冲压空气系统及其制造方法技术方案

一种冲压空气系统，包括隔室，所述隔室包括限定内部体积的外壁，所述内部体积至少部分地封装冲压空气管道。所述冲压空气管道包括构造成排放第一温度下的排出空气流的出口。外壁和所述冲压空气管道中的至少一个在其中限定开孔，所述开孔提供所述内部体积和所述排出空气流之间的流动连通，使得冷却空气从所述内部体积流出以形成所述排出空气流与位于所述出口的下游的外壁之间的分界层，所述分界层处于低于所述第一温度的第二温度。

【技术实现步骤摘要】

本文中所描述的实施方式总体涉及航空器冲压空气系统，并且更具体地，涉及能够对航空器的多个部件提供冷却的航空器冲压空气系统。
技术介绍
至少一些已知的航空器包括冲压空气系统，该冲压空气系统将冲压空气提供至航空器环境控制系统(ECS)的至少一个空调(A/C)组。至少一些冲压空气系统和A/C组两者与其他航空器部件一起，都设置在航空器的封装隔室(pack bay)内。A/C组在操作期间产生热并将该热排放至封装隔室中，并且冲头进行排放，同时将冷空气提供至机舱。在封装隔室内所加热的空气可引起封装隔室内的部件以及周围航空器结构的不期望的温度增加。例如，至少一些航空器包括定位成邻近封装隔室的燃料箱。因而，封装隔室温度增加可引起燃料温度的不期望的增加。至少一些航空器包括封装隔室和燃料箱之间的隔离层以减少燃料加热。然而，这种隔离增加了航空器的总重量并且可能需要更换。冲压空气系统将冷却空气提供至A/C组，并且更具体地，提供至A/C组的热交换器。因而，与进入系统的冲压空气的入口流以及自由流动空气流的温度相比，冲压空气系统的排出流的温度较高。在至少一些航空器中，来自冲压空气系统的排出物沿着航空器的下游蒙皮面板流动。持续暴露于该高温冲压空气的排出流可能会造成下游面板的不定期维护或限制这种面板的使用寿命，特别是在碳纤维面板的情况下。至少一些已知的航空器包括热防护件，该热防护件形成于冲压空气排出物的下游的蒙皮面板中。
这种热防护件可仅为厚的、更加坚固的蒙皮面板，或可包括隔离芯以将蒙皮从热的排出流隔离。在任一情况下，与标准蒙皮面板相比，该热防护件可能是相当大且相对重的。因此，这种热防护件增加了航空器的总重量以及制造成本。
技术实现思路
一方面，提供了一种冲压空气系统，用于包括限定内部体积的外壁的隔室。该冲压空气系统包括至少部分地封装在内部体积内的冲压空气管道。冲压空气管道包括构造成排放第一温度下的排出空气流的出口。外壁和冲压空气管道中的至少一个在其中限定开孔，该开口提供隔室内部体积和排出空气流之间的流动连通，使得冷却空气从内部体积流出以形成排出空气流和位于出口下游的外壁之间的分界层。分界层处于低于第一温度的第二温度。另一方面，提供了一种制造冲压空气系统的方法，该冲压空气系统用于具有内部体积的隔室，该内部体积至少部分地由隔室的外壁限定。该方法包括将冲压空气管道至少部分地封装在内部体积内，并在外壁中限定冲压空气管道的出口，使得出口构造成排放第一温度下的排出空气流。在外壁和冲压空气管道中的至少一个中限定开孔，以提供隔室内部体积和排出空气流之间的流动连通，使得冷空气从内部体积流出以形成排出空气流和位于出口下游的外壁之间的分界层。分界层处于低于第一温度的第二温度。在又一个方面中，提供了一种航空器。该航空器包括下叶部分，该下叶部分包括具有限定内部体积的外壁的隔室。航空器还包括至少部分地设置在下叶部分中并包括冲压空气管道的冲压空气系统。冲压空气管道包括限定在外壁中并构造成排放第一温度下的排出空气流的出口。外壁和冲压空气管道中的至少一个在其中限定开孔，该开孔提供隔室内部体积和排出空气流之间的流动连通，使得冷却空气从内部体积流出以形成排出空气流
和位于出口下游的外壁之间的分界层。分界层处于低于第一温度的第二温度。附图说明图1是示出了机舱区域、装载室和空调系统的航空器的示意图；图2是示出了具有冲压空气入口和冲压空气出口的冲压空气系统的在图1中示出的航空器的底部等距视图；图3是可用于图2中示出的航空器的示例性无源(passive)冲压空气系统的侧视图；图4是可用于图2中示出的航空器的示例性有源(active)冲压空气系统的侧视图；图5是沿着图4中示出的线7所获得的有源冲压空气系统的放大图；以及图6是可用于控制图4中示出的有源冲压系统的控制系统的示意图；图7是示例性航空器制造和保养方法的流程图；图8是示例性航空器的框图。具体实施方式本文所描述的是一种示例性冲压空气系统，该冲压空气系统便于形成航空器的外部蒙皮与相对热的冲压空气排出流之间的冷却空气的分界层。这种通过分界层形成的膜冷却将蒙皮与热的排出流隔离，并能够减小形成在至少一些已知的冲压空气系统上的热防护件的尺寸或消除该热防护件。因而航空器的重量及其制造成本两者都降低。此外，冲压空气系统的至少
一个实施方式是无源系统，该无源系统提供用于分界层的形成，而无需来自航空器的诸如风扇的额外部件或额外的电气或液压动力。冲压空气系统的其他实施方式包括邻近开孔耦接的门，冷空气从该开孔排放。门可基于来自至少一个传感器的信号而选择性地移动，以控制通过该门被引导的冷却空气的量。此外，本文中所描述的实施方式包括封装隔室开口，该封装隔室开口允许来自自由流动空气流的冷空气进入封装隔室的内部体积中。冷空气便于降低封装隔室内的航空器部件以及邻近该封装隔室的那些部件的温度。因而，可减少或去除封装隔室部件之间的隔离层，从而进一步降低重量和航空器维修的成本。参考图1，这里示出了包括空调系统202的移动平台或航空器200。航空器200包括各种加压区域，其具有用于使乘客和机务人员舒适的持续流入空气。在示例性实施方式中，这些加压区域可包括第一客舱204、第二客舱206、驾驶舱区域208和通常被称作“下叶部分(lower lobe)”的装载区域210。空调系统202至少部分地容纳在航空器200的加压区域和非加压区域内。本文中，非加压区域称作下叶部分210的封装隔室(pack bay)212。封装隔室212包括便于将冷却空气提供至A/C组热交换器的冲压空气系统214。图2是示出了冲压空气系统214(在图1中示出)的冲压空气入口216和冲压空气出口218的航空器200的底部等距视图。在示例性实施方式中，冲压空气入口216设置在机翼-至-本体整流装置(fairing)220的下侧，并且冲压空气出口218设置在冲压空气入口216的后面。在另一个适当实施方式中，冲压空气入口216和/或冲压空气出口218位于航空器200的其他部分上。例如，在其他实施方式中，冲压空气入口216设置在机身222的正压力区域中，或设置在机翼224或尾翼226的类似区域中。尽管在图1和图2中仅示出了一个冲压空气入口216和一个冲压空气出口218，然而航空器200可包括额外的冲压空气入口和冲压空气出口。图3是在航空器200(在图2中示出)的下叶部分210内的封装隔室212的侧视图。在示例性实施方式中，封装隔室212包括限定内部封装隔室体积230的外壁228。封装隔室212还包括至少一个热源232(诸如A/C组热交换器)和冲压空气系统214。在示例性实施方式中，冲压空气系统214将冷却空气提供至空调系统202(在图1中示出)以用于冷却热源232。冲压空气系统214包括具有上游入口216和下游出口218的冲压空气管道234。冲压空气管道234至少部分地围绕在封装隔室体积230内。冲压空气系统214将外壁228分为三部分：上游部分236，位于入口216的上游；中间部分238，位于入口216和出口218之间；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”用于描述沿着航空器200相对于自由流动空气流的方向。在示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲压空气系统(214，300)，用于包括限定内部体积(230)的外壁(228)的隔室(212)，所述冲压空气系统包括：冲压空气管道(234)，至少部分地封装在所述内部体积内，所述冲压空气管道包括出口(218)，所述出口构造成排放第一温度下的排出空气流(250)；以及开孔(256)，限定在所述外壁和所述冲压空气管道中的至少一个中，所述开孔构造成提供所述内部体积与所述排出空气流之间的流动连通，使得冷却空气从所述内部体积流出，以形成所述排出空气流与位于所述出口的下游的所述外壁之间的分界层(258)，所述分界层处于低于所述第一温度的第二温度。

