(57)【要約】  ディストーションおよび圧力回復を制御して空気力学的性能を改良するための航空機用空気誘導システムを提供する。このシステムは、インレット（２８）と、エンジンの上流に位置決めされて空気の低エネルギ境界層に運動量を伝えるための少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器（３４）とを含む。間隔をあけて配置された複数の誘電体バリア放電発生器は、それぞれの飛行条件で性能を最適化するように、選択された組合せで起動され得る。一実施例では、１つ以上の発生器は、境界層を横向きに排出してエンジンによる境界層の吸込を防ぐために、吸気の流れに対して概して横切るように向けられてもよい。別の実施例では、１つ以上の発生器は、境界層空気を加速させるために、流れの方向に沿って向けられてもよい。
2009533276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用空気誘導システムであって、
航空機のエンジンの方に送出するために吸気を受取るためのアパーチャを規定するインレットと、
前記吸気の少なくとも一部が前記アパーチャによって受取られる前に表面を通過するように前記アパーチャの上流に位置決めされた表面と、
前記表面に沿って位置決めされて運動量を前記吸気に伝えるための第１の誘電体バリア放電発生器を少なくとも含む制御システムとを備える、システム。
【請求項２】
前記インレットは、概して前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記誘電体バリア放電発生器は、前記軸と位置合わせされないことによって前記流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記インレットは、概して前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記誘電体バリア放電発生器は、前記発生器が前記流れの方向を概して横切って運動量を伝えるように前記長手方向の軸を概して横切るように向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記誘電体バリア放電発生器は第１の発生器であり、前記制御システムは、前記表面に沿って、かつ、前記第１の発生器の概して下流に位置する第２の発生器をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の発生器は、前記第１の発生器に概して平行であり、それによって前記第１の発生器と同じ方向に運動量を伝える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の発生器は、前記長手方向の軸からの前記第１の発生器の対応する間隔よりも大きな距離だけ前記長手方向の軸から間隔をあけて配置される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御システムは、概して前記第１および第２の発生器の間に配置された少なくとも１つの中間の発生器をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
各中間の発生器は、前記第１の発生器に概して平行である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記長手方向の軸の、前記第１および第２の発生器とは反対の側に位置する発生器の対向する組をさらに備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記発生器の対向する組は、他の発生器とともに前記長手方向の軸について概して対称である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発生器の各々は前端および後端を有し、前記第１の発生器の後端は、前記第２の発生器の前端の上流に位置決めされる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記発生器の各々は前端および後端を有し、前記第１および第２の発生器の後端は概して位置合わせされる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の発生器の下流に、かつ、前記軸に概して平行に向けられた少なくとも１つの
加速発生器をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項１４】
前記制御システムは、湾曲を有する状態で配置された少なくとも１つの発生器をさらに含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１５】
