飞行器油箱进气装置和飞行器的制作方法

1.本发明属于飞行器气动外形设计领域，涉及飞行器通气油箱进气口设计，并且更具体地涉及一种飞行器油箱进气装置。另外，本发明还涉及包括这种飞行器油箱进气装置的飞行器。


背景技术：

2.诸如飞机之类的飞行器的油箱的通气系统通过naca进气口(以下简称为进气口或进气装置)与外界环境连通，从而能够引入外界空气向油箱增压。
3.飞行器通气油箱进气口因为其下游形成近似封闭的空间，使得在一些飞行状态会产生较大的压力波动，从而造成结构振动、阻力增加等问题，还可能会对下游部件的工作带来不利影响。例如对于集成有释压阀的火焰抑制器，会导致释压阀的非预期的频繁开关，从而降低阀的使用寿命。
4.为了避免压力波动的影响，现有飞行器的通气油箱一般避免在进气口下游的火焰抑制器上集成释压阀，然而，这需要在油箱和机翼上额外增加开孔/开口，或者采用结构较复杂的释压阀形式，这可能导致飞行器重量增加，或者使得其结构更复杂。
5.因此，迫切需要优化飞行器油箱进气装置/进气口的结构，以便提供一种改进的飞行器油箱进气装置，该飞行器油箱进气装置能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种飞行器油箱进气装置，该结构能够显著减弱进气口压力波动程度，同时有增压减阻效果，成本低，代价小。
7.根据本发明的一个方面，提出了一种飞行器油箱进气装置，该飞行器油箱进气装置可以用于将飞行器油箱连通到外界环境，并且可以包括：
8.进口，进口可以位于飞行器的机翼的下表面；
9.出口，出口可以位于飞行器油箱的内部；
10.进气通道，进气通道流体连通在进口与出口之间；以及
11.气流调节部段，气流调节部段设置在进气通道中，并且包括横截面沿着气流的行进方向变化的部分，以调节经过气流调节部段的气流波动。
12.这样，通过气流调节部段的横截面变化来调节流过进气通道的冲压空气的流量或流速，从而减弱气流波动，进而使得下游部件所受的气流冲击减少。
13.根据本发明的上述方面，较佳地，气流调节部段可以包括第一截面减小部段、第一渐缩段和第二渐缩段，第一渐缩段可以设置在进口与第一截面减小部段之间，并且横截面朝向截面减小部段减少，而第二渐缩段可以设置在出口与第一截面减小部段之间，并且横截面朝向第一截面减小部段减少。
14.通过第一截面减小部段，在进口处的冲压空气压力突然增大的情况下，能够限制通过第一截面减小部段的空气的流量或流速，从而使得第一截面减小部段下游的管道部分
不会受这种空气压力的冲击，或者尽可能减少这种冲击。这种结构允许在进气口下游的火焰抑制器上集成释压阀，并且不会使释压阀的结构不必要地复杂化，从而降低了飞机重量，并且减少了相应的结构件的复杂程度。
15.根据本发明的上述方面，较佳地，第一截面减小部段的横截面积可以是进气通道的除气流调节部段之外的部分的管道横截面积的30％-70％，较佳地为40％-60％，并且更佳地为50％，从而获得更好的增压减阻效果。
16.根据本发明的上述方面，为了进一步获得更好的增压减阻效果，较佳地，气流调节部段还可以包括设置在第一截面减小部段下游的第二截面减小部段、第三渐缩段和第四渐缩段，第三渐缩段可以设置在第二渐缩段与第二截面减小部段之间，并且横截面朝向第二截面减小部段减少，而第四渐缩段可以设置在出口与第二截面减小部段之间，并且横截面朝向第二截面减小部段减少。
17.根据本发明的上述方面，较佳地，气流调节部段可以是可拆卸的独立模块，并且能够紧密配合到进气通道的内表面。这样，可以直接对现有的进气通道进行改装，而无需更换整个进气通道，从而降低了改装或升级成本，并降低了安装复杂性。
18.根据本发明的上述方面，较佳地，气流调节部段可以经由紧固件或者焊接固定到进气通道的内表面。
19.根据本发明的上述方面，较佳地，进气通道可以包括彼此成角度布置的第一管段和第二管段，第一管段设置在第二管段上游，并且气流调节部段设置在第二管段的靠近第一管段的位置处，从而获得更好的增压减阻效果。
20.根据本发明的上述方面，较佳地，气流调节部段设置在火焰抑制器的上游。通过这种设置，避免了流经火焰抑制器的释压阀的气流压力的较大波动，进而避免了释压阀的频繁开关，从而延长了其使用寿命。
21.根据本发明的上述方面，为了获得更好的增压减阻效果，较佳地，气流调节部段的内部表面可以设置有凹入部和/或凸出部。
22.根据本发明的另一方面，提出了一种飞行器，该飞行器可以包括根据以上方面的飞行器油箱进气装置。
23.根据本发明的飞行器油箱进气装置能够显著减弱进气口压力波动程度，同时有增压减阻效果，成本低，代价小。