【技术特征摘要】
2015.04.01 US 14/675,8071.一种冲压空气系统(214，300)，用于包括限定内部体积(230)的外壁(228)的隔室(212)，所述冲压空气系统包括：冲压空气管道(234)，至少部分地封装在所述内部体积内，所述冲压空气管道包括出口(218)，所述出口构造成排放第一温度下的排出空气流(250)；以及开孔(256)，限定在所述外壁和所述冲压空气管道中的至少一个中，所述开孔构造成提供所述内部体积与所述排出空气流之间的流动连通，使得冷却空气从所述内部体积流出，以形成所述排出空气流与位于所述出口的下游的所述外壁之间的分界层(258)，所述分界层处于低于所述第一温度的第二温度。2.根据权利要求1所述的冲压空气系统(214，300)，其中，所述开孔(256)邻近所述出口(218)限定在所述冲压空气管道(234)中。3.根据权利要求1所述的冲压空气系统(214，300)，其中，所述排出空气流(250)的压力低于所述冷却空气的压力，使得所述冷却空气被推动通过所述开孔(256)，以形成所述分界层(258)。4.根据权利要求1所述的冲压空气系统(214，300)，其中，所述开孔(256)限定在所述冲压空气管道(234)的最低压力区域处。5.根据权利要求1所述的冲压空气系统(214，300)，其中，所述外壁(228)包括限定在其中的至少一个开口(252)，所述至少一个开口提供所述隔室(212)的所述内部体积(230)与自由流动空气流(246)之间的流动连通。6.根据权利要求5所述的冲压空气系统(214，300)，其中，所述开口(252)在所述冲压空气管道的所述出口(218)的上游限定在所述外壁(228)中。7.根据权利要求1所述的冲压空气系统(300)，所述冲压空气系统进一步包括：门(318)，邻近所述开孔(256)耦接至所述外壁(228)；控制系统(302)，构造成选择性地定位所述门，以控制通过所述开孔的所述冷却空气的量；以及至少一个传感器(328)，连通地耦接至所述控制系统，其中，所述门的位置基于来自所述至少一个传感器的信号进行控制。8.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·K·查理森，迈克尔·詹姆斯·汤克斯，科林·W·哈特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US