湾曲を有する前記少なくとも１つの発生器は、機外の横部分に向かってより大きな湾曲を有する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の発生器は、前記第１の発生器に平行でない向きにある、請求項４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２の発生器は、前記第２の発生器が前記流れの方向に概して平行に運動量を伝えるように前記長手方向の軸に概して平行に向けられる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御システムは、概して前記第１および第２の発生器の間に位置し、かつ、連続的により浅い角度で置かれて、かけられる力の方向を遷移させる複数の中間の発生器をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記誘電体バリア放電発生器には磁石がない、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
航空機エンジン用インレットであって、
吸気を受取るためのアパーチャと、
前記吸気を送出するために前記アパーチャから航空機エンジンの方に延びる通路とを備え、前記通路は、前記吸気の少なくとも一部が前記エンジンに到達する前に表面を通過するように表面を有し、前記インレットはさらに、
前記表面に沿って位置決めされて運動量を前記吸気に伝えるための第１の誘電体バリア放電発生器を少なくとも備える制御システムを備える、インレット。
【請求項２１】
前記制御システムは、前記表面に沿って間隔をあけて配置され、かつ、前記アパーチャと前記エンジンとの間に位置する複数の誘電体バリア放電発生器をさらに含む、請求項２０に記載のインレット。
【請求項２２】
前記誘電体バリア放電発生器は各々、他の誘電体バリア放電発生器とは独立して起動のために制御される、請求項２１に記載のインレット。
【請求項２３】
前記複数の誘電体バリア放電発生器は、間隔があいた列を備える、請求項２１に記載のインレット。
【請求項２４】
前記列は概して同心のパターンで配置される、請求項２３に記載のインレット。
【請求項２５】
前記通路は概して円形の断面形状を有し、前記複数の誘電体バリア放電発生器の各々は弓形の形状のセグメントを含む、請求項２１に記載のインレット。
【請求項２６】
前記弓形のセグメントは集まって誘電体バリア放電発生器の少なくとも１つの環状の列を備える、請求項２５に記載のインレット。
【請求項２７】
前記複数の誘電体バリア放電発生器の第１の誘電体バリア放電発生器は、前記アパーチャに概して隣接して位置する、請求項２１に記載のインレット。
【請求項２８】
前記インレットは、前記アパーチャが上流の表面と概して同じ高さである同一平面のイ
ンレットを含む、請求項２１に記載のインレット。
【請求項２９】
前記アパーチャの上流に位置する少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器をさらに備える、請求項２０に記載のインレット。
【請求項３０】
前記誘電体バリア放電発生器には磁石がない、請求項２０に記載のインレット。
【請求項３１】
航空機用空気誘導システムの制御方法であって、前記システムはエンジンの方に送出するために吸気を受取るためのインレットを有し、前記方法は、
吸気の少なくとも一部がエンジンに送出される前に表面を通過するように前記エンジンの上流に位置決めされた表面に沿って少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器を置くステップと、
運動量を前記吸気に伝えるために電気エネルギで前記少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器を起動させるステップとを備える、方法。
【請求項３２】
前記インレットは、前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記表面に沿って発生器を置くステップは、前記発生器が前記流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように、前記軸と正しく位置合わせされない発生器の少なくとも一部を向けるステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記インレットは、前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記表面に沿って少なくとも１つの発生器を置くステップは、前記発生器が前記流れの方向を概して横切って運動量を伝えるように前記長手方向の軸を概して横切るように前記少なくとも１つの発生器を向けるステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記インレットは、前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記表面に沿って少なくとも１つの発生器を置くステップは、前記発生器が前記流れの方向に概して平行に運動量を伝えるように前記長手方向の軸に概して平行に前記少なくとも１つの発生器を向けるステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記システムは、複数の誘電体バリア放電発生器を含み、前記表面に沿って間隔があいた関係で前記複数の誘電体バリア放電発生器を配置するステップをさらに備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
配置するステップは、１つ以上の概して環状の列状に前記発生器を置くステップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記システムは複数の誘電体バリア放電発生器を含み、前記方法は、
