(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼の一部分を覆うための可動シート装置であって、
前記翼内に回転自在に取り付けられて、前記翼に対して翼スパン方向に延在する複数のローラを含むローラ手段と、
前記翼上を覆い、前記複数のローラの間にスクロール状に延在して係合する加熱可能な可動シートとを備え、この可動シートは中実領域と多孔性領域とを有し、その多孔性領域はそれを通じて空気流を透過可能であり、
前記可動シート装置は更に、
前記多孔性領域を通じて前記翼へ空気を吸引する手段と、
前記可動シートを加熱する加熱手段と、
前記ローラ手段の前記ローラを回転させて前記加熱された可動シートを移動させる手段とを備えることにより、移動中の前記加熱された可動シートが前記翼を機械的且つ熱的に除氷可能である可動シート装置。
【請求項２】
前記ローラが、二つの駆動ローラを含み、この駆動ローラは翼内に装着されて翼に対して翼スパン方向に延在しており、前記可動シートが前記二つの駆動ローラに係合する請求項１記載の可動シート装置。
【請求項３】
前記加熱可能な可動シートが導電性材料から構成されると共に、前記加熱手段が前記可動シートに電力を供給して前記可動シートを加熱することにより、前記可動シートが更に前記翼を熱的に除氷する請求項１の可動シート装置。
【請求項４】
前記電力を供給する加熱手段が、前記可動シートの部分に電気的に接触するための接触手段を含み、且つ前記可動シートの前記領域が、前記接触手段に接触する高い導電率材料の表面を含み、この表面は不連続的である請求項３記載の可動シート装置。
【請求項５】
翼であって、この翼は、
この翼の一部分を形成し、それ自身を通じて空気流を透過可能とする吸引支持構造と、
前記吸引支持構造を通じて前記翼の内室へ空気を吸引するための吸引手段と、
前記翼内に回転自在に取り付けられて、前記翼に対して翼スパン方向に延在する複数のローラを含むローラ手段とを備え、このローラ手段の前記複数のローラのうちの一つ又は複数の前部ローラは、前記吸引支持構造の前部に取り付けられ、且つ前記ローラ手段の前記複数のローラのうちの一つ又は複数の後部ローラは前記吸引支持構造の後部に取り付けられており、
前前記翼は、
前記可動シートを加熱する手段と、
前記ローラを回転させて前記加熱されたシートを移動させ、前記シートの前記中実領域と前記多孔性領域との何れか一方を前記吸引支持構造上に位置させるように前記ローラ手段に連結された手段を更に備えることにより、移動中の前記加熱された可動シートは、その運動と熱とにより前記翼上の氷を除氷する翼。
【請求項６】
前記吸引手段が、前記吸引支持構造に隣接して前記翼内に配置されたプレナムを含むと共に、このプレナムに接続された真空源を更に含む請求項５記載の翼。
【請求項７】
翼のための除氷装置であって、
翼の一部分を形成し、空気流を透過可能である吸引支持構造と、
前記吸引支持構造を通じて前記翼の内室へ空気を吸引する手段と、
前記翼の上を覆い、導電性材料からなる可動シートを備え、この可動シートは中実領域と多孔性領域とを有し、その多孔性領域はそれを通じて空気流を透過可能であり、
前記除氷装置は更に、
前記可動シートを移動させることにより、この移動中の可動シートに前記翼を機械的に除氷するシート移動手段と、
前記可動シートの領域に電気的に接触するための接触手段と、
前記可動シートを抵抗的に加熱して前記翼を除氷するように前記接触手段へ電力を供給するための供給手段とを備え
前記可動加熱シートがこのシートの移動及び熱により前記翼上の氷を除去する除氷装置。
【請求項８】
前記可動シートの前記領域が、前記接触手段に接触する高導電率材料の表面を含む請求項７記載の除氷装置。
【請求項９】
翼の一部分を覆うための方法であって、
前記翼内に回転自在に取り付けられて、前記翼に対して翼スパン方向に延在すると共に、前部部分と後部部分とを有する複数のローラを含むローラ手段を設ける段階と、
前記翼上を覆い、前記ローラ手段の前部部分と後部部分との間にスクロール状に延在且つ係合する加熱可能な可動シートを設ける段階とを含み、その可動シートは中実領域と多孔性領域とを有しその多孔性領域はそれを通じて空気流を透過可能であり、
前記多孔性領域を通じて前記翼へ空気を吸引する吸引手段を設ける段階と、
前記可動シートを加熱する加熱手段を設ける段階と、
前記方法は更に、
前記ローラ手段に取り付けられた前記可動シートを移動させるように前記ローラ手段の前記ローラを回転させることにより、移動中の前記可動シートに前記翼の機械的除氷を可能にさせる段階と、
前記シートを加熱し、且つ前記ローラ手段の前記ローラを回転させて前記加熱シートを移動させることにより、移動中の前記加熱シートがその運動及び熱により前記翼上の氷を除氷する段階と、
前記可動シートが停止しているときに、前記ローラ手段のローラにより前記可動シートへ張力を与えると共に、前記可動シートが移動しているときに、前記ローラ手段のローラにより前記張力を低減させる段階とを含む方法。
【請求項１０】
翼構造体であって、
翼の一部分を形成し、それ自身を通じて空気流を透過可能とする吸引支持構造と、
前記吸引支持構造を通じて前記翼の内室へ空気を吸引するための吸引手段と、
