АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
AERODYNAMIC ELEMENT AND METHOD FOR FORMING THE SURFACE OF AERODYNAMIC ELEMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к системам и способам для аэродинамических оконных блоков.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В летательных аппаратах можно использовать оконные конструкции или блоки, охватывающие или закрывающие кабину летательного аппарата. Однако в таких конструкциях между окнами (например, между лобовым стеклом и боковым окном) могут возникать проблемы (связанные, например, с разделением потока). Разделение потока, например, может увеличивать шум, который может уменьшить комфорт пилота и/или другого члена экипажа, находящегося в кабине. Разделение потока также может увеличивать лобовое сопротивление, которое может ухудшить рабочие характеристики летательного аппарата. Можно отметить, что разделение потока может быть вызвано, по меньшей мере частично, ударной волной, возникающей на рамах оконной конструкции.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Соответственно, в различных вариантах реализации изобретения, раскрытых в настоящем документе, обеспечивается уменьшение разделения потока и/или улучшение воздушного потока вокруг оконных конструкций или блоков.
[0004] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения относятся к оконному блоку для летательного аппарата. Оконный блок включает в себя лобовое стекло, боковое окно, стойку и обтекаемую поверхность. Лобовое стекло ориентировано в направлении передней части летательного аппарата. Боковое окно ориентировано в направлении боковой части летательного аппарата. Стойка расположена между лобовым стеклом и боковым окном. Обтекаемая поверхность находится на стойке и на внешней части летательного аппарата. Обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки возле лобового стекла в направлении задней кромки возле бокового окна и проходит по высоте между верхней частью и нижней частью. Обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
[0005] Некоторые варианты реализации раскрытия настоящего изобретения относятся к способу. Способ включает этап, на котором обеспечивают лобовое стекло, ориентированное в направлении передней части летательного аппарата, боковое окно, ориентированное в направлении боковой части летательного аппарата, и стойку, расположенную между лобовым стеклом и боковым окном. Способ также включает этап, на котором формируют обтекаемую поверхность, расположенную на стойке и на внешней части летательного аппарата. Обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки возле лобового стекла в направлении задней кромки возле бокового окна и проходит по высоте между верхней частью и нижней частью. Обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
[0006] Некоторые варианты реализации раскрытия настоящего изобретения обеспечивают создание аэродинамического элемента. Аэродинамический элемент выполнен с возможностью прикрепления к оконному блоку летательного аппарата, который включает в себя лобовое стекло, ориентированное в направлении передней части летательного аппарата, боковое окно, ориентированное в направлении боковой части летательного аппарата, и стойку, расположенную между лобовым стеклом и боковым окном. Аэродинамический элемент включает в себя обтекаемую поверхность, выполненную с возможностью размещения на стойке и на внешней части летательного аппарата, когда аэродинамический элемент прикреплен к оконному блоку летательного аппарата. Обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки обтекаемой поверхности в направлении задней кромки обтекаемой поверхности и проходит по высоте между верхней частью и нижней частью. Обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] На ФИГ. 1 показан вид в перспективе оконного блока, согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения.
[0008] На ФИГ. 2 схематично показан профиль обтекаемой поверхности, согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения.
[0009] На ФИГ. 3 приведен схематичный вид сверху аэродинамического элемента, согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения.
[0010] На ФИГ. 4 приведена структурная схема способа согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения.
[0011] На ФИГ. 5 приведена блок-схема изготовления летательного аппарата и его технического облуживания.
[0012] На ФИГ. 6 схематично показан летательный аппарат.
[0013] На ФИГ. 7 показан перспективный вид спереди стойки, согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения.
[0014] На ФИГ. 8А показано распределение коэффициентов давления по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле нижней части стойки.
[0015] На ФИГ. 8В показано распределение кривизны по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле нижней части стойки.
[0016] На ФИГ. 8С показано распределение толщины по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле нижней части стойки.
[0017] На ФИГ. 9А показано распределение коэффициентов давления по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле промежуточной высоты стойки.
[0018] На ФИГ. 9В показано распределение кривизны по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле промежуточной высоты стойки.
[0019] На ФИГ. 9С показано распределение толщины по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле промежуточной высоты стойки.
[0020] На ФИГ. 10А показано распределение коэффициентов давления по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле верхней части стойки.
[0021] На ФИГ. 10В показано распределение кривизны по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле верхней части стойки.
[0022] На ФИГ. 10С показано распределение толщины по длине обтекаемой поверхности стойки по ФИГ. 7 в месте, расположенном возле верхней части стойки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] Предшествующий раздел описания "Раскрытие сущности изобретения", а также последующий раздел "Осуществление изобретения" с подробным описанием некоторых примеров будут лучше поняты при прочтении совместно с прилагаемыми чертежами. При использовании в настоящем документе элемент или этап, который приведен в единственном числе и которому предшествует грамматический показатель единственного числа, не следует понимать как обязательно исключающий множественное число этих элементов или этапов. Кроме того, ссылки на "один вариант реализации изобретения " не предназначены для истолкования как исключающие существование дополнительных вариантов реализации, которые также включают перечисленные признаки. Кроме того, если явно не указано обратное, варианты реализации изобретения "содержащие" или "имеющие" элемент или множество элементов, имеющих определенное свойство, могут включать в себя дополнительные элементы, не обладающие этим свойством.