前記航空機の第１の飛行条件での起動のために発生器の第１の組合せを選択するステップと、
前記航空機の第２の飛行条件での起動のために前記第１の組合せとは異なる発生器の第２の組合せを選択するステップとをさらに備える、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
航空機であって、
胴体と、
１対の翼と、
少なくとも１つのエンジンと、
空気誘導システムとを備え、前記空気誘導システムは、
前記エンジンの方に送出するために吸気を受取るためのアパーチャを規定するインレットと、
前記吸気の少なくとも一部が前記アパーチャによって受取られる前に表面を通過するように前記アパーチャの上流に位置決めされた表面と、
前記表面に沿って位置決めされて運動量を前記吸気に伝えるための第１の誘電体バリア放電発生器を少なくとも含む制御システムとを含む、航空機。
【請求項３９】
前記インレットは、概して前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記誘電体バリア放電発生器は、前記軸と位置合わせされないことによって前記流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように向けられる、請求項３８に記載の航空機。
【請求項４０】
前記インレットは、概して前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記誘電体バリア放電発生器は、前記発生器が前記流れの方向を概して横切って運動量を伝えるように前記長手方向の軸を概して横切るように向けられる、請求項３８に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
飛行中、低エネルギ空気の境界層が航空機の表面上に蓄積する。境界層とは、固体境界に沿って空気が静止することによって生じる、固体境界近くに位置する低速、低動圧の空気の薄膜である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
エンジンの上流に位置する表面上に生じる境界層は、エンジンによって吸込まれる可能性があり、全圧および対応する推力性能の回復を低下させる可能性がある。さらに、吸込まれた境界層は、ディストーション（すなわち、流れ特性の質または均一性の大きさ）を劣化させ、それによってエンジン動作の安定性を低下させる。
【０００３】
これらの問題は、流れが流れ方向の任意の大幅な方向転換を受けることを必要とするインレットのためにさらに悪化する。方向転換は、境界層の厚みを増大させるかまたは境界層を表面から剥離させる大きな圧力勾配および二次流れを生成する。
【０００４】
境界層は特に、衝撃波が境界層と相互作用するときに表面から剥離しやすい。それは、エンジン面において、大きな粘性損失、低い全圧および低品質の流れを生成する。
【０００５】
したがって、安定したエンジン動作および高い空気力学的性能を確保するために、多くの航空機は一種の境界層除去または低減システムを利用してきた。例示的なシステムとして、境界層ダイバータ、「隆起」境界層デフレクタ、ボルテックス・ジェネレータ、流れを「逃がす（bleed）」ための多孔質の表面、インレットスロートスロット（inlet throat slot）、側壁カットバック、空気注入部、および機外バイパスダクトがある。残念ながら、これらのシステムは複雑であり、航空機の重量および／または体積の大幅な増大を必然的に伴い得る。さらに、これらのシステムは、１回の飛行条件またはスロットル設定について最適化され、調整可能ではない。これらのシステムは、種々の速度、高度、迎え角または横滑り、およびエンジン空気流量で効果がなくなる可能性がある。
【０００６】
関連技術の上記の例およびそれに関連付けられる制約は、例証的であるように意図されており、排他的であるように意図されるものではない。明細書を読むと、および図面を検討すると、関連技術の他の制約が当業者に明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概要
以下の実施例およびその局面は、範囲を限定するのではなく例示的および例証的であるように意図されたシステムならびに方法に関連して記載され、示される。種々の実施例において、背景の中で上述した問題のうちの１つ以上が低減または排除されたが、他の実施例は他の改良に向けられる。
【０００８】
例示的な空気誘導システムは、航空機上で用いるのに非常に適している。例示的な空気誘導システムは、航空機のエンジンの方に送出するために吸気を受取るためのアパーチャを含むインレットを含む。表面は、吸気の少なくとも一部がアパーチャによって受取られる前に表面を通過するようにアパーチャの上流に位置決めされる。制御システムは、表面に沿って位置決めされて運動量を吸気に伝えるための誘電体バリア放電発生器を含む。
【０００９】
ある局面に従って、インレットは概して吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、誘電体バリア放電発生器は、軸と位置合わせされないことによって流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように向けられてもよい。代替的に、誘電体バリア放電発生器は、発生器が流れの方向を概して横切って運動量を伝えるように長手方向の軸を概して横切るように向けられてもよい。
