及后部风扇。后部风扇附接至机身的尾部部段。飞行器设计成用于在从跑道起飞期间执行围绕起落架的起飞旋转，使得机身的尾部部段靠近跑道。后部风扇为具有风扇叶片的敞开式风扇，风扇叶片沿径向方向延伸至机身的纵向轴线。风扇叶片定尺寸成至少等于在巡航飞行条件期间沿着机身的流的边界层厚度，并且最大为边界层厚度的二倍。

飞行器的总体设计可以类似于或等于相同类型的常见飞行器，例如，商运飞行器。唯一的不同之处在于结合了位于机身的后部部段上、即位于飞行器的后端部处的敞开式风扇。由于敞开式风扇的位置，敞开式风扇吸入机身的由于气流与机身表面之间的摩擦而受到阻滞的边界层。因此，敞开式风扇经受边界层流入，并且因此为边界层吸入式风扇。

后部风扇的设计可以由两个主要因素来确定。第一主要因素为边界层厚度。风扇叶片应当具有如下长度：风扇叶片沿着该长度经受边界层流入，也就是说，该长度至少等于边界层在巡航飞行条件期间的厚度，使得风扇叶片能够总体上吸入边界层。为了确保对整个边界层的吸取，风扇叶片应当具有超出边界层厚度的长度。第二主要因素为机身在起飞旋转期间可获得的尾部空隙。尽管风扇叶片的长度应当可靠地覆盖预期的边界层厚度，但风扇叶片不应当具有极其过长的长度。因此，风扇叶片应当仅略微超出边界层厚度。风扇叶片的长度可以在于巡航飞行期间的单边界层厚度至双边界层厚度的范围内。