前記翼内に回転自在に取り付けられて、前記翼に対して翼スパン方向に延在する複数のローラを含むローラ手段とを備え、このローラ手段の前記ローラのうちの一つ又は複数の前部ローラは前記吸引支持構造の前部に取り付けられ、且つ前記ローラ手段の前記ローラのうちの一つ又は複数の後部ローラは前記吸引支持構造の後部に取り付けられており、
前記翼構造体は、前記吸引支持構造上を覆って、前記ローラ手段の間にスクロール状に延在且つ係合する可動シートを備え、この可動シートは中実領域と多孔性領域とを有し、その多孔性領域は、それを通じて空気流を透過可能であり、前記可動シートは前記翼上の氷を機械的に除氷し、
前記翼構造体は更に、
前記ローラ手段に連結され、前記シートの前記中実領域か前記多孔性領域のいずれかを前記吸引支持構造上に位置させるように前記シートを移動させることにより移動中の前記可動シートに前記翼の機械的除氷を可能にさせる移動手段と、
前記シートの部分に電気的に接触するための接触手段と、
前記接触手段へ電力を供給して、前記シートを抵抗的に加熱することにより前記可動シートに前記翼の熱的除氷を可能にさせる移動手段と、
前記ローラ手段に連結され、前記ローラを回転させて前記加熱されたシートの前記中実領域か前記多孔性領域のいずれかを前記吸引支持構造上に位置させるように前記加熱シートを移動させることにより、前記加熱シートの運動及び熱により前記翼上の氷を除氷する手段とを備える翼構造体。
【請求項１１】
翼のために境界層を吸引し、しかも翼を保護し、翼を除氷するための方法であって、
それ自身を通じて空気流を透過可能とする吸引支持構造を設ける段階と、
前記吸引支持構造を通じて空気を吸引するための吸引手段を設ける段階と、
前記翼内に回転自在に取り付けられて、前記翼に対して翼スパン方向に延在する複数のローラを含むローラ手段を設ける段階であり、前記ローラ手段の前記ローラのうちの一つ又は複数の前記ローラは前記吸引支持構造の前部に取り付け、且つ前記ローラ手段の前記ローラのうちの一つ又は複数の後部ローラは、前記吸引支持構造の後部に取り付ける段階と、
前記吸引支持構造上を覆い、前記ローラ手段の前記ローラの間にスクロール状に延在且つ係合する可動シートを設ける段階であり、前記可動シートは中実領域と多孔性領域とを有し、その多孔性領域は、それを通じて空気流を透過可能であり、前記可動シートは導電性材料からなる段階と、
前記ローラ手段の前記ローラを回転させて前記可動シートの多孔性領域に前記吸引支持構造を覆うように位置させて、吸引が起きることを可能とする段階と、
前記ローラ手段を回転させて前記可動シートの中実領域に前記吸引支持構造を覆うように位置させて、前記吸引支持構造を保護する段階と、
電流の供給源を設けると共に、前記シートへ電流を供給して前記シートをその上の氷を溶かす温度にする段階と、
前記シートを加熱し、前記ローラ手段の前記ローラを回転させて前記加熱シートを移動させて、この移動中の加熱シートがその運動及び熱により前記翼を除氷する段階とを備える方法。
【請求項１２】
前記吸引手段が、前記翼内に前記吸引支持構造に隣接して配置されたプレナムを含むと共に、このプレナムに接続された温暖空気の供給源を更に含む請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は一般に航空機のための層流翼および除氷装置に関し、更に詳しくは、可動シートに関し、この可動シートは補充可能な層流吸収面として役立ち、代替的には、汚染に対して翼の吸引支持構造を保護するための一体的に収納可能な遮蔽体として役立ち、電気抵抗または高温ガス加熱および基板移動により除氷するための可動な電導（伝導）基板としても役立つ。更に、可動シートは、岩屑などの砕片(debris)による衝撃損傷および腐食から翼面を保護する役割を果たす。
関連技術の説明
航空機における抗力を減少させる目的で、層流翼が提案されている。層流の概念は、小さな翼のための層流を増加させるようにエーロフォイルを整形することと、大きな翼のための境界層吸引のような能動的な手法とを含む。吸引を通じて層流を促進させることは、境界層から低エネルギー空気を除去して、層から乱流または分離流への遷移を遅延させる原理に基づいて操作される。
層流翼のための吸引装置は、典型的には吸引支持構造を有し、この吸引支持構造は、翼の上面および／または下面において、孔が穿たれ、溝が穿たれているか、或いはそれらとは別の構造で多孔性の鞘を備える。境界層空気は、吸引支持構造を通じて引き込まれ、翼内に配置された真空プレナムまたはマニホルドへ入る。このような吸引支持構造に生じる問題は、昆虫類、浮遊する岩屑などの砕片(debris)及び氷が吸引支持構造内の穿孔または溝を詰まらせることがあり、その結果として、吸引支持構造の性能が低下することである。この問題は、低高度および中高度において懸念される。本発明に先立っては、大きな層流翼を商業利用することは、小さな孔を清浄に保つのが困難なので、幾らか非現実的であった。
航空機のために設計上考慮すべき他の事項は、翼上の氷の堆積の防止の必要性である。除氷の概念は、化学薬品を用いて氷衣を妨げること、膨脹可能な若しくは変形可能な翼面を用いて氷を割ること、翼面および／または氷と翼との間の界面を加熱して氷を溶かすことを含む。現在のところ、翼の除氷のために用いられている化学薬品は有毒であるので、重大な環境破壊を引き起こす。翼の加熱は多量のエネルギーを必要とする上に、重装備でコストが高くつく。本発明はこれらの問題を解消する。