【００１０】
上述の例示的な実施例および局面に加えて、図面を参照することによっておよび以下の詳細な説明を検討することによってさらなる実施例および局面が明らかになる。
【００１１】
例示的な実施例は、図面の参照図に示される。本明細書に開示される実施例および図は限定的ではなく例証的であると考えられることが意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
詳細な説明
概略としてならびに図１Ａおよび図１Ｂを参照して、例示的な空気誘導システム２０は、航空機２２上に設置されて、境界層を最小限に抑え、または場合によってはおそらく境界層を排除し、それによって対応するエンジン２４に改良された質で吸気を提供する。システム２０は、種々の速度、高度および迎え角または横滑りにおいて、航空機の外皮全体にわたって先行技術よりも推力およびパワー要件を効果的に満たすように調整可能である。図１Ａおよび図１Ｂに示される航空機２２はエンジンが機尾に位置する翼胴一体型であるが、システム２０は筒および翼からなる航空機（tube and wing aircraft）、民間輸送機、自家用機、ミサイル、回転翼航空機または無人航空機を含むがそれらに限定されない、大気飛行が可能な任意の機械の種々の構成とともに用いられてもよいことが理解される。システム２０は、推進エンジン２４だけでなく補機パワーユニット（図示せず）もしくは環境制御システム（図示せず）も含む任意の構成要素のためのインレットまたは吸気口に適用されてもよい。
【００１３】
空気誘導システム２０は、吸気を受取るように構成されたアパーチャ２８を有するインレット２６を含む。航空機の構成に応じて、アパーチャ２８は、（たとえば戦闘機では）胴体に融合されている場合もあれば、（たとえば民間旅客機では）胴体から間隔をあけて配置されたポッド型ナセルにある場合もある。エンジン２４の方に空気を送出するために通路３０がアパーチャ２８から延びている。インレット２６は長手方向の軸Ａを有し、インレット２６の少なくとも一部は、吸気がインレットに近づくと概して吸気の流れの方向と位置合わせされる。図１に示される構成では、インレット２６は航空機２２上で胴体の前方前縁３１の十分に後ろのポイントに位置している。したがって、胴体の表面３２は、吸気がインレットによって受取られる前に表面を通過するようにアパーチャ２８の上流に位置決めされる。低速の空気の境界層は、前縁３１から始まる表面３２上に蓄積し、インレット２６の方に移動する。
【００１４】
図２を参照して、空気誘導システムは例示的な制御システム３４を含む。制御システム３４は、アパーチャ２８の上流の表面３２に沿って位置決めされた誘電体バリア放電発生器３６の配置を含む。発生器３６は、エンジン２４への低エネルギ境界層空気の吸込を低減または排除する能動的な流れ制御装置として用いられる。その結果、システム３４は、圧力回復およびディストーションを改良することにより空気力学的性能および／またはエンジン動作の安定性をそれぞれ高める。
【００１５】
本明細書における実施例の各々に示されるシステムはいくつかの発生器３６を有しているが、特定の適用例に所望の如くたった１つの発生器または任意の数の発生器が存在し得る。さらに、アパーチャの上流の表面３２は、平滑で、平坦で、概して水平な航空機胴体の一部であるが、特定の適用例に所望の如く、表面は好適には、任意の構成部品上にあっ
てもよく、湾曲していてもよく、階段状になっていてもよく、起伏があってもよく、および／または垂直を含む任意の向きにあってもよい。
【００１６】
プラズマアクチュエータとしても知られている誘電体バリア放電発生器３６（以下「発生器」）は、翼表面に沿って境界層に影響を及ぼすことが以前に実証された。さらに図３を参照して、各発生器３６は、誘電体バリア４２によって分離される１対の平行な、オフセットされた電極３８および４０を含む。電極３８は空気に晒されるのに対して、電極４０は誘電体４２によって被覆されている。電極３８および４０の相対的な位置ならびに間隔は、特定の適用例に所望の如くさまざまであってもよい。電極３８および４０は両方とも電源４４およびシステムコントローラ４６に接続されている。一実施例では、各電極３８および４０は、細長い形状であり、真っ直ぐにまたは湾曲を有する状態で表面３２上に配置されることができる。各発生器３６は、軽量で低コストであり、かつ、航空機の表面またはインレットに容易に取付けられるまたは埋込まれる好適な材料で構築される。発生器は好適には、表面の上方に大幅に突出しないように、または表面に沿った空気の流れを実質的に妨害しないように薄い（約０．１インチ未満などであるが、それに限定されない）。例示的な電極は銅箔テープのストリップを含み、例示的な誘電体はポリイミドテープのストリップを備える。他の配置および材料が特定の適用例に所望の如く用いられてもよい。
【００１７】