[0024] Различные варианты реализации изобретения обеспечивают улучшенные аэродинамические профили для поверхностей оконных конструкций или блоков (например, конструкций, в которых соединены два или более окон). Различные варианты реализации изобретения обеспечивают улучшенные аэродинамические профили между двумя оконными панелями. Например, профиль может иметь более толстую переднюю кромку, чем задняя кромка и/или быть в целом более криволинейным в направлении к передней кромке и в целом более плоским в направлении задней кромки. Раскрытая форма в различных вариантах реализации изобретения обеспечивает более плавную кривую давления, которая устраняет или уменьшает разделение потока с устранением или уменьшением, таким образом, обратного потока. Различные варианты реализации изобретения обеспечивают меньшее максимальное число Маха и пониженную ударную волну для потока воздуха поверх оконного блока.
[0025] На ФИГ. 1 показан перспективный вид оконного блока 100, согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения. Представленный оконный блок 100 предназначен для летательного аппарата 101 (в показанном варианте реализации изобретения для кабины летательного аппарата 101). Оконный блок 100 включает в себя лобовое стекло 110, боковое окно 120, стойку 130 и обтекаемую поверхность 190.
[0026] Лобовое стекло 110 ориентировано в направлении передней части 103 летательного аппарата 101 и в целом является прозрачным, чтобы обеспечить видимость в прямом направлении для экипажа летательного аппарата 101. В показанном варианте реализации изобретения лобовое стекло 110 включает в себя первую часть 112 и вторую часть 114, разделенные центральной стойкой 116.
[0027] Как видно из ФИГ. 1, боковое окно 120 проиллюстрированного примера ориентировано в направлении боковой части 104 летательного аппарата 101. Боковое окно 120 в целом является прозрачным, чтобы обеспечить видимость в боковом направлении для экипажа летательного аппарата 101. В целом аналогичное боковое окно может быть расположено также на противоположной стороне летательного аппарата 101.
[0028] Стойка 130 расположена между лобовым стеклом 110 и боковым окном 120. Под стойкой 130 может пониматься конструкция, расположенная между окнами (например, между лобовым стеклом и боковым окном). Можно отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения стойка 130 может представлять собой единую, цельную конструкцию, а в других вариантах реализации изобретения стойка 130 может состоять из двух или более конструкций или частей, которые взаимодействуют с формированием стойки 130.
[0029] Например, в показанном варианте реализации изобретения части рамы 140 лобового стекла и боковой рамы 150 соединены с формированием стойки 130. Изображенная рама 140 лобового стекла охватывает первую часть 112 лобового стекла 110. В целом аналогичная рама 145 может охватывать вторую часть 114 лобового стекла 110. Лобовое стекло 110 включает в себя первый элемент 141 и второй элемент 142, третий элемент 143 и четвертый элемент 144, расположенные в целом в форме четырехугольника вокруг первой части 112 лобового стекла 110. Третий элемент 143 проиллюстрированного примера может функционировать совместно с соответствующим элементом рамы 145 с формированием центральной стойки 116 лобового стекла 110.
[0030] Боковая рама 150 включает в себя первый элемент 151, второй элемент 152 и третий элемент 153, которые могут взаимодействовать с четвертым элементом (не показано на ФИГ. 1) с формированием в целом формы четырехугольника вокруг бокового окна 120. Первый элемент 151 боковой рамы 150 и первый элемент 141 рамы 140 лобового стекла взаимодействуют с формированием стойки 130 в показанном варианте реализации изобретения. Соответственно, стойка 130 включает в себя по меньшей мере часть рамы 140 лобового стекла (например, первый элемент 141) и по меньшей мере часть боковой рамы 150 (например, первый элемент 151). На стыке между первым элементом 151 и первым элементом 141 при формировании стойки 130 может быть использован компаунд. В приведенном варианте реализации изобретения показано уплотнение 160 между рамой 140 лобового стекла и лобовым стеклом 110. Другое уплотнение (не отмечено на ФИГ. 1) может быть расположено между боковой рамой 150 и боковым окном 120.
[0031] Обтекаемая поверхность 190 находится на стойке 130 и на внешней части 102 летательного аппарата 101. Можно отметить, что обтекаемая поверхность 190 может быть расположена непосредственно на стойке 130 (например, в качестве поверхности стойки 130) или опосредованно на стойке 130 (например, в качестве части элемента, который присоединен, прикреплен к стойке 130 или закреплен на ней). Например, обтекаемая поверхность 190 может быть сформирована на внешней поверхности стойки 130 (например, на внешних поверхностях первого элемента 141 рамы 140 лобового стекла и первого элемента 151 боковой рамы 150). Например, в некоторых вариантах реализации изобретения обтекаемая поверхность 190 является механически обработанной поверхностью стойки 130. В качестве еще одного примера, обтекаемая поверхность 190 может быть сформирована в качестве элемента, который прикреплен к стойке 130 или закреплен на ней. Дополнительно или в качестве альтернативы, часть обтекаемой поверхности 190 может быть расположена на одном или более уплотнениях, расположенных между стойкой 130 и окном (например, между первым элементом 141 и лобовым стеклом 110 и/или между первым элементом 151 и боковым окном 120).
[0032] Как видно из ФИГ. 1 (см. также ФИГ. 7 и соответствующее раскрытие), обтекаемая поверхность 190 проходит по длине 196 от передней кромки 192 в направлении задней кромки 194. Передняя кромка 192 может быть названа передней относительно задней кромки 194, поскольку передняя кромка 192 подвергается воздействию воздушного потока по направлению потока воздуха перед задней кромкой 194. Передняя кромка 192 расположена возле лобового стекла 110, а задняя кромка 194 расположена возле бокового окна 120. Обтекаемая поверхность 190 также проходит по высоте 197 между верхней частью 198 и нижней частью 199.
