飞行器 |
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| 申请号 | CN201580000796.3 | 申请日 | 2015-03-25 | 公开(公告)号 | CN105473441A | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 旋翼机股份公司; | 发明人 | O·比克纳; G·T·迈尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 飞行器 ，所述飞行器具有：推进螺旋桨(18)、 尾翼 (20)以及连接件(22)，借助所述连接件固定所述尾翼(20)。根据本发明设置为，所述连接件(22)具有消音结构(24)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种飞行器，所述飞行器具有： |
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| 说明书全文 | 飞行器技术领域背景技术[0002] 飞行器，例如旋翼飞行器，如由DE 10 2009 040 278 A1和DE 10 2008 044 461 A1公开的那样，会排放噪声，而这是不期望的。因此，试图减少噪声排放。在此，隔音措施应尽可能少地影响旋翼飞行器的飞行性能，并且此外不会导致附加重量或仅仅导致微小的附加重量。已发现，上述目的难以实现。 发明内容[0005] 本发明的任务在于，改进飞行器上的隔音。 [0006] 本发明通过如下类型的飞行器来解决上述问题，其中，连接件具有消音结构。此外，本发明通过在旋翼飞行器的龙骨管上使用消音器来解决上述问题。 [0007] 根据本发明的飞行器的优点在于，能够利用简单的方法来减小声音污染，即减小飞行器对周围环境造成的声音影响。也就是说已发现，当飞行器处于地面或者靠近地面时，相当大部分的噪声污染由飞行器排放的噪声引起。原因在于，在此种情况下，旋翼飞行器和人之间的距离比当旋翼飞行器处于一定飞行高度时小。此外发现，相当大部分的噪声由于由推进螺旋桨引起的转子叶片尖旋涡与连接件的相互作用而引起，然而仍无法详细地理解噪声构成的机理。因此，通过本发明来减小所引起的噪声。 [0008] 出人意料地表明，推进螺旋桨的改变对于飞行器、特别是旋翼飞行器的噪声传播、特别是在地面上的噪声传播仅仅具有相对小的影响。与之相反，在连接件、例如龙骨管上的消音结构会导致显著地减少声音的排放。上述发现之所以是出人意料的，原因是以前认为无法通过简单的措施来减小在由螺旋桨产生的转子叶片尖旋涡与连接件之间复杂的相互作用引起的噪声。正相反，以前认为，例如在直升飞机中，噪声主要由螺旋桨尖与转子叶片尖旋涡的相互作用引起，所述转子叶片尖旋涡由在转动方向上处于前面的螺旋桨尖产生。然而已经发现，情况并非如此。 [0010] 推进螺旋桨理解为这样一种螺旋桨，该螺旋桨在旋翼飞行器的飞行方向上布置在驾驶舱的后面。当然，该旋翼飞行器可具有一个以上的推进螺旋桨。推进螺旋桨可不布置在驾驶舱正后方，而是例如可侧向地与驾驶舱错开地设置。权威的是，转子叶片尖旋涡会碰到龙骨管上并且在那引起可听到的噪声。 [0011] 推进螺旋桨特别是独立式地布置。下文特别是理解为，推进螺旋桨是暴露的并且特别是不构造成叶轮。 [0012] 将连接件理解成这样一种结构、特别是管件，该结构将飞行器的机身与尾翼连接。允许但并非必要的是，该连接件由与旋翼飞行器的机身不同的材料构成。 [0013] 特别地是，将龙骨管理解成这样一种管件，该管件沿着假想的龙骨线延伸。特别地，该龙骨管安装在机身的下方区域中。允许并且是一个优选的实施形式的是，该龙骨管具有椭圆的、特别是圆形的横截面，但这并非是必须的。例如该横截面也可以是多边形的。