24.由此，通过本发明的飞行器油箱进气装置能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的目的。
附图说明
25.为了进一步清楚地描述根据本发明的飞行器油箱进气装置，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：
26.图1是根据本发明的第一非限制性实施例的飞行器油箱进气装置的示意性立体图；
27.图2是图1所示的飞行器油箱进气装置的示意性剖视图；
28.图3是根据本发明的第二非限制性实施例的飞行器油箱进气装置的示意性立体图；
29.图4是根据本发明的第三非限制性实施例的飞行器油箱进气装置的示意性剖视图；以及
30.图5是现有技术的飞行器油箱进气装置与根据本发明的飞行器油箱进气装置的压力波动程度对比的示意图。
31.上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。
32.图中的附图标记在附图和实施例中的列表：
33.100-飞行器油箱进气装置，包括：
34.10-进口；
35.11-第一端；
36.12-第二端；
37.20-出口；
38.30-进气通道，包括：
39.31-第一管段；
40.32-第二管段；
41.40-气流调节部段，包括：
42.41-第一截面减小部段；
43.42-第一渐缩段；
44.43-第二渐缩段；
45.44-第二截面减小部段；
46.45-第三渐缩段；
47.46-第四渐缩段；
48.47一凸出部。
具体实施方式
49.应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中描述的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。
50.诸如飞机之类的飞行器的油箱的通气系统通过进气口或进气装置与外界环境连通，可引入外界空气向油箱增压。例如，通气系统通过进气通道将将飞行器油箱连通到外界环境。
51.这样，可以引入外界空气向油箱增压。通常在飞行过程中随着飞机油箱内的燃油消耗，外界大气沿着进气通道的路径进入通气油箱，从而保持油箱内的压力在一定范围内。
52.图1是根据本发明的第一非限制性实施例的飞行器油箱进气装置100的示意性立体图；而图2是图1所示的飞行器油箱进气装置100的示意性剖视图。
53.如图所示并且作为非限制性实施例，飞行器油箱进气装置100可以包括进口10、出口20和流体连通(例如气流连通)在进口10与出口20之间的进气通道30。
54.进口10可以位于飞行器的机翼上，例如定位在机翼的下表面。该进口10可以是具有大致三角形形状的开口，在第一端11处渐缩，而在相对的第二端12处开口增大并且连接
到进气通道30。
55.出口20可以位于飞行器油箱的内部，即开通到飞行器油箱的内部，使得飞行器油箱经由进气通道30以及进口10和出口20气流连通到外界环境，从而能够引入外界空气向油箱增压。
56.进气通道30可以在进口10和出口20之间延伸，并且可以包括彼此成角度布置的第一管段31和第二管段32，其中第一管段31设置在第二管段32上游。如图1所示，第一管段31是大致锥形的，并且其侧壁形成进口10，而第二管段32是大致方形的，并且在其上端设有开口，即出口20。
57.在附图示出的实施例中，第一管段31和第二管段32大致垂直，即彼此成直角布置，并且在连接部处借助弯曲部分连接在一起，但是在替代实施例中，第一管段31和第二管段32之间可以成45-90度的锐角或者90-135度的钝角。另外，本领域技术人员可以根据具体的结构要求设计第一管段31和第二管段32的形状和它们之间的夹角。
58.根据本发明，在进气通道30中可以设置有气流调节部段40，气流调节部段40可以包括横截面沿着气流的行进方向变化的部分，即，进气通道30的沿着其延伸方向而直径变化的部分，以调节经过气流调节部段40的气流波动。通常，火焰抑制器布置在出口20附近，因此，根据本发明的气流调节部段40通常设置在火焰抑制器的上游。
59.如图所示，气流调节部段40设置在第二管段32的靠近第一管段31的位置处，并且可以包括第一截面减小部段41、第一渐缩段42和第二渐缩段43。
60.作为示例，第一渐缩段42可以设置在进口10与第一截面减小部段41之间，并且横截面朝向截面减小部段41减少，而第二渐缩段43设置在出口20与第一截面减小部段41之间，并且横截面朝向第一截面减小部段41减少。