発明の概要
図示された好適実施例によれば、本発明は従来の層流翼設計を改良し、この改良は、層流吸引面を補充可能に、且つ飛行中に清掃可能とするための手段と、昆虫類、氷、砂および他の浮遊する砕片からの汚染に対して吸引支持構造を遮蔽するための手段とを備えることによる。本発明は更に、堆積された氷を溶かして除去するように、電気抵抗または高温ガス加熱と、物理的運動との組み合わせにより翼面を除氷するための手段を備える。
本発明は多数の応用を有する可動シート装置であり、即ち、移動自在でしかも収納可能な層流面として、層流翼多孔性支持構造のための収納可能な遮蔽体として、可動な加熱された除氷要素として、機械的作動除氷器として、置換可能な翼保護体としての応用を有する可動シート装置である。殆どの場合、本発明は可動シートを含み、この可動シートは、翼内に装着されてモータで駆動される二つのローラに、スクロール状に装荷されている。可動シートの一部分は、翼を通過する空気流中に露呈し、その可動シートの露呈した部分が空気流と相互作用して、翼のための層流を与えるか、或いは翼を保護して除氷するための手段を与える。
本発明は、一つには穿孔された若しくは多孔性の主要な層流面として、また一つには除氷のための可動で自己発熱する導電基板として、代替的には、層流のための収容可能な遮蔽体としての可動シートを含み、この可動シートは、モータで駆動される二つのローラにスクロール状に取り付けられて、翼の吸引支持構造上に位置している。可動シートは、吸引支持構造を覆って浮遊砕片から吸引支持構造を遮蔽するように、或いは吸引支持構造を覆わずに、可動シートの穿孔部分もしくは多孔性部分を通じて境界層吸引を可能とするように位置決めすることができる。二つのローラは、翼内に回転自在に取り付けられ、翼に対して翼スパン方向(spanwise)に延在すると共に、その一つのローラが吸引支持構造の前方に取り付けられ、他方のローラが吸引支持構造の後部に取り付けられている。シートは吸引支持構造上に載置され、二つのローラの間にスクロール状に延在すると共に、シートの対向端部がローラに係合する。一つの好適実施例によれば、シートは中実領域(solid area)と多孔領域とを有し、後者は、それ自身を通じて空気流を透過可能である。モータ駆動ローラは、それに取り付けられたシートを、吸引支持構造を横断してスクロールさせる。真空源は、吸引支持構造上に載置される多孔領域にシートが位置するときに、吸引支持構造を通じて空気を吸引する。この位置においては、シートの穿孔または多孔は、その下側の吸引支持構造の孔に整合する。真空供給により空気が境界層から吸引され、層流特性を改善する。離着陸の期間、即ち埃、砂、植物の葉、虫、氷、及びその他の砕片による汚染が最もよく起こるときは、シートは、その中実領域が吸引支持構造上に載置されて吸引支持構造を汚染から保護するように、且つシートの多孔領域が翼内のローラに巻かれて詰まりを防ぐように、再位置決めすることができる。可動シートの中空部分は、下側に置かれた構造を保護するための翼保護体としての役割を果たす。余分なシート材料をローラ上に巻き付けておくことができるので、可動シートの一領域が摩耗、損傷、汚染されるか、或いは他の理由で操作不能となっても、他の領域を所定位置へスクロールすることができ、補充可能な表面が与えられる。多孔領域の多孔性は、穿孔によるか、或いは、編み込まれたような材料または基本的に多孔性の合成材料により与えることができる。代替的に、可動シートは、穿孔金属板上に重なる焼結層を有することができる。他の代替例では、可動シートは大きな切り欠き領域を有することができ、この切り欠き領域は、層流が望まれるときに、可動シートの下側に延在する吸引支持構造が露出するように位置決めされている。
除氷器のための可動な加熱要素として、本発明は、モータで駆動される二つのローラ上にスクロール状に取り付けられた可動シートと、抵抗的な熱を与えるように電力を供給するか、またはシートを加熱するように高温ガスを供給するための手段とを含む。電気的接触は、接触ローラを通じてシートの縁でなされるのが好ましい。シートの縁は、金、銅、または他の高導電性金属や合金、或いは接触ローラとの良好な接触をなす金属の組み合わせなどで被覆されることが好ましい。電力が接触ローラへ供給される結果、可動シートへ電力が供給されると、その抵抗熱は、シートと何らかの堆積された氷との間の境界面を効果的に溶かす。付言すれば、可動シートは、モータ駆動ローラまたは膨脹可能な袋により移動でき、機械的作動除氷器として、翼から氷を取り除く。代替的に、高温エンジンガスが可動シートを通じて吹き付けられ、堆積された氷を溶かす。
本明細書に説明された特徴と利点は、その全てを包含しているわけではなく、部分的なものであり、当業者には本願の図面、明細書、及び請求の範囲の観点において、多くの付加的な特徴と利点が明らかであろう。しかも、本明細書に用いられた文言は、読み易さと説明の目的のために原理的に選択されたものであって、発明の要旨を描写もしくは制限するように選択されたものではなかろうことに留意されたい。例えば、用語「吸引支持構造」とは、翼手段へ適用されて、それを通じて空気を流せる任意の構造を意味し、翼面が穴(holes)、溝(slots)、気孔(pores)、穿孔(perforations)を有しているか、或いはそれ自身を通じて空気流を透過可能な他の特徴であるかは問わない。更に、用語「翼(wings)」とは、航空機に採用されている任意のエーロフォイル面を意味するように解され、翼(wings)、方向舵、スタビライザ、先尾翼(canards)及びその他を含む。この理由のために、本発明の要旨を決定するには請求項に頼ることが必要である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る可動シートを有する翼の斜視図である。