[0033] Как лучше всего видно из ФИГ. 2, обтекаемая поверхность 190 задает профиль 200 (показано пунктирными линиями). Обтекаемая поверхность 190 имеет первый радиус кривизны 210 возле передней кромки 192 и второй радиус кривизны 220 возле задней кромки 194. Первый радиус кривизны 210 меньше второго радиуса кривизны 220 (или, иначе говоря, профиль 200 обтекаемой поверхности 190 является более криволинейным в точке возле передней кромки 192, чем в точке возле задней кромки 194). (Для сравнения, сплошная линия, представленная 291 на ФИГ. 2, включает в себя постоянный радиус кривизны.)
Можно отметить, что профиль 200 также обеспечивает более толстую переднюю кромку по сравнению с задней кромкой. Раскрытая форма в различных вариантах реализации изобретения обеспечивает более плавную кривую давления, которая устраняет или уменьшает разделение потока с устранением или уменьшением обратного потока. Можно отметить, что на профиле могут присутствовать множество разных радиусов кривизны. Например, радиус кривизны может непрерывно изменяться вдоль профиля 200 или, в качестве еще одного примера, может изменяться поэтапно вдоль профиля 200. В некоторых вариантах реализации изобретения радиус кривизны может начинаться с первого значения на передней кромке 192, уменьшаться с проходом профиля 200 в направлении задней кромки 194 до тех пор, пока он не достигнет минимального значения в точке между передней кромкой 192 и задней кромкой 194, и затем увеличиваться по мере того, как профиль 200 продолжает расширяться в направлении задней кромки 194.
[0034] Как видно из ФИГ. 2, передняя кромка 192 начинается возле лобового стекла 110. Точка 240 обозначенная "0.0" на ФИГ. 2, соответствует концу лобового стекла 110. Можно отметить, что профиль 200 может отклоняться от плоской формы лобового стекла 110 до точки "0.0" вследствие уплотнения или другого элемента, расположенного на внешней части лобового стекла 110 возле кромки лобового стекла 110. По мере прохождения профиля 200 в направлении задней кромки 194 профиль 200 становится толще (например, расстояние между внешней частью обтекаемой поверхности 190 и линией, соединяющей точки соприкосновения между лобовым стеклом 110 и стойкой 130 и боковым окном 120 и стойкой 130) до тех пор, пока он не достигнет точки максимальной толщины 250 (в этой точке толщина является максимальной 251). При использовании в настоящем документе под радиусом кривизны может пониматься радиус окружности, которая касается кривой в данной точке, для которой задан конкретный радиус, и имеет такую же касательную и кривизну в этой точке. Кроме того, радиус кривизны уменьшается (или профиль 200 становится более криволинейным) до тех пор, пока он не достигнет точки минимального радиуса кривизны 260. Можно отметить, что точки минимального радиуса кривизны 260 и максимальная толщина 250 могут совпадать или не совпадать в различных вариантах реализации изобретения. Далее, по мере прохождения профиля 200 в направлении задней кромки 194 радиус кривизны увеличивается (или профиль 200 становится более плоским) и толщина также уменьшается до тех пор, пока профиль 200 не окончится на боковом окне 120. Для показанного примера боковое окно 120 является по существу плоским (например, плоским в пределах производственных допусков), а обтекаемая поверхность 190 имеет линейный наклон (например, бесконечный радиус кривизны) на задней кромке 194, когда обтекаемая поверхность 190 оканчивается на боковом окне 120. Часть обтекаемой поверхности 190 возле бокового окна 120, может быть задана уплотнением, расположенным между стойкой 130 и боковым окном 120 в некоторых вариантах реализации изобретения.
[0035] Для варианта реализации изобретения, изображенного на ФИГ. 1 и 2, средняя точка 270 может быть задана в средней точке вдоль длины 196. В некоторых вариантах реализации изобретения средняя точка 270 может соответствовать соединению рамы 140 лобового стекла с боковой рамой 150 (например, соединению первого элемента 141 и первого элемента 151). Для изображенного примера точка минимального радиуса кривизны 260 расположена между передней кромкой 192 и средней точкой 270 (или ближе к передней кромке 192, чем к задней кромке 194). Можно отметить, что хотя в изображенном варианте реализации изобретения показано множество рам (например, рама лобового стекла и боковая рама), в других вариантах реализации изобретения может быть использована одна рама.
[0036] Кроме того, для изображенного примера точка максимальной толщины 250 расположена между передней кромкой 192 и средней точкой 270 (или ближе к передней кромке 192, чем к задней кромке 194). В некоторых вариантах реализации изобретения длина 196 обтекаемой поверхности 190 может составлять от 3 до 4 дюймов (7,62-10,16 см), и максимальная толщина 250 может составлять от 0,35 до 0,5 дюймов (8,89-12,7 мм). В других вариантах реализации изобретения могут быть использованы другие размеры.