電源４４からの高圧高周波数交流電気の入力を受けて、電極３８と４０との間の界面間隙４８の近くに位置する空気がイオン化され、それによって放電プラズマ領域が作られる。例示的な電圧は５ｋＶから２５ｋＶの間の範囲内である。発生器３６は、粒子を通常の経路の中に維持する傾向がある慣性などの他の力に対抗して粒子の運動経路を変更できるイオン化された粒子に力を及ぼす。その力はプラズマ中のイオンに影響する電場によって生成される。力は、イオンと中性粒子との間の衝突のために、イオンだけでなく空気全体に作用する。したがって、発生器３６に近接する流れ全体が電極４０の方に引寄せられる。流れは、表面近くの領域における運動量が増大すると、電極において、および下流への流れの伝搬に起因して下流に広がる特定の距離にわたって、活発になる。したがって、流れの剥離を遅らせるまたは防ぐことが可能である。流れがあらかじめ剥離していた場合には、流れを再付着させることができる。伝えられる運動量の方向は概して、矢印Ｂと、すなわち表面と平行な方向に、露出された電極３８から被覆された電極４０に向かって位置合わせされる。
【００１８】
発生器３６の向きは、本明細書では、発生器３６が運動量を伝える方向、すなわち電極の長さ方向に概して垂直な方向と定義される。その方向は、種々の図面上で矢印Ｂによって示されている。各誘電体バリア放電発生器３６は有利に、磁場を働かせる必要があるいくつかの流れ制御装置とは異なって、磁石がないままである。それによって、誘電体バリア放電発生器３６は、磁石または電磁石の担持に関連付けられる重量、体積および性能の不利益を回避する。
【００１９】
有利に、運動量は、流れがインレットに近づくと流れの最初の方向とは位置合わせされないかもしれない方向の空気の流れに伝えられる。それによって、低エネルギの境界層空気の横偏向が容易になる。発生器３６は概して真っ直ぐであり、加えられる力の方向が流れに概して垂直であるように流れを横切るように（すなわち、軸Ａを横切るように）向けられるが、他の斜角が想定される。流れと位置合わせされた方向に運動量を伝えてその流れを単に加速させるシステムとは異なって、位置合わせされない発生器は、より有利な運動経路の方に空気を迂回させるために流れを横切る構成要素を提供する。流れの方向と正しく位置合わせされない発生器３６は、エンジンによって取込まれることになる空気のその流れから境界層を横向きに排出する傾向がある。その結果、圧力回復が高められ、および／または吸気のディストーションが低減される。
【００２０】
自由流の流れと下にある横向きの流れ構成要素との間の位置合わせ不良は、また、有利に渦を作り、境界層流れの混合を高める。渦の発生の結果、運動量が境界層の下方部に移動する。それによってエネルギが増大して、境界層がエンジンによって吸込まれる場合の負の影響を最小限に抑える。従来のボルテックス・ジェネレータと同様に、境界層が不利な圧力勾配に直面する場合、渦も剥離を遅らせる。
【００２１】
制御システム３４は、長手方向の軸Ａの両側に位置する対向する２組５２の発生器３６を含む。組５２は好適には軸Ａについて概して対称である。しかしながら、特定の適用例に所望の如く、組５２は非対称である場合もあれば、軸Ａの単一の側に沿って単一の組が存在する場合もある。各組５２は、前方の発生器５４と、後方の発生器５６と、概して発生器５４と５６との間に配置されたいくつかの中間の発生器５８とを有する。発生器５４、５６および５８の各々は、前端６０および後端６２を有する。各発生器の相対的な軸方向の位置は、本明細書では、前端６０の軸方向の場所によって規定される。例示的な制御システム３４では、各発生器５４、５６および５８の後端６２は、次に続く発生器の前端６０のわずかに上流に位置決めされる。
【００２２】
システム３４の発生器の各々は概して真っ直ぐであり、他の発生器に平行であり、それによって共通の方向に力および運動量を伝える。さらに、発生器は一連になっており、各発生器は上流の発生器の対応する間隔よりも大きな距離だけ長手方向の軸Ａから間隔をあけて配置されている。言い換えると、各々の次に来る下流の発生器は軸Ａからさらに遠くに間隔をあけて配置されている。このように、境界層は横向きに外向きに、インレットアパーチャ２８の取込領域の外側のポイントまで連続的に押し流される。
【００２３】
制御システム３４は、低エネルギの境界層空気がエンジンに到達する量を大幅に低減する。この点で、制御システム３４は、衝撃波の形成を引起すインレットアパーチャにおける大型の突起で流れを遮ることによって横向きに境界層を迂回させる超音速「隆起」インレットの代替品として機能する。したがって、例示的な制御システム３４は、このような隆起で固有の重量および体積の不利な点を回避する。さらに、制御システム３４は、超音速でのみ境界層を迂回させる隆起インレットとは異なって、すべての速度で有効である。さらに、制御システム３４は、衝撃波を発生させることがなく、したがって隆起インレットよりも優れた圧力回復を提供する。
【００２４】
ここで図４を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム７０は、制御システム３４（図２）の発生器よりも長さが長い発生器３６を含む。長さが長くなることによって、横方向の力が増大する可能性があり、それによって境界層への運動量の移動の有効性が高まり得る。発生器５４、５６および５８の各々は、他の発生器とともに共通の軸方向の場所に後端６２を有している。
【００２５】