図２は、図１の翼を部分的に破断して示す側面図である。
図３は、本発明に係り下側に置かれた穿孔化または多孔吸引支持構造と上側に置かれた可動シートとの一部分の断面を示す詳細図である。
図４は、本発明の吸引支持構造および可動シートの詳細斜視図である。
図５は、本発明に係る可動シートを有する翼を、シートの中実部分が吸引支持構造を覆う位置にある状態で示す斜視図である。
図６は、本発明の翼および可動シートの断面図であって、モータ駆動ローラを示す図である。
図７は、本発明の翼および可動シートを部分的に破断して示す斜視図である。
図８は、本発明の後部ローラ及びシールの斜視図である。
図９は、本発明の後部シールの詳細図である。
図１０は、可動シートの断面図である。
図１１は、穴製作工程における中間段階中の可動シートの断面図である。
図１２は、穴製作工程の完了の後の図１１の可動シートの断面図である。
図１３は、テーパー付き穴の製作工程における中間段階中の可動シートの断面図である。
図１４は、テーパー付き穴の製作工程の完了の後の図１３の可動シートの断面図である。
図１５は、可動シートの代替的な構造の断面図である。
図１６は、切り欠き領域が組み込まれた代替的な可動シートを有する層流翼の斜視図である。
図１７は、本発明に係る除氷装置であって、可動シートの中実領域とすることができる除氷装置を有する翼の斜視図である。
図１８は、本発明の除氷装置の翼を内側から見た図である。
図１９は、螺旋状ばねを利用する代替的なローラ装置の斜視図である。
図２０は、代替的な可動シートの詳細断面図である。
図２１は、代替的な吸引支持構造の断面図である。
図２２は、図２１の代替的な吸引支持構造を組み込んでいる翼の斜視図である。
図２３は、図２１の代替的な吸引支持構造を組み込んでいる翼の一部分の詳細平面図である。
好適実施例の詳細な説明
図１乃至２３は、本発明の様々な好適実施例を図解のみの目的のために示している。ここに図示された構造および方法の代替的な実施例を本願に説明された本発明の原理から逸脱することなく採用し得ることは、当業者には以下の論考から容易に認められるであろう。
本発明の好適実施例は、主層流生成構造としての可動シート装置、或いは下方に配置された層流翼および／または加熱のために電気または高温ガスを使用する除氷システムに使用するための可動シート装置である。本発明は可動シートを含み、この可動シートは、翼内に配置されてモータで駆動される二つのローラに、スクロール状に装着されている。二つのローラの間のシートの露呈した領域は、翼の内室の一部分を横断して覆うように延在している。可動シートを再位置決めするには、ローラを回転させて、シートの他の領域を露呈させる。
層流翼２０に使用する際は、本発明は可動シート即ち遮蔽体２２を含み、これは吸引支持構造２４上に重なり、この吸引支持構造を露出させるか或いは遮蔽する。可動シート２２それ自身は層流構造を形成する。図１に示すように、シート２２の多孔性領域２６は、吸引支持構造２４の吸引穴に整合し、この吸引穴を露出させるので、境界層空気をシート２２及び吸引支持構造２４を通じて翼２０の内室へ吸引させ、層流を助長することを可能とする。ここに参照したような吸引支持構造２４は、複数の穴、複数の溝、複数の細孔、複数の穿孔、または他の特徴、即ち境界層吸引のためにそれ自身を通じて空気の流れを可能とする特徴を有する任意の翼構造とすることができることは明らかである。更に、シート２２の多孔性領域２６は、複数の穴を穿いたものとすることができ、または本質的に多孔性の材料から構成でき、或いは以下に一層に詳細に説明するように、大きな切り欠き領域を持たせることができる。
図１および図２に示すように、翼２０の吸引支持構造２４は、下方の導入縁から上面２８に沿って延在している。代替的に、吸引支持構造２４はまた翼の２０底面３０に沿って延在するか、或いは翼２０の上面２８上の機尾へ更に延在し、ここに依存する境界層吸引が望ましいものとなる。
図３および図４に示すように、吸引支持構造２４は、多数の穴または穿孔３２を包含し、これらはシート２２の多孔性領域２６における対応する穴または穿孔に整合されている。シート２２の多孔性領域２６が吸引支持構造上に重なり吸引支持構造を露呈させるとき、支持構造の穴３２とシートの穴３４とが整合する。吸引支持構造２４における穴３２は、二段階化学エッチング処理を含む任意の適切な穴形成処理により作成し得る。二段階化学エッチング処理においては、先ず、穴の配置を規定するフォトリソグラフィ技術を用いて、大径穴がシートの一方の側から部分的にエッチングされる。次いで、他方の側から小径穴をエッチングし、この小径穴を大径穴に対面させて穿孔を完了する。従って、吸引支持構造２４における全ての穴３２は、極めて低予算で、良好な均一性および精度で同時に作成し得る。代替的に、穴を両側から同時にエッチングできる。可動シート２２内の穴３４は、同様の処理により同時に作成できる。吸引支持構造２４内の穴３２の最小径は、シート２２内の穴３４の径よりも大きいことが好ましい。適切な寸法は、吸引支持構造２４内の穴３２の最小径については約０．００２乃至０．０２８インチであり、シート２２内の穴３４ついては約０．００１乃至０．０１２インチ径であり、穴格子の間隔は約０．００４乃至０．１００インチである。穴３２及び３４は丸くする必要は無く、長円形、矩形、その他の任意の形状とすることができる。多孔性構造は、一層に小さな寸法の穴および格子さえも有し得る。