[0037] В различных вариантах реализации изобретения профиль 200 обтекаемой поверхности 190 выполнен исходя из условий в месте потока. Например, посредством фактических испытаний (например, в аэродинамической трубе) обтекаемой поверхности других форм и/или компьютерного моделирования протекания поверх обтекаемой поверхности других форм могут быть оценены различные другие возможные профили, и может быть выбран профиль 200 или его рабочие характеристики могут быть определены иным образом. Могут быть выполнены небольшие изменения формы профиля 200 и определен показатель качества для каждого отличающегося профиля, подвергнутого испытанию. Например, в качестве показателя качества для оценки различных профилей могут быть использованы один или более таких показателей, как угол потока на окне, расположенном далее по потоку, или максимальное число Маха (с пониженными значениями необходимого максимального числа Маха). В целом, форма профиля 200 может быть такой, чтобы минимизировать или устранить область обратного потока, вызываемого разделением. Дополнительно можно отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения один или более аспектов профиля 200 (например, форма профиля, включая радиус кривизны в одной или более точках вдоль профиля 200, толщина в одной или более точках вдоль профиля 200, местоположение минимального радиуса кривизны, местоположение максимальной толщины) могут отличаться по высоте 197 обтекаемой поверхности 190. Например, профиль 200 может быть использован на первой высоте вдоль стойки 130, а профиль другой формы может быть использован на второй высоте. Профиль 200 может непрерывно изменяться по высоте 197 в некоторых вариантах реализации изобретения и может поэтапно изменяться по высоте 197 в других вариантах реализации изобретения.
[0038] Как отмечено в настоящем документе, в некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность стойки сама может формировать всю обтекаемую поверхность 190 или ее часть. В других вариантах реализации изобретения аэродинамический элемент может быть прикреплен к внешней поверхности стойки, при этом аэродинамическая поверхность содержит всю обтекаемую поверхность 190 или ее часть. На ФИГ. 3 схематично показан вид сверху аэродинамического элемента 300. Аэродинамический элемент 300 прикреплен к внешней поверхности 352 стойки 350, и аэродинамический элемент 300 включает в себя обтекаемую поверхность 390. Обтекаемая поверхность 390 может включать в себя одну или более особенностей обтекаемой поверхности 190, раскрытых в настоящем документе. Например, показанная обтекаемая поверхность 390 проходит по длине от передней кромки 392 в направлении задней кромки 394 и проходит по высоте от верхней части до нижней части (не показано на ФИГ. 3; см. ФИГ. 1 для примера по высоте). Обтекаемая поверхность 390 имеет первый радиус кривизны 397 возле передней кромки 392 и второй радиус кривизны 398 возле задней кромки 394, при этом первый радиус кривизны 397 меньше второго радиуса кривизны 398 (или профиль, образуемый обтекаемой поверхностью 390, является более криволинейным возле передней кромки 392, чем на задней кромке 394; для примера профиля 200, который может быть использован с обтекаемой поверхностью 390, см. ФИГ. 2 и соответствующее раскрытие).
[0039] Как видно из ФИГ. 3, стойка 350 включает в себя внешнюю поверхность 352. Внешняя поверхность 352 стойки 350 может задавать постоянный радиус кривизны (например, в пределах производственных допусков). В проиллюстрированном примере аэродинамический элемент 300 включает в себя внутреннюю поверхность 391, которая выполнена с возможностью прикрепления к внешней поверхности 352 стойки. Соответственно, аэродинамический элемент 300 может пониматься как прикрепленный к стойке 350 возле внутренней поверхности 391. Форма или профиль внутренней поверхности 391 могут быть выполнены так, чтобы соответствовать внешней поверхности 352 стойки 350 или сопрягаться с внешней поверхностью 352 стойки 350. Например, при использовании внешней поверхности 352 стойки 350, задающей постоянный радиус кривизны, внутренняя поверхность 391 аэродинамического элемента 300 также может задавать постоянный радиус кривизны (например, в пределах производственных допусков). Можно отметить, что, на ФИГ. 2 сплошная линия 291 может соответствовать внешней поверхности 352 и внутренней поверхности 391, а пунктирная линия для профиля 200 соответствует обтекаемой поверхности 390 аэродинамического элемента 300.
[0040] На ФИГ. 4 представлена структурная схема способа 400 (например, способа улучшения воздушного потока вокруг кабины летательного аппарата). Способ 400, например, может использовать или реализовываться конструкциями или аспектами различных вариантов реализации изобретения (например, системами и/или способами и/или работы с потоком), раскрытых в настоящем документе. В различных вариантах реализации изобретения некоторые этапы могут быть опущены или добавлены, некоторые этапы могут быть объединены, некоторые этапы могут быть выполнены одновременно, некоторые этапы могут быть разделены на множество этапов, некоторые этапы могут быть выполнены в другом порядке или некоторые этапы или последовательность этапов могут быть повторены в итеративном порядке.
[0041] На этапе 402 обеспечивают лобовое стекло, боковое окно и стойку. Лобовое стекло (например, лобовое стекло 110) ориентировано в направлении передней части летательного аппарата. Боковое окно (например, боковое окно 120) ориентировано в направлении боковой части летательного аппарата, при этом лобовое стекло и боковое окно окружают часть кабины. Стойка (например, стойка 130) расположена между лобовым стеклом и боковым окном. Лобовое стекло, боковое окно и стойка могут быть выполнены в виде отдельных частей во время процедуры сборки или могут быть выполнены в виде группы, например, во время процедуры технического обслуживания или переоборудования.
[0042] На этапе 404 формируют обтекаемую поверхность. Обтекаемая поверхность находится на стойке и на внешней части летательного аппарата. Обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки возле лобового стекла в направлении задней кромки возле бокового окна, а также проходит по высоте между верхней частью и нижней частью. В показанном варианте реализации изобретения обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки. Первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны. Конкретная конфигурация и/или конкретный вариант радиуса кривизны и/или толщина профиля обтекаемой поверхности, как раскрыто в настоящем документе, подбираются в различных вариантах реализации изобретения, с тем чтобы устранить или уменьшить разделение потока с устранением или уменьшением, таким образом, обратного потока, и уменьшает шум и/или лобовое сопротивление для повышения уровня комфорта пилота и/или рабочих характеристик летательного аппарата.