此外可能的是，该横截面沿着龙骨管的纵向延伸改变。 [0015] 允许但并非必须的是，并且是一个实施形式，该连接件至少逐段地是空心的。还可能的是，该连接件由实心材料构成。 [0016] 尽管并非是必须的但优选的是，该连接件由金属构成或者包括金属。已知的飞行器、特别是旋翼飞行器通常包括由金属构成的连接件(在旋翼飞行器的情况中包括由金属构成的龙骨管)，因为金属具有高强度并且能容易地确定老化损坏。 [0017] 但是替代地或附加地，连接件也可以至少部分地由非金属材料构成。例如该连接件可以具有由纤维强化塑料、例如玻璃纤维强化塑料和/或碳纤维强化塑料构成的支承的、优选的呈管状的结构。当(例如根据优选的实施形式设置的那样)机身同样具有由纤维强化塑料构成的外壳时，这则是尤其有利的。 [0018] 允许但并非必须的是，连接件至少逐段地具有蛋圆形的和/或椭圆形的和/或圆形的横截面。圆形的横截面通常是有利的，因为此种龙骨管易于制造。 [0019] 将连接件、特别是龙骨管具有消音结构这一特征特别是理解成，将连接件构造成使得该连接件与具有圆形横截面的连接件相比在推进螺旋桨的旋转频率是每分钟2000转的情况中、在5米的距离中比不具有消音结构的连接件降低了至少5dB(a)的声音排放。 [0020] 若消音结构并不构造成与连接件连接的单独构件，则特别地仅仅将如下区域作为消音结构，该区域的宽度至少是连接件宽度(在龙骨管的情形中则是龙骨管的宽度)的1.5倍、优选地至少是2倍。消音结构的宽度和连接件的宽度、特别是龙骨管宽度分别通过在水平面上的垂直投影来确定。 [0022] 根据一优选的实施形式，飞行器是旋翼飞行器。连接件则优选地是龙骨管。 [0023] 根据一优选的实施形式，消音结构至少也布置在推进螺旋桨下方。出人意料的是，它也并且在很大程度上在推进螺旋桨下方会在转子叶片尖旋涡和龙骨管之间产生相互作用。已预期的是，该转子叶片尖旋涡被由推进螺旋桨产生的气流朝向旋翼飞行器的尾部带走，从而该转子叶片尖旋涡进一步朝向尾部撞击到龙骨管上。然而，同样并且刚好在推进螺旋桨下方会产生相当大的噪声。可以通过消音机构来减小在该区域中的噪声产生。 [0024] 优选地，消音结构至少也、但优选仅仅沿着飞行器的纵向轴线构成在消音器区域中，其中，消音器区域由连接件的下述点构成，从而对于所述点适用的是，相应的点与推进螺旋桨旋转轴线和螺旋桨平面(推进螺旋桨在该螺旋桨平面中转动)的交点的连接线处于-10°至30°的角度区间中。负的角度在此表示该角度朝向驾驶舱取向。已表明以这样的方式能实现在一方面飞行器附加的重量和另一方面可实现的声音排放减小之间的较佳折衷。 [0025] 如果飞行器是旋翼飞行器，则消音结构优选地至少也、但优选仅仅沿着旋翼飞行器的纵向轴线构造在消音器区域中，其中，消音器区域由龙骨管的所有下述龙骨管点构成，对于所述龙骨管点适用的是，相应龙骨管点与推进螺旋桨的旋转轴线和螺旋桨平面(推进螺旋桨在该螺旋桨平面中转动)的交点的连接线处于-10°至30°的角度区间中。负的角度表示该角度朝向驾驶舱取向。已表明以这样的方式能实现在一方面旋翼飞行器附加的重量和另一方面可实现的声音排放减小之间的较佳折衷。 [0026] 优选地是，消音结构关于旋翼飞行器竖直的纵向平面不对称。该竖直的纵向平面严格竖直地延伸并且延伸通过龙骨管的几何重心。优选地是，消音结构关于空气在横向于纵向轴线的水平方向上的流入流线型地构造。因此，该消音结构给由推进螺旋桨引起的风流提供特别小的阻力。优选地，消音结构在入流侧的端部上的曲率比在出流侧的端部上的曲率小。 [0027] 允许并且是一个优选实施形式的是，消音结构至少也由尾翼和机身之间的连接件、特别是龙骨管的横截面构成。 [0028] 根据一个优选的实施形式，消音结构关于空气例如以30km/h的流速在推进螺旋桨的周向上的流入(或迎流)关于消音结构在流动方向上最前面的点具有最高0.25、特别地最高0.20的空气阻力系数CW。