しかしながら、図には単独の可動シートが示され、各翼は、並んで装着された多数の連続可動シートを有し、翼スパンに沿って横方向に延在する。
可動シートは、好ましくはニッケルクロム合金、ステンレス鋼、チタン合金、または他の金属もしくは合金のシートである。可動シートは、被覆金属、爆発性接続、金属および／またはプラスチックフィルムの積層組み合わせ、または他の適切な材料からも製作できる。例えば、多層シートはニッケルクロム合金とステンレス鋼との二層、または、ニッケルクロム合金とステンレス鋼とチタン合金との三層、或いはそれらの他の組み合わせを持つことができる。シリコンが含浸されたアルミニウム合金を被覆金属の最内側層に使用することができる。シート２２の厚さは好ましくは０．００２インチ乃至０．０５０インチの範囲である。吸引支持構造２４は、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、合成材料、ポリマー、セラミック、または他の適切な材料から製作し得る。
図５に示すように、シート２２は中実領域３６をも含み、この中実領域は、浮遊する砕片(debris)からの保護および除氷状態が望まれる際に、吸引支持構造２４上に重なる。シート２２は、図６および図７に示されるモータ駆動ローラ３８及び４０により、吸引支持構造２４に対して再位置決めされる。ローラ３８及び４０は翼２０内に回転自在に取り付けられて、翼内の翼スパン方向へ延在する。一方のローラ、即ち前部ローラ３８は、吸引支持構造２４の概ね下部前方に位置しており、他方のローラ、即ち後部ローラ４０は、吸引支持構造２４の概ね後部に位置している。シート２２の一端は前部ローラ３８へ取り付けられ、シート２２の反対側端部は後部ローラ４０へ取り付けられている。換言すれば、シート２２は、ローラ３８及び４０上にスクロール状に装荷されて、二つのローラの間に延在している。翼の先導縁４４の近傍に回転自在に取り付けられた遊びローラ４２は、先導縁４４と前部ローラ３８との間でシート２２を案内する。シート２２の一面または両面の接触面と吸引支持構造とは、低摩擦率材料、例えばテフロン、ＰＴＦＥ、ＴＦＥその他により被覆し得る。シリコンが含浸されたアルミニウム合金層は、低摩擦面が与えられるように、被覆金属シートの最内側層に使用することができる。二つのローラの一方は、別個のモータにより駆動するのに代えて、ヘリカルスプリングまたは他の形状のスプリングにより張力をかけることができる。
図１９に示されるように、二つのローラの一方は、ヘリカルスプリング１２０に置き換えることができる。このスプリングの内縁は支持バー１２２に固定されている。このヘリカルスプリング１２０は可動シート２２に張力を与える。可動シート２２が他の領域を露出するように移動した際には、ローラ４０が回転し、ヘリカルスプリング１２０は、それに対するシートの移動方向に応じて、シート材料を送り出すように圧縮されるか、或いはシート材料を引き込むように膨脹する。この実施例においては、前部または後部のいずれかのローラはヘリカルスプリング１２０に置き換えられており、このヘリカルスプリングは、可動シートが移動する際に、可動シートをたぐり出すか、または巻き取るという意味でローラと全く同様に機能する。
他の代替例のように、後部ローラ４０は線形アクチュエータ、例えば流体または空気シリンダ、或いは線形電気モータに置き換えることができる。線形アクチュエータは可動シートの後端部に取り付けられ、取り付けを容易にするように補強されている。可動シートの前端部は上述のようにローラまたはヘリカルスプリングのいずれかへ取り付けられている。
図６及び図７を再度参照すると、シート２２は二つのローラ３８と４０との間に延在しているが、シート２２の全長は二つのローラ間の距離よりも長い。シート２２の不使用領域は、二つのローラの一方または両方に巻回されている。最低限に、シート２２は一つの多孔性領域２６と一つの中実領域３６とを有し、その領域の各々は吸引支持構造２４を充分に覆うように長い。
代替的に、シート２２の穿孔および中実領域は、それぞれ吸引支持構造を覆うために必要な最小領域よりも長くすることができる。更に代替的に、シート２２は少なくとも二つの多孔性領域２６と代替的な少なくとも二つの中実領域３６を有することができ、それらの各々の領域は吸引支持構造２４を覆うために充分な寸法とする。可動シート２２の一つの領域が摩耗もしくは損傷したならば、これらの代替例は他の領域を所定位置へ移動させることを可能とするので、補充面が与えられる。