ここで図５を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム８０は、制御システム７０（図４）と類似している。しかしながら、発生器５４、５６および５８の後端６２は、異なる軸方向の場所に位置決めされている。これは、発生器の長さおよびコストが低減されるという利点を提供する。制御システム３４（図２）におけるものと同様に、インレット２６の中心近くに位置決めされた発生器は、中心からより遠くに間隔をあけて配置された発生器よりも順次さらに前方にある後端を有する。これは、境界層がアパーチャ２８に入る前の残りの距離が不十分であるために中心領域から横向きに境界層を迂回させることが非現実的になり得るためである。
【００２６】
ここで図６を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム９０は、種々の角度に向けられた発生器３６を有する。前方の発生器５４は流れを横切っており、そのため伝え
られる力はすべて境界層を横向きに迂回させる傾向がある。次に来る下流の発生器５８は、連続的により浅い角度で置かれ、加えられる力の方向を徐々に遷移させて、入ってくる流れに平行になる。後方の発生器５６は、インレットアパーチャ２８の最も近くに位置しているが、軸Ａに概して平行に向けられている（すなわち、加えられる運動量ベクトルＢは軸Ａに平行である）。したがって、後方の発生器５６は、インレットアパーチャ２８に入る前に境界層の流れを加速および改良するように既存の方向に沿って流れを加速させる。このように、システム９０には上流での境界層の迂回から下流での境界層の加速への遷移が存在する。流れがインレットアパーチャ２８に近接する領域に移動すると、インレットに入る前に境界層を迂回させるための残りの距離が不十分になる。その領域から境界層を迂回させることは非現実的である。したがって、その中の発生器は、吸込の負の影響を最小限に抑えるように境界層を加速させ始める。
【００２７】
ここで図７を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム１００は、平行な発生器および垂直な発生器３６の組合せを用いる。前方の発生器５４、後方の発生器５６および中間の発生器５８は、流れに垂直な力を加える。１つ以上の加速発生器１０２の組は、概して軸Ａの方向に、流れに平行な力を加える。制御システム９０（図６）におけるものと同様に、有利に２つ以上の向きに力が加えられる。上流では、発生器は境界層を横向きに迂回させるように構成される。インレットに入る前にもはや境界層を横向きに迂回させることができないポイントに到達すると、発生器は、境界層への運動量の移動が平行な方向に空気を加速させるように向けられる。
【００２８】
ここで図８を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム１１０では、発生器３６は真っ直ぐにおよび湾曲を有する状態の両方の状態で配置される。各々の次に来る中間の発生器５８は異なる湾曲を有している。この湾曲は、境界層の迂回から境界層の加速へと力が徐々に遷移されるように規定される。アクチュエータの機外の横部分は、主に上流で開始された境界の迂回を継続するようにより高い湾曲を有している。
【００２９】
例示的な制御システム３４、７０、８０、９０、１００および１１０（図２および図４〜図８）の構成によって明らかであるように、発生器は本明細書に図示されない多くのものを含む幅広い種類の配置、向き、数、大きさおよび湾曲を取ってもよい。発生器は、全部がインレットの前方に位置している場合もあれば、部分的にまたは全部がインレット内およびインレットアパーチャの後方に位置している場合もある。発生器の配置の横範囲は、インレットアパーチャの幅未満であってもよく、またはインレットアパーチャの幅よりも大きくてもよい。最適な配置は、特定の航空機／インレットの幾何学的外形および予想される飛行条件について選択されてもよい。
【００３０】
本明細書における各実施例の制御システムは、種々の飛行条件で有効であるように調整可能である。各発生器３６は、システムコントローラ４６によって制御され、所望であれば他の発生器とは独立して起動されてもよい。その結果、設計者は、性能を最適化することになる起動のための発生器の組合せを選択するようにコントローラ４６を設計する幅広い選択肢を有する。最適な組合せは、航空機の速度、迎え角、高度、横滑り、またはエンジンスロットルの設定によってさまざまであってもよい。たとえば、離陸条件ではすべての発生器３６を起動させることによってエンジン性能が最大になるが、巡航条件では単一の発生器を起動させることによってエンジン性能が最大になることを試験は示し得る。したがって、飛行条件が変化するとコントローラ４６は発生器３６の予め選択された組合せを起動および停止させて、上昇、機動、巡航および下降を含む飛行全体にわたって性能を最大にする。発生器３６は安定した状態で動作させることができ、安定した力を提供して流れの剥離を低減または排除する。代替的に、発生器はパルスモードで動作させることができ、流れの剥離を依然として低減または排除しながら必要なパワーを最小限に抑える。
【００３１】