61.作为较佳实施例，第一截面减小部段41的横截面积是进气通道30的除气流调节部段40之外的部分的管道横截面积的30％-70％，较佳地为40％-60％，并且更佳地为50％。在附图示出的实施例中，第一截面减小部段41的横截面积是进气通道30的50％。
62.如图1和2中示出的，第一截面减小部段41的横截面积首先从上游端(即进口端)平滑地向下游端(即出口端)减小，从而到达第一截面减小部段41，然后，从上游端(即进口端)平滑地向下游端(即出口端)增大，从而在逐渐恢复到进气通道30的正常横截面形状。根据本发明的实施例，这种平滑地减小或增大可以是沿着预定的曲线或者直线进行，在附图示出的实施例中，是沿着预定的曲线平滑地减小或增大，以使气流的波动最小化。
63.图3是根据本发明的第二非限制性实施例的飞行器油箱进气装置100的示意性立体图。
64.图3中示出的实施例与图1和图2中的实施例类似，然而，在图3的实施例中，气流调节部段40还包括设置在第一截面减小部段41下游的第二截面减小部段44、第三渐缩段45和第四渐缩段46。
65.如图所示，第三渐缩段45可以设置在第二渐缩段43与第二截面减小部段44之间，并且横截面朝向第二截面减小部段44减少，而第四渐缩段46设置在出口20与第二截面减小部段44之间，并且横截面朝向第二截面减小部段44减少。
66.虽然在附图示出的实施例中，第三渐缩段45紧接第二渐缩段43布置在其下游，但是在替代实施例中，第三渐缩段45可以与第二渐缩段43间隔开，例如，在第三渐缩段45与第
二渐缩段43之间存在非渐缩的管段。
67.另外，虽然在图3示出的实施例中两个截面减小部段具有相似的结构，并且示出为所减小的截面积大致相同，但是本领域技术人员可以将它们布置成不同的结构，或者具有不同程度的截面减少，并且可以布置更多数量的截面减小部段。
68.根据本发明的非限制性实施例，气流调节部段40可以与进气通道30整体形成，或者可以是可拆卸的独立模块，并且能够紧密配合到进气通道30的内表面。例如，气流调节部段40经由紧固件、粘接或者焊接等连接方式固定到进气通道30的内表面。
69.图4是根据本发明的第三非限制性实施例的飞行器油箱进气装置100的示意性立体图。
70.如图所示并且根据本发明的另一较佳实施例，气流调节部段40的内部表面可以设置有凹入部和/或凸出部47，从而进一步减弱进气口压力波动程度。
71.图5是现有技术的飞行器油箱进气装置与根据本发明的飞行器油箱进气装置100的压力波动程度对比的示意图。
72.如图5中所示，纵坐标是进气通道30的壁面内外压力差，单位为psi，横坐标为时间，单位为ms。虚线示出的是现有技术的无气流调节部段的进气通道的压力波动情况，而实线示出了根据本发明的飞行器油箱进气装置100的压力波动情况。该对比试验所采用的飞行器油箱进气装置100是图1和2中示出的根据本发明的第一非限制性实施例的飞行器油箱进气装置100，并且其中，第一截面减小部段41的最小面积大约是原进气通道的截面面积的50％。
73.通过计算和分析表明，与现有技术相比，根据本发明的飞行器油箱进气装置100的压力波动程度显著降低。
74.如本文所用的表示方位或取向的术语“上游”和“下游”以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一截面减小部段”可以是“第二截面减小部段”，并且“第一管段”可以替代地是指“第二管段”。
75.综上所述，根据本发明的实施例的飞行器油箱进气装置100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。
76.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的飞行器油箱进气装置进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

技术特征：
1.一种飞行器油箱进气装置(100)，所述飞行器油箱进气装置用于将飞行器油箱连通到外界环境，并且包括：进口(10)，所述进口位于飞行器的机翼的下表面；出口(20)，所述出口位于所述飞行器油箱的内部；进气通道(30)，所述进气通道流体连通在所述进口(10)与所述出口(20)之间；以及气流调节部段(40)，所述气流调节部段设置在所述进气通道(30)中，并且包括横截面沿着气流的行进方向变化的部分，以调节经过所述气流调节部段(40)的气流波动。2.根据权利要求1所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)包括第一截面减小部段(41)、第一渐缩段(42)和第二渐缩段(43)，