図８に示すように、各ローラは二つの連動モータ４６により回転駆動される。シート２２を吸引支持構造２４を覆うか覆わないかのいずれかの異なる位置へ移動させるために、二つのローラ３８及び４０は一方向へ回転し、一方のローラからシートの一つの領域を供給し、同時に他方のローラへシートの他の領域を巻き取る。制御システム（図示せず）はモータ４６の運転を制御して、シートが一但に所定一へ移動したならばモータの回転を止める。モータ４６は、シートと翼の面との接触状態を保つ必要があるならば、シートへ張力を与えることもできる。勿論、与えられた吸引もまた、シートを構造の下側への接触状態に保つ。モータ４６は、シートの移動期間中にシートの張力を低減するように制御することもでき、この制御は、吸引支持構造を横切るシートの摺動により生成される摩擦力を低減するためである。位置フィードバックセンサ（図示せず）は、シート２２上の符号化されたアラインメントマーク４８を感知して、シート２２の動作と位置とを決定し、これらの情報を位置制御システムへ与える。
図６乃至９に示されるように、枢軸シール５０は後部ローラ４０の後尾翼に取り付けられている。このシール５０はローラ４０に抗して封止する。枢軸シール５０はスプリングで付勢されて、後部ローラ４０上で回動するシート２２へ接触する。後部ローラ４０上で回動するシート２２が巻き取られて、その径が変化するに応じて、枢軸シール５０は堅固な封止を補償且つ維持するように回動する。他の同様なシール（図示せず）は、遊びローラ４２にて、翼の先導縁を封止する。
図９に一層詳細に示されるように、枢軸シール５０はアーム５６を含み、このアームは旋回軸５７に枢軸に取り付けられている。ブレード５８は、旋回軸５７の反対側のアーム５６の端部に捩子止めされている。圧縮スプリング５９は、ブレード５８を付勢して、ローラ４０上のシート２２の面へ接触させる。圧縮スプリング５９は、ワイアスプリング、エラストマー状スプリング、平板金属リボンスプリング、その他、ブレード５８をローラ４０へ向かって付勢する適切なデバイスとすることができる。
図６及び７に示すように、真空プレナム５２が、吸引支持構造２４に隣接して翼の内側に設けられている。真空プレナム５２は代替的にマニホルドとすることができるが、吸引支持構造２４の翼スパン方向へ架け渡されて、穿孔シート２２及び吸引支持構造の穴３２及び３４を通じて引き込まれる空気が流れるチャンバを与える。真空プレナムまたはマニホルドは、真空源からそれへ供給された部分的な真空を有し、その真空源は、主エンジンまたは軸状動力ユニットにより、若しくは主エンジンに連結されたヴェンチュリ管を通じて駆動されるポンプとし得る。
離陸、虫の群れ、埃／砂嵐、着氷状態、着氷性悪天候、その他の期間中、吸引支持構造２４の穴は可動シート２２の中実領域３６により被覆できる。シートの穿孔領域２６はローラ上で損傷して、保護のために翼へ引き込まれる。この場合の露出面はシート２２の中実領域３６であり、この中実領域は円滑なモノリシック仕上げであり、孔を穿たれていない。シート２２の中実領域３６は、吸引支持構造２４内の穴３２を覆うことにより、穴３２を保護する。シート２２の穴３４は、可動シートの多孔性領域２６をローラ上で回動させて、この多孔性領域を翼の内室へ引き込むことにより保護される。
層流操作に戻ると、ローラ３８及び４０はシートを巻くように回転し、多孔性領域２６を吸引支持構造２４の上に延在させて、シートの穿孔３４を吸引支持構造の穿孔３２に整合させる。多孔性吸引支持構造２４の場合は、このような整合は不要である。シート２２の収縮または他の事項にも拘らず、孔３４を清浄に保てないならば、長いマニホルドを通じて供給された圧縮パルス状空気を穴詰まりを起こした穴の清浄に利用できる。
図７に示すように、マニホルド５４は、吸引支持構造２４の一列の穴３２の後に位置する真空プレナム５２内にある。このマニホルド５４は、隣接する穴を通じてこれらの穴を浄化できる圧搾空気または他のガスの供給源へ配管されている。圧搾空気または他のガスは、航空機エンジンにより、或いは別個のブロワーまたはコンプレッサにより供給できる。シート２２の多孔性領域上の他の列の穴を浄化するには、シートをローラ３８及び４０により移動させて、浄化すべき列をマニホルド５４に隣接して位置させる。圧力マニホルド内の高エネルギ超音波は、この穴浄化処理の促進に使用できる。境界層吸引期間中には、真空がマニホルド５４へ供給されるであろう。吸引支持構造２４の保護に加えて、シート２２を他の機能のためにも使用できる。以下に一層詳細に説明するように、シート２２は、このシートを通じて電流を流すことにより、翼の除氷のために使用できる。これはシートを抵抗的に加熱して、氷が溶ける温度にする。また、高温エンジンガスまたは空気を、翼の除氷のために可動シート２２を加熱するよりに使用し得る。代替的に、シートは超音速または極超音速飛行のための高温外部鞘を与えることができる。冷却は、穴３２及び３４を通じて冷却空気、燃料、または他の流体をポンピングすることにより与えることができる。また、翼の輪郭は、翼の空気力学的形状の変更か、或いは氷を取り除くためかのいずれかのための所望の形状へのシートの変形に応じて変化させることができる。これは、流体袋を膨脹させてシートの下側に位置させることにより達成される。シート２２の多孔性領域内の穴３４を作成するには、多数の方法、例えば化学的なミリング(mi11ing)またはエッチング、レーザードリル、パンチ穴開け加工、ドリル加工、これらの幾つかの組み合わせ、または他の手段をとればよい。レーザービームは、シート２２の両側を通じて穴を同時に掘削または溶去するために使用できる。レーザービームをシート２２の両側に精密に整合させると、その結果としての貫通穴３４は図１０に示すように真っ直ぐで整合されている。