ここで図９および図１０を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム１２０は有利に、インレット２６内での剥離を排除する。通路３０が円形の断面を有する実施例が示されているが、正方形、「Ｄ」形状または均一でない輪郭を含む他の形状を有するインレットに適用されてもよいことが理解される。先行技術の欠点を説明するために簡単に図１１を参照して、特に航空機が高い迎え角または横滑り角度にあるときに先行技術では流れが内面から剥離し得る。再循環の領域１２２または剥離バブルがインレットの内部で生じる可能性があり、これは先行技術における性能を劣化させる。流れは、概略的な流線１２３によって示されるようにバブル１２２によって迂回され得る。再び図９および図１０を参照して、制御システム１２０は、間隔があいた列１２４状に配置された発生器３６を含む（図９参照）。列１２４は、図１０の配置では環状であり、概して同心であるが、他の配置が想定される。各列１２４は１つ以上の弓形の形状のセグメント１２６を含む。好ましくは、列１２４はアパーチャ２８からエンジン２４のファンまたは圧縮機の面まで軸方向に延びている。
【００３２】
発生器は、流れの方向に概して平行に運動量を伝え、境界層を加速させるように向けられている。なぜなら、この場所では境界層を横向きに排出する必要がないためである。各列１２４およびセグメント１２６は独立してパワーを供給され、これはインレットディストーションおよび回復の正確な制御をもたらす。流れの剥離の領域１２２に隣接する発生器の列および／またはセグメントだけを起動することによって、剥離により引起されるディストーションを排除できる。通路３０は種々の構成または形状を有していてもよく、発生器の列およびセグメントは特定の適用例に所望の如く他の配置を有していてもよいことが理解される。
【００３３】
ここで図１２を参照して、別の実施例に従う例示的な制御システム１３０は有利に、特に流れが方向転換を受けるインレットが原因のインレット通路３０内での剥離を排除する。インレットは好適には、隣接する表面３２と概して同じ高さのアパーチャ２８を有する「同一平面の」インレットである。先行技術の欠点を説明するために簡単に図１３を参照して、先行技術の同一平面のインレットは、大きな流れ転向角によって引起される剥離領域１３６を発生させやすい。先行技術における他のインレットと同様に、先行技術の同一平面のインレットは、また、衝撃波１３４との相互作用によって引起される剥離領域１３２の形成を受けやすい。再び図１２を参照して、制御システム１３０は有利に、通路３０の表面に沿って間隔をあけて配置された発生器３６を含む。好ましくは、発生器は通路の長さの一部のみを通って延びているが、アパーチャ２８からエンジン２４の面まで通路の全体に沿って延びていてもよい。完全に被覆することによって、通路３０に沿ったいかなる場所でも生じ得る剥離の如何なる局所的なポケットの制御も可能になる。追加の発生器がアパーチャ２８の外側または上流に位置決めされてもよく、１つのこのような発生器１３８が図１２に示されている。発生器３６は、流れの方向に概して平行に運動量を伝え、境界層を加速させるように向けられている。なぜなら、この場所では境界層を横向きに排出する必要がないためである。発生器は、特定の適用例に所望の如く、通路３０の断面形状に、すなわち、真っ直ぐに、湾曲するように、または列状になるように適合されてもよい。各発生器は独立して制御されてもよく、ディストーションおよび回復の正確な制御を可能にする。
【００３４】
種々の実施例の各々の制御システムは、従来の境界層迂回システムの代用品としての役割を果たし得る。システムが容易に設置されるので、定期的なメンテナンスを受けながら航空機にシステムを後付けしてもよい。航空機の重量および体積への影響は最小限である。本明細書に開示される実施例は有利に、インレットの前およびインレット内部の両方での境界層の低減をもたらすなどのために、部分的にまたは全体として組合せられてもよい。
【００３５】
いくつかの例示的な実施例および局面を上で説明および記載してきたが、当業者はその特定の変形、置換え、追加および副結合を認識する。したがって、以下の添付の特許請求の範囲および以後導入される特許請求の範囲は真の精神および範囲内のすべてのこのような変形、置換え、追加および副結合を含むように解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】例示的な空気誘導システムを有する航空機の概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの航空機の斜視図である。
【図２】第１の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図３】例示的な単一の誘電体バリア放電発生器の概略断面図である。
【図４】第２の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図５】第３の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図６】第４の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図７】第５の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図８】第６の実施例に従う発生器の構成の平面図である。
【図９】第７の実施例に従う構成の概略図である。
【図１０】図９のインレットの概略正面図である。
【図１１】先行技術のインレットの概略図である。