[0043] Можно отметить, что обтекаемая поверхность может быть сформирована во время изготовления, производства и/или сборки стойки и/или сборки лобового стекла. В качестве одного примера, внешняя поверхность стойки может быть сформирована для обеспечения необходимой обтекаемой поверхности. Например, часть рамы лобового стекла и часть рамы бокового окна могут взаимодействовать с формированием стойки, при этом внешние поверхности частей рам лобового стекла и бокового окна формируются во время изготовления рам с получением необходимой поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения стойка окна может быть механически обработана с формированием обтекаемой поверхности.
[0044] В качестве еще одного примера, обтекаемая поверхность может быть сформирована с использованием аэродинамического элемента, который прикреплен, установлен на, или иным образом прикреплен к стойке (например, к внешней поверхности стойки). Например, обтекаемая поверхность может быть использована для модификации существующей обтекаемой поверхности летательного аппарата, уже находящегося в эксплуатации или выполненной ранее, с тем чтобы получить обтекаемую поверхность, усовершенствованную, как раскрыто в настоящем документе. В показанном варианте реализации изобретения на этапе 406 аэродинамический элемент (например, аэродинамический элемент 300) прикрепляют к внешней поверхности стойки в качестве части формирования обтекаемой поверхности. Аэродинамический элемент включает в себя обтекаемую поверхность (например, на наружной поверхности аэродинамического элемента). На этапе 408 аэродинамический элемент прикрепляют к внешней поверхности стойки путем прикрепления внутренней поверхности аэродинамического элемента к внешней поверхности стойки. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренняя поверхность аэродинамического элемента имеет постоянный радиус кривизны (например, чтобы соответствовать постоянному радиусу кривизны внешней поверхности стойки).
[0045] Как раскрыто в настоящем документе, профиль обтекаемой поверхности в различных вариантах реализации изобретения выполнен изменяемым по длине (в направлении воздушного потока), например, чтобы способствовать уменьшению шума. На ФИГ. 7 показан перспективный вид спереди стойки 130, имеющей обтекаемую поверхность 190 (см. также ФИГ. 1 и соответствующее раскрытие), согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения. Как видно из ФИГ. 7, обтекаемая поверхность 190 имеет высоту 197, проходящую между верхней частью 198 и нижней частью 199 стойки 130. Также обтекаемая поверхность 190 имеет длину 196, проходящую от передней кромки 192 в направлении задней кромки 194, при этом воздушный поток по обтекаемой поверхности 190 сталкивается с обтекаемой поверхностью 190 сначала на передней кромке 192 и затем проходит в направлении задней кромки 194. Обтекаемая поверхность 190 также задает промежуточную высоту 701, расположенную по высоте 197 и расположенную между верхней частью 198 и нижней частью 199. На ФИГ. 8А-8С, 9А-9С и 10А-10С показаны различные свойства и размеры типичной обтекаемой поверхности 190 в разных местах по высоте 197 обтекаемой поверхности 190. Можно отметить, что другие размеры и свойства могут быть использованы в других вариантах реализации изобретения.
[0046] Например, на ФИГ. 8А показан график коэффициентов давления по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле нижней части 199 обтекаемой поверхности 190. График 810, выполненный сплошной линией, показывает коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле нижней части 199, а график 812, выполненный пунктирной линией, показывает коэффициент давления в нижнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 8А, коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле нижней части 199 сначала (возле передней кромки 192) выше (в показателях абсолютного значения), чем коэффициент давления графика 812 постоянного радиуса обтекаемой поверхности, но становится относительно меньше далее по длине обтекаемой поверхности 190 и по сравнению с максимальным значением 813 графика 812 имеет меньшее максимальное абсолютное значение 811, которое соответствует поверхности постоянного радиуса.
[0047] На ФИГ. 8В показан график кривизны по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле нижней части 199 обтекаемой поверхности 190. График 820, выполненный сплошной линией, показывает кривизну обтекаемой поверхности 190 возле нижней части 199, а график 822, выполненный пунктирной линией, показывает кривизну в нижнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 8В, кривизна обтекаемой поверхности 190 возле нижней части 199 сначала больше (возле передней кромки 192) кривизны графика 822 поверхности постоянного радиуса, но становится меньше по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0048] На ФИГ. 8С показан график толщины по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле нижней части 199 обтекаемой поверхности 190. График 830, выполненный сплошной линией, показывает толщину возле нижней части 199, а график 832, выполненный пунктирной линией, показывает толщину в нижнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 8С, толщина обтекаемой поверхности возле нижней части 199 сначала больше (возле передней кромки 192) толщины графика 832 поверхности постоянного радиуса, но становится фактически одинаковой с толщиной поверхности постоянного радиуса по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0049] На ФИГ. 9А показан график коэффициентов давления по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 на промежуточной высоте 701 обтекаемой поверхности 190. График 910, выполненный сплошной линией, показывает коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле промежуточной высоты 701, а график 912, выполненный пунктирной линией, показывает коэффициент давления в промежуточном положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 9А, коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле промежуточной высоты 701 сначала больше (возле передней кромки 192) коэффициента давления графика 912 постоянного радиуса обтекаемой поверхности, но становится относительно меньше далее по длине обтекаемой поверхности 190, и имеет меньшее максимальное значение 911 по сравнению с максимальным значением 913 графика 912, соответствующим поверхности постоянного радиуса.
[0050] На ФИГ. 9В показан график кривизны по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле промежуточной высоты 701 обтекаемой поверхности 190. График 920, выполненный сплошной линией, показывает кривизну обтекаемой поверхности 190 возле промежуточной высоты 701, а график 922, выполненный пунктирной линией, показывает кривизну в промежуточном положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 9В, кривизна обтекаемой поверхности 190 возле промежуточной высоты 701 сначала больше (возле передней кромки 192) кривизны графика 922 поверхности постоянного радиуса, но становится меньше по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0051] На ФИГ. 9С показан график толщины по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле промежуточной высоты 701 обтекаемой поверхности 190. График 930, выполненный сплошной линией, показывает толщину возле промежуточной высоты 701, а график 932, выполненный пунктирной линией, показывает толщину в промежуточном положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 9С, толщина обтекаемой поверхности возле промежуточной высоты 701 сначала больше (возле передней кромки 192) толщины графика 932 поверхности постоянного радиуса, на становится фактически одинаковой с толщиной поверхности постоянного радиуса по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0052] На ФИГ. 10А показан график коэффициентов давления по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле верхней части 198 обтекаемой поверхности 190. График 1010, выполненный сплошной линией, показывает коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле верхней части 198, а график 1012, выполненный пунктирной линией, показывает коэффициент давления в верхнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 10А, коэффициент давления обтекаемой поверхности 190 возле верхней части 198 сначала больше (возле передней кромки 192) по сравнению с коэффициентом давления графика 1012 постоянного радиуса обтекаемой поверхности, но становится относительно меньше далее по длине обтекаемой поверхности 190 и по сравнению с максимальным значением 1013 графика 1012 имеет меньшее максимальное значение 1011, соответствующее поверхности постоянного радиуса.
[0053] На ФИГ. 10В показан график кривизны по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле верхней части 198 обтекаемой поверхности 190. График 1020, выполненный сплошной линией, показывает кривизну обтекаемой поверхности 190 возле верхней части 198, а график 1022, выполненный пунктирной линией, показывает кривизну в верхнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 10В, график обтекаемой поверхности 190 возле верхней части 198 сначала выше (возле передней кромки 192) по сравнению с графиком 1022 поверхности постоянного радиуса, но становится ниже по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0054] На ФИГ. 10С показан график толщины по длине 196 обтекаемой поверхности 190 стойки 130 в месте, расположенном возле верхней части 198 обтекаемой поверхности 190. График 1030, выполненный сплошной линией, показывает толщину возле верхней части 198, а график 1032, выполненный пунктирной линией, показывает толщину в верхнем положении обтекаемой поверхности, имеющей постоянный радиус кривизны. Как видно из ФИГ. 10С, толщина обтекаемой поверхности возле верхней части 198 сначала больше (возле передней кромки 192) толщины графика 1032 поверхности постоянного радиуса, на становится фактически одинаковой с толщиной поверхности постоянного радиуса по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194.
[0055] В общем случае, для положений, показанных на графиках по ФИГ. 8-10, кривизна профиля обтекаемой поверхности 190 увеличивается по направлению к передней кромке 192, что обеспечивает повышенное отрицательное давление, или всасывание, возле передней кромки 192, как показано на ФИГ. 8А, 9А и 10А. Затем кривизна уменьшается до значения меньше постоянного радиуса кривизны по мере прохождения обтекаемой поверхности 190 в направлении задней кромки 194, обеспечивая восстановление пика всасывания в направлении давления свободного потока (где коэффициент давления равен нулю) без удара. Как раскрыто в настоящем документе и показано на ФИГ. 8А-8С, 9А-9С и 10А-10С, размеры или форма профиля обтекаемой поверхности 190 могут отличаться по высоте 197. Такое отклонение может быть приспособлено к изменениям местной стреловидности (или вертикальному перемещению воздушного потока по высоте 197) на различных высотах. Например, вследствие геометрии носовой части летательного аппарата нижнее положение может иметь нестреловидный входящий поток, а верхнее положение может иметь входящий поток со стреловидностью 45 градусов (или поток, перемещающийся равномерно вдоль направлений, задаваемых длиной 196 и высотой 197).
[0056] Примеры раскрытия настоящего изобретения могут быть описаны в контексте способа 1900 изготовления и обслуживания летательного аппарата, как показано на ФИГ. 5, и летательного аппарата 1902, как показано на ФИГ. 6. Во время подготовки к изготовлению способ 1900 обслуживания может включать в себя разработку спецификации и проектирование (блок 1904) летательного аппарата 1902 и материальное снабжение (блок 1906). Во время производства может иметь место изготовление компонентов и сборочных блоков (блок 1908) и интеграция систем (блок 1910) летательного аппарата 1902. После этого летательный аппарат 1902 может пройти через стадию сертификации и доставки (блок 1912) для ввода в эксплуатацию (блок 1914). При эксплуатации летательный аппарат 1902 может проходить запланированные регламентное техобслуживание и текущий ремонт (блок 1916). Регламентное техобслуживание и текущий ремонт могут включать в себя модернизацию, перенастройку, переоборудование и так далее одной или более систем летательного аппарата 1902. Например, в различных вариантах реализации изобретения примеры раскрытия настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с одним или более блоков 1904, 1906, 1908, 1914 или 1916.
[0057] Каждый из процессов способа 1900 обслуживания может быть выполнен или осуществлен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). В целях настоящего описания системный интегратор может включать в себя, без ограничения, любое количество производителей летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, без ограничения, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.д.
[0058] Как показано на ФИГ. 6, летательный аппарат 1902, произведенный с помощью способа 1900 обслуживания, может включать в себя корпус 1918 с множеством высокоуровневых систем 1920 и внутренней частью 1922. Примеры высокоуровневых систем 1920 включают в себя одну или более из следующих систем: движительная система 1924, электрическая система 1926, гидравлическая система 1928 система 1930 управления условиями окружающей среды. Может быть включено любое количество других систем. Хотя показан пример для аэрокосмической отрасли, принципы, раскрытые в настоящем документе, могут применяться в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность. Соответственно, помимо летательных аппаратов 1902 принципы, раскрытые в настоящем документе, могут применяться к другим транспортным средствам, например, сухопутным транспортным средствам, морским транспортным средствам, космическим транспортным средствам и т.д. В различных вариантах реализации изобретения примеры раскрытия настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с одним или более таким объектом, как корпус 1918 или внутренняя часть 1922.
[0059] Устройство (устройства) и способ (способы), показанные или описанные в настоящем документе, могут быть использованы во время любых одного или более этапов способа 1900 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или части блоков, соответствующие этапам изготовления компонентов и частей блоков (блок 1908), могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или частям блоков, изготовленным в период эксплуатации летательного аппарата 1902. Один или более примеров реализации устройства или способа или их комбинация могут быть использованы, например и без ограничения, в период эксплуатации летательного аппарата 1902, например, во время регламентного техобслуживания и ремонта (блок 1916).
[0060] Различные примеры устройства (устройств) и способа (способов), раскрытые в настоящем документе, включают в себя различные компоненты, признаки и функциональные особенности. Следует отметить, что различные примеры устройства (устройств) и способа (способов), раскрытые в настоящем документе, могут включать в себя любые компоненты, признаки и функциональные особенности любых из других примеров устройства (устройств) и способа (способов), раскрытых в настоящем документе, в любой комбинации, и все такие возможности предназначены для включения в пределы сущности и объема раскрытия настоящего изобретения.
[0061] Хотя термины, характеризующие пространственное положение и направление, такие как верхний, задний, нижний, средний, боковой, горизонтальный, вертикальный, передний и т.п., могут быть использованы для описания вариантов реализации раскрытия настоящего изобретения, следует понимать, что такие термины по существу используются в отношении ориентаций, показанных на чертежах. Ориентации могут быть изменены на противоположные, повернуты или изменены по-другому таким образом, что верхняя часть становится нижней частью и наоборот, а горизонтальное положение становится вертикальным положением и т.п.
[0062] При использовании в настоящем документе конструкция, ограничение или элемент, который "выполнен с возможностью" выполнения задачи или операции, конструктивно выполнен, изготовлен или приспособлен конкретно таким образом, чтобы он соответствовал этому заданию или этой операции. Для целей пояснения и во избежание недоразумений, при использовании в настоящем документе, объект, который просто обладает способностью изменения для выполнения задачи или операции, не является "выполненным с возможностью" выполнения этой задачи или операции.
[0063] Следует понимать, что представленное выше описание предназначается для иллюстрации и не является ограничительным. Например, описанные выше примеры (и/или их аспекты) могут быть использованы в комбинации друг с другом. Кроме того, для адаптации к конкретной ситуации или материалу может быть выполнено множество модификаций идей различных вариантов реализации раскрытия изобретения в рамках его объема. Хотя размеры и типы материалов, описанные в настоящем документе, предназначены для задания параметров различных вариантов реализации раскрытия изобретения, варианты реализации никоим образом не являются ограничительными и представляют собой примерные варианты реализации. Специалистам в данной области техники при рассмотрении приведенного выше описания будут очевидны многие другие варианты реализации. Следовательно, объем различных вариантов реализации раскрытия изобретения должен быть определен со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, на которые такая формула изобретения имеет право. В прилагаемой формуле изобретения выражения "включающий в себя" и "в котором" (in which) использованы в качестве простых английских эквивалентов соответствующих выражений "содержащий/включающий" и "в котором" (wherein). Кроме того, выражения "первый", "второй" и "третий" и т.п. использованы только в качестве обозначений и не предназначены для наложения численных требований к их объектам. Кроме того, ограничения следующей формулы изобретения не записаны в формате "средство-плюс-функция" и не предназначены для интерпретации на основе раздела 35 U.S.C. § 112(f), если только для таких ограничений формулы изобретения явным образом не используется выражение "средство для", за которым следует изложение функции без последующей структуры.
[0064] Данное письменное описание использует примеры для раскрытия различных вариантов реализации изобретения, включая наилучший вариант, а также для обеспечения возможности специалистам в области техники применения на практике различных вариантов реализации изобретения, включая выполнение и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных способов. Патентоспособный объем различных вариантов реализации раскрытия изобретения определен формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые могут оказаться очевидными для специалистов в данной области техники. Такие другие примеры предназначены для включения в объем формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы, или если они включают в себя эквивалентные конструктивные элементы с незначительными отличиями от буквального изложения формулы.
[0065] Настоящее раскрытие также содержит следующие иллюстративные неисключительные примеры, которые могут быть или могут не быть заявлены в формуле изобретения;
[0066] Пример 1: Оконный блок для летательного аппарата, содержащий:
лобовое стекло, ориентированное в направлении передней части летательного аппарата;
боковое окно, ориентированное в направлении боковой части летательного аппарата;
стойку, расположенную между лобовым стеклом и боковым окном;
и обтекаемую поверхность, находящуюся на стойке и на внешней части летательного аппарата, при этом
обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки возле лобового стекла в направлении задней кромки возле бокового окна,
обтекаемая поверхность проходит по высоте между верхней частью и нижней частью,
обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
[0067] Пример 2: Оконный блок согласно примеру 1, в котором
минимальный радиус кривизны обтекаемой поверхности расположен между передней кромкой обтекаемой поверхности и средней точкой обтекаемой поверхности.
[0068] Пример 3: Оконный блок согласно примеру 1, в котором боковое окно является по существу плоским, а обтекаемая поверхность имеет линейный наклон на задней кромке.
[0069] Пример 4: Оконный блок согласно примеру 1, в котором профиль обтекаемой поверхности выполнен исходя из условий в месте потока.
[0070] Пример 5: Оконный блок согласно примеру 1, в котором профиль обтекаемой поверхности выполнен изменяемым по высоте обтекаемой поверхности.
[0071] Пример 6: Оконный блок 100 согласно примеру 1, в котором длина составляет от 3 до 4 дюймов (7,62-10,16 см), а обтекаемая поверхность задает максимальную толщину от 0,35 до 0,5 дюймов (8,89-12,7 мм).
[0072] Пример 7: Оконный блок согласно примеру 1, в котором максимальная толщина, задаваемая обтекаемой поверхностью, расположена между передней кромкой обтекаемой поверхности и средней точкой обтекаемой поверхности.
[0073] Пример 8: Оконный блок согласно примеру 1, также содержащий раму лобового стекла, окружающую по меньшей мере часть лобового стекла, и боковую раму, окружающую по меньшей мере часть бокового окна, причем стойка содержит по меньшей мере часть рамы лобового стекла и по меньшей мере часть боковой рамы.
[0074] Пример 9: Оконный блок согласно примеру 1, также содержащий аэродинамический элемент, прикрепленный к внешней поверхности стойки, причем аэродинамический элемент содержит обтекаемую поверхность.
[0075] Пример 10: Оконный блок согласно примеру 1, в котором обтекаемая поверхность содержит механически обработанную поверхность стойки.
[0076] Пример 11: Аэродинамический элемент, выполненный с возможностью прикрепления к оконному блоку летательного аппарата, содержащему лобовое стекло, ориентированное в направлении передней части летательного аппарата, боковое окно, ориентированное в направлении боковой части летательного аппарата, и стойку, расположенную между лобовым стеклом и боковым окном, причем аэродинамический элемент содержит: обтекаемую поверхность, выполненную с возможностью нахождения на стойке и на внешней части летательного аппарата, когда аэродинамический элемент прикреплен к оконному блоку летательного аппарата, при этом
обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки обтекаемой поверхности в направлении задней кромки обтекаемой поверхности,
обтекаемая поверхность проходит по высоте между верхней частью и нижней частью,
обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
[0077] Пример 12: Аэродинамический элемент согласно примеру 11, также содержащий внутреннюю поверхность аэродинамического элемента, выполненную с возможностью прикрепления к внешней поверхности стойки, причем внутренняя поверхность задает постоянный радиус кривизны.
[0078] Пример 13: Аэродинамический элемент согласно примеру 11, в котором профиль обтекаемой поверхности выполнен изменяемым по высоте обтекаемой поверхности.
[0079] Пример 14: Аэродинамический элемент согласно примеру 11, в котором минимальный радиус кривизны обтекаемой поверхности расположен между передней кромкой обтекаемой поверхности и средней точкой обтекаемой поверхности.
[0080] Пример 15: Аэродинамический элемент согласно примеру 11, в котором максимальная толщина, задаваемая обтекаемой поверхностью, расположена между передней кромкой обтекаемой поверхности и средней точкой обтекаемой поверхности.
[0081] Пример 16: Аэродинамический элемент 300 согласно примеру 11, в котором длина 196 составляет от 3 до 4 дюймов (7,62-10,16 см), а обтекаемая поверхность 190 задает максимальную толщину от 0,35 до 0,5 дюймов (8,89-12,7 мм).
[0082] Пример 17: Аэродинамический элемент 300 согласно примеру 11, в котором профиль 200 обтекаемой поверхности 190 выполнен исходя из условий в месте потока.
[0083] Пример 18: Способ, включающий этапы, на которых:
обеспечивают лобовое стекло, ориентированное в направлении передней части летательного аппарата, боковое окно, ориентированное в направлении боковой части летательного аппарата, и стойку, расположенную между лобовым стеклом и боковым окном; и
формируют обтекаемую поверхность, находящуюся на стойке и на внешней части летательного аппарата, при этом
обтекаемая поверхность проходит по длине от передней кромки возле лобового стекла в направлении задней кромки возле бокового окна,
обтекаемая поверхность проходит по высоте между верхней частью и нижней частью,
обтекаемая поверхность имеет первый радиус кривизны возле передней кромки и второй радиус кривизны возле задней кромки, причем первый радиус кривизны меньше второго радиуса кривизны.
[0084] Пример 19: Способ согласно примеру 18, согласно которому формирование обтекаемой поверхности включает прикрепление аэродинамического элемента к внешней поверхности стойки, причем аэродинамический элемент содержит обтекаемую поверхность.
[0085] Пример 20: Способ согласно примеру 19, согласно которому прикрепление аэродинамического элемента к внешней поверхности стойки включает прикрепление внутренней поверхности аэродинамического элемента к внешней поверхности стойки, причем внутренняя поверхность задает постоянный радиус кривизны.
[0086] Пример 21: Способ согласно примеру 18, согласно которому профиль обтекаемой поверхности выполнен изменяемым по высоте обтекаемой поверхности.
[0087] Пример 22: Способ согласно примеру 18, согласно которому максимальная толщина, задаваемая обтекаемой поверхностью, расположена между передней кромкой обтекаемой поверхности и средней точкой обтекаемой поверхности.