代替的に、シート２２の多孔性領域は、レーザー加工または写真平版をエッチング処理に組み合わせることにより作成できる。図１１に示すように、シート２２は、その両側を保護ポリマー層７０で被覆されている。次いでレーザーがシート２２の両側を通じて部分的に掘削し、シートの厚さの半分よりも短く穿たれる窪み７２を形成する。次に、第二の処理においては、残っている材料が化学的に食刻（エッチング）されて除去され、シートの中央部が除去される。次いで保護層７０が除去されて、図１２に示すように貫通穴３４を有する多孔性シートが残される。化学的エッチング率は、様々な手法により増加させることができ、ここで様々な手法とは例えば、（ａ）シートを通じて流れる電流およびそれによりシートの加熱、（ｂ）エッチング溶液の超音波的な撹拌、（ｃ）シートの一方の側の穴を他方の側の穴よりも大きく作成することなどである。
この処理の変形例は図１３及び１４に図示されている。図１３に示されるように、シート２２は、その両側を保護ポリマー層７０で被覆されている。次いでレーザーがシート２２の両側を通じて部分的に掘削するが、一方の側の窪み７４は、その寸法が他方の側の窪み７６よりも大きくされる。これは、大きな窪み７４を形成する高エネルギーレーザー及び／またはレーザービーム寸法により達成することができる。次いで、残っている材料が化学的に食刻されて除去され、保護層７０が除去される。結果的なテーパー付け穴７８は、図１４に示すように、その一方の側における径が他方の側の径よりも大きくされる。穴７８に適用された用語「テーパー付け穴」とは、穴の二つの縁において異なる径を有する穴を意味し、穴の内側の形状には特に関係しないものとする。
テーパー付け穴７８は、翼の内側に対面する大きな径をもって翼上に位置している。テーパー付け穴７８を通じての空気流は、図１４の矢印７９の方向にある。テーパー付け穴７８の小径は、好ましくは０．００１乃至０．００１２インチの範囲であり、一方、テーパー付け穴７８の大径は、好ましくは０．００２乃至０．００２９インチの範囲である。
ここに開示された応用のために、テーパー付け穴７８がなぜ有益なのかについては幾つかの理由がある。第一に、穴を通じての空気流に対する穴の抵抗がテーパー付け効果により低減し、このことはシート２２を通じての空気吸引に要するエネルギーを削減することである。第二に、比較的に厚いシートにおける比較的に小径の穴は低コストで作成できることである。第三に、テーパー付け穴７８と、下側ににある吸引支持構造の穴３２とのアラインメントが容易なことである。第四に、穴の対向する側を掘削する二つのレーザーのアラインメントもまた容易なことである。
図１５は、穿孔シート１０４の外面上に多孔性層１０２を付加した混成可動シート１００の代替的な構成例を示す。この混成可動シート１００は、穿孔シート１０４の上に多孔性層１０２が取り付けまたは堆積されてなる。空気は、境界層吸引期間中に多孔性層１０２と穿孔シート１０４との両方を通じて流れ、プレナム５２へ入る。下側にある翼構造、即ち吸引支持構造２４は、上述したような穿孔または多孔性構造を有する。下側構造２４に接する混成可動シート１００の表面は、低摩擦率の材料、例えばテフロン、ＰＴＦＥ、ＴＦＥ、シリコン含浸アルミニウム、テフロン含浸材料、プラスチック、及び低摩擦率合金その他により被覆できる。穿孔シートの穴１０６は、丸または矩形状とし得る。多孔性層１０２はダイナポア(Dynapore)形式の材料から製作できるか、或いは焼結ニッケル合金、コバルト合金、合金３１６Ｌを含むステンレス鋼、銅合金またはアルミニウム合金により製作できる。多孔性層１０２は、プラスチック材料から製作することもでき、ここでプラスチック材料とは、合成プラスチックも含む。穿孔シート１０４は、シート２２について上述した材料と同一の材料から製作でき、これはステンレス鋼、ニッケルクロム合金、ニッケル合金、否鉄合金、及びチタン合金を含む。
図１６は可動シート１１０の他の代替例を示す。下側吸引支持構造２４の穴３２に整合される多くの穿孔３４を有するに代えて、代替的な可動シート１１０は大きな切り欠き領域１１２を有し、これは吸引支持構造２４において切り欠き領域１１２の下方に位置する穴を露呈させる。ストラップ１１４は、図１６に示される位置において、可動シート１１０の中実後方縁１１６を、前部ローラ上で回動する中実前方縁へ接続する。図１６は、可動シート１１０が、層流を促進するように、覆われていない穴３２を通じて境界層を吸引可能とする状態で示されている。可動シート１１０の中実領域で穴３２を覆うことによる穴３２の保護が望まれる際には、切り欠き１１２は後部ローラ上で移動し、且つ中実領域は前部ローラから穴の上の位置へ移動する。実質的に、切り欠き領域は可動シートの多孔性領域としての役割を果たすので、この切り欠き領域が吸引支持構造の上に重なる際には、境界層吸引が可能となる。