【図１２】第８の実施例の概略図である。
【図１３】先行技術の別のインレットの概略図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月15日(2008.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用空気誘導システムであって、
航空機のエンジンの方に送出するために吸気を受取るためのアパーチャを規定するインレットと、
前記吸気の少なくとも一部が前記アパーチャによって受取られる前に表面を通過するように前記アパーチャの上流に位置決めされた表面と、
前記表面に沿って位置決めされて運動量を前記吸気に伝えるための第１の誘電体バリア放電発生器を少なくとも含む制御システムとを備える、システム。
【請求項２】
前記インレットは、概して前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記誘電体バリア放電発生器は、前記軸と位置合わせされないことによって前記流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記誘電体バリア放電発生器は第１の発生器であり、前記制御システムは、前記表面に沿って、かつ、前記第１の発生器の概して下流に位置する第２の発生器をさらに含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の発生器は、前記第１の発生器に概して平行であり、それによって前記第１の発生器と同じ方向に運動量を伝える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の発生器の下流に、かつ、前記軸に概して平行に向けられた少なくとも１つの加速発生器をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御システムは、湾曲を有する状態で配置された少なくとも１つの発生器をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の発生器は、前記第１の発生器に平行でない向きにある、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の発生器は、前記第２の発生器が前記流れの方向に概して平行に運動量を伝えるように前記長手方向の軸に概して平行に向けられる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御システムは、概して前記第１および第２の発生器の間に位置し、かつ、連続的により浅い角度で置かれて、かけられる力の方向を遷移させる複数の中間の発生器をさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
航空機用空気誘導システムの制御方法であって、前記システムはエンジンの方に送出するために吸気を受取るためのインレットを有し、前記方法は、
吸気の少なくとも一部がエンジンに送出される前に表面を通過するように前記エンジンの上流に位置決めされた表面に沿って少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器を置くステップと、
運動量を前記吸気に伝えるために電気エネルギで前記少なくとも１つの誘電体バリア放電発生器を起動させるステップとを備える、方法。
【請求項１１】
前記インレットは、前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記表面に沿って発生器を置くステップは、前記発生器が前記流れの方向を横切る構成要素を少なくとも有する方向に運動量を伝えるように、前記軸と正しく位置合わせされない発生器の少なくとも一部を向けるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記インレットは、前記吸気の流れの方向と位置合わせするための長手方向の軸を有し、前記表面に沿って少なくとも１つの発生器を置くステップは、前記発生器が前記流れの方向に概して平行に運動量を伝えるように前記長手方向の軸に概して平行に前記少なくとも１つの発生器を向けるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記システムは、複数の誘電体バリア放電発生器を含み、前記表面に沿って間隔があいた関係で前記複数の誘電体バリア放電発生器を配置するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
配置するステップは、１つ以上の概して環状の列状に前記発生器を置くステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記システムは複数の誘電体バリア放電発生器を含み、前記方法は、
前記航空機の第１の飛行条件での起動のために発生器の第１の組合せを選択するステップと、
前記航空機の第２の飛行条件での起動のために前記第１の組合せとは異なる発生器の第２の組合せを選択するステップとをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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