将周向上的流入理解成，在一螺旋桨平面中(推进螺旋桨在该螺旋桨平面中转动)或者在一与该螺旋桨平面平行的平面中的流入。下面将参照图5来描述对流入方向的确定。通过小的空气阻力系数使得推进螺旋桨的空气涡旋和连接件之间仅仅具有很小的相互作用，这会减小噪声排放。 [0029] 特别优选地是，消音结构关于空气沿着螺旋桨平面在水平方向上例如以30km/h流速的流入具有最高0.25、特别地最高是0.20的空气阻力系数。通过这样的方式，即消音结构流入有在所给出的方向上的层流，并且在此求取该气流施加到消音结构上的力，测量空气阻力系数。根据以下公式来计算该空气阻力系数： 其中，FW是阻力，ρ是空气密度，v是空气的速度(在本发明的情况中则是30km/h)，A是消音结构的端面(或者迎风面积)。以此方式，由于涡旋产生的速度波动导致在龙骨管上产生很小的力并导致很小的声音。 [0030] 如果飞行器是旋翼飞行器，则消音结构优选地构造在机身和尾翼之间的连接件上。特别地，在连接件是龙骨管或两个固定横梁的情况下，该连接件构造成使得空气阻力系数关于空气在推进螺旋桨的周向上的流入最高是0.25、特别地最高是0.20。 [0031] 特别适宜的是，消音结构具有宽度B，所述宽度垂直于旋翼飞行器的纵向轴线测得，其中，该宽度是至少10cm。适宜的是，该宽度B小于50cm。该宽度特别是在如下方向上测得，该方向垂直于消音结构和推进螺旋桨的推进螺旋桨旋转轴线之间的最短连接线延伸。 [0032] 优选地，消音结构此外具有沿着旋翼飞行器的纵向轴线L的长度T，其中，该长度T优选地大于20cm。此外，适宜的是，该长度T小于80cm。 [0033] 根据一个优选的实施形式，宽度比高度的比值大于2，特别是大于4。该高度垂直于宽度和长度延伸。 [0034] 优选地，该消音结构包括吸音材料。该吸音材料可以是无纺布、矿物毛织物和/或金属毛织物。特别适宜的是，该消音结构包括空心体，该空心体具有多个开口。在此，该吸音材料优选地布置在空心体中。将空心体理解成这样一种本体，该本体构造成使得无纺布可以在该本体中布置成在旋翼飞行器飞行期间不会从该本体中掉出。 [0035] 替代地或附加地，该消音结构可以具有多个开口。 [0036] 特别适宜的是，消音结构构造在龙骨管上，其中，龙骨管具有多个开口和/或含有吸音材料。在此种情况中，尽管制造此种消音结构成本较高，但会省去其他的部件。特别地，将吸音材料理解成含有纤维的材料，例如玻璃棉或石棉。 [0037] 优选地，将消音结构构造成被动式消音器。换言之，尽管不是必须的但可能的是并且优选的是，消音结构由与龙骨管分开的构件构成。消音器可以可拆地或不可拆地与龙骨管连接。可能的是，该连接材料锁合地、摩擦锁合地或形状锁合地构成。 [0039] 下面将参照附图对本发明进行更详细地解释。附图中： [0040] 图1是根据本发明的旋翼飞行器的立体图； [0041] 图2是根据图1的旋翼飞行器的侧视图； [0042] 图3是呈消音器形式的根据本发明的消音结构的详细视图，以及 [0043] 图4是剖过根据图3的消音器的剖视图；以及 [0044] 图5示意地示出消音结构上的流入条件。 具体实施方式[0045] 图1示出了飞行器10、在此呈旋翼飞行器10的形式，该飞行器具有旋翼12、机身14、起落架16以及推进螺旋桨18。此外，该旋翼飞行器10具有尾翼20，该尾翼借助连接件22(在本发明的情形下呈龙骨管22的形式)与机身14连接。 [0046] 推进螺旋桨18在运行时关于从尾翼20朝向机身14的观察方向沿顺时针方向转动，如箭头P所示。推进螺旋桨18的转动产生如下气流，该气流以一次近似的方式螺旋形地运动远离推进螺旋桨18，例如通过示意地示出的速度箭头v所示的那样。龙骨管22具有消音结构24，该消音结构在本发明的情况中构造成消音器。 [0047] 图2以侧视图示出旋翼飞行器10。图中示出螺旋桨平面E，螺旋桨18在所述螺旋桨平面中转动。该螺旋桨平面E垂直于纸面。可以看出，消音器24布置在推进螺旋桨18下方。在本发明的情况中，螺旋桨平面E与消音器24相交。 [0048] 消音器24位于消音器区域26中。该消音器区域26通过龙骨管22的这些点来定义，所述龙骨管的点与螺旋桨旋转轴线D同螺旋桨平面E的交点S的连接线a相对于垂线V以角度α延伸，其中，角度α处于I＝[-10°，.....30°]的角度区间中。特别地，消音结构26不超过地构造在尾翼20中。 [0049] 图3以详细视图示出消音器24。该消音器24具有宽度B，垂直于旋翼飞行器10的纵向轴线L测得所述宽度。该宽度B处于10cm和50cm之间的范围内。沿着纵向轴线L测得的长度T优选地处于30和80cm的范围内。 [0050] 可以看出，消音器24具有多个开口28.1、28.2...。在本发明的情况中，这些开口是蛋圆形的，但也可以构造成至少部分地长形的和/或狭缝状的和/或至少部分圆形，或者具有其他形状。 [0051] 图4示出关于垂直于龙骨管22的局部纵向轴线延伸的平面剖过该消音器24的横截面。可以看出，消音器24包括空心体30，也就是具有外罩的物体，该外罩限定内部空间32。该内部空间32填充有吸音材料34、在本发明的情况中填充有石棉。声音穿过开口28(不带有数字后缀的附图标记分别指代所有的相应物体)到达内部空间32中并撞到吸音材料上，从而被吸收。 [0052] 此外，图4示出消音器24这样包围龙骨管22以使得该龙骨管22关于由推进螺旋桨18(参见图2)产生的气流36处于背风处。该气流至少很大程度上撞击到消音器24上。消音结构24、在本发明的情况中也就是消音器24具有一外部轮廓，该外部轮廓构造成使得消音器 24关于气流36的流入产生最高0.25的空气阻力系数CW，所述气流在水平方向上并且沿着螺旋桨平面E(参见图2)流入消音器24。沿着螺旋桨平面的流入是指或者在螺旋桨平面E中延伸或者在平行于该螺旋桨平面的平面中延伸的空气流动。 [0053] 为了实现小的空气阻力系数，将消音器24构造成流线型的。该消音器在流入侧的端部38上具有比在流出侧的端部40上小的曲率。 [0054] 替代旋翼飞行器，本发明也可在固定翼飞行器中实施，该固定翼飞行器代替旋翼12具有机翼。这些机翼例如固定在机身上并且布置在推进螺旋桨18之前。 [0055] 图5示出剖过消音结构24的横截面。图中示出在推进螺旋桨的周向U上的空气流入。部分示出的圆K具有在推进螺旋桨的旋转轴线D上的中点。该圆K具有一半径，将该半径选择为使得在螺旋桨平面E(参见图1)中穿过推进螺旋桨旋转轴线D的假想线L正好在点T处与圆K相交，该假想线L在由推进螺旋桨供应空气的一侧在点T处与消音结构24相切。关于在如此确定的周向U上的气流，空气阻力系数最高是0.25。较小的空气阻力系数是有利的。 [0056] 附图标号列表： [0057] 10 旋翼飞行器 [0058] 12 旋翼 [0059] 14 机身 [0060] 16 航道 [0061] 18 推进螺旋桨 [0062] 20 尾翼 [0063] 22 龙骨管 [0064] 24 消音结构 [0065] 26 消音器区域 [0066] 28 开口 [0067] 30 空心体 [0068] 32 内部空间 [0069] 34 吸音材料 [0070] 36 气流 [0071] 38 流入侧的端部 [0072] 40 流出侧的端部 [0073] α 角度 [0074] a 连接线 [0075] B 宽度 [0076] D 推进螺旋桨的旋转轴线 [0077] E 螺旋桨平面 [0078] I 角度区间 [0079] P 箭头 [0080] S 交点 [0081] T 长度 [0082] V 垂线 |
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