図２０は可動シートの更に他の実施例を示し、この可動シートは、テーパー付け継ぎ手即ちスプライス１３４により、多孔性領域１３２へ接続された中実領域１３０を含む。中実領域１３０は好ましくは金属、例えばニッケルクロム合金、ステンレス鋼、チタン合金、または他の金属または合金から構成されている。多孔性領域１３２は好ましくは、シリコン炭化物、ケブラー、炭素ファイバまたは他の浸透性合成材料または浸透性焼結材料、例えばニッケル合金またはコバルト合金から製作された編み込み(woven)または合成材料から構成されている。中実領域１３０と多孔性領域１３２とは、継ぎ手即ちスプライス１３４により互いに接続され、ここでスプライス１３４は、伸長強度を増大させる相互接続突起およびノッチ１３６であることが好ましい。
図２１乃至２３は、吸引支持構造２４の代替的構造を示し、これは、図３及び４に示されたような中実材料で構成された連続的構造に代えて、離間して分離した構造的要素を有するものである。離間して分離した支持リブ１４０は吸引支持構造を構成する。リブ１４０は上面１４２を有し、この上面はエーロフォイル形状に適合し、且つ上方に載置される可動シート１４４を支持する。リブ１４０の下側にあるのはプレナム１４５である。リブ１４０は、図示しないスペーサーまたは梁受（ストリンガー）により相互接続された構造体であり、翼スパン方向へ延在して翼の内部に支持されている。可動シート１４４の多孔性領域がリブ１４０の上方に重なる際、シート１４４における穴１４６はリブ１４０の間の間隙に位置する。
本発明の可動シートは除氷システムの部分としても使用できる。図１７及び１８に示すように、シート８０は導電材料から構成され、上述したのと同様な方式で二つのモータ駆動ローラ３８及び４０（図６及び７）の間にスクロール状に延在する。電流がシート８０を横断して流れて、シートを実質的に解凍温度よりも高温に加熱すると、翼と、翼上の何らかの氷および／または雪との間の介在層が溶融する。シート８０に対する電気的接点は静的接触パッドか、或いは好ましくは接触ローラ８２のいずれかによりなされ、その接触ローラ８２は図９，１７及び１８に示されている。静的接触パッド（図示せず）は好ましくは、高導電材料、例えば炭素、貴金属、準貴金属、または合金からなる接触面を有し、スプリングまたは弾力性装着によりシートとの接触状態に保持される。電源８４からの交流または直流電流を使用できる。例えば２８ボルトＤＣシステムを、除氷シート８０を加熱するための電流を与えるように使用できる。導電シート８０を一層均一に加熱するために、接点を千鳥配列にすることができる。この除氷の概念は、上記に説明した層流翼の有無によらず、任意の航空機に使用できる。
シート８０は、ニッケルクロム合金、ニッケルクロム鋼、他の適切な電気抵抗性で、非腐食性で強固な材料から製作できる。これらの合金の電気的抵抗率は典型的には５−１９５マイクロオーム−センチメートルである。
一層に均一な電流ひいては熱の分配のために、またシート８０との良好な電気的接触をなすために、図１８に示すように、高導電率（低抵抗率）材料の接触面８６をシートの縁に沿って間欠的に設けることができる。接点材料は、金または他の貴金属、銅、ニッケル、或いは他の高導電金属、合金、または背ｘ点の腐食を最小限にして低抵抗を保持する金属の組み合わせとすることができる。接触面８６は、除氷シート８０上の被覆金属または鍍金とすることができる。
シート８０は、二つの接触ローラの間の水平領域を通電する電流により抵抗的に加熱される。シート８０に接続され、隣接する接触面８６から絶縁間隙により分離された比較的に高い導電率（低い抵抗率）接触面８６を有することにより、加熱は所望の区域において選択的に達成できる。加熱する区域を制限することは、必要な電力を低減させる。また、加熱動力が供給されている間、シート８０は、モータ駆動ローラにより移動可能であり、即ち逆転前後運動により、加熱されたシート介在層において既に溶融した氷堆積物を取り除く。
代替的に、高温エンジンガスまたは加熱空気を翼の除氷のために可動シート２２を加熱するように使用し得る。高温エンジンガスまたは加熱空気は、プレナム５２へ供給されて、吸引支持構造２４における穴３２と可動シート２２における穴３４とを通じて外側へ流れるようにして可動シート２２を加熱する。可動シート２２は熱伝導性材料、例えばニッケルクロム合金、ステンレス鋼、チタン合金、あるいは他の金属または金属合金から構成されている。
上記の説明からは、本願に開示された本発明は、独創的で有益な可動シート、即ち層流の形成のため、または層流翼のための収納可能な遮蔽体としての使用、及び／または除氷器のための電気的導電基板としての使用のための可動シートを与えることが明らかになるであろう。上述の論考は、本発明の単に模範的な方法と実施例とを開示して説明したものである。当業者には、本発明は、その要旨もしくは基本的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態に具現し得ることが明白であろう。例えば、本発明の可動シートは、層流を通じての低い抗力よりもむしろ高い揚力が達成される境界層に関係させて有益に使用し得る。更に、本発明の可動シートは、ローラ以外にも多数の手段により駆動することができ、これは例えば流体または空気シリンダ、或いは線形電気モータなどの手段を含む。従って、本発明が開示したものは例証を意図したものであり、添付の請求項に記載された本発明の目的を限定するものではない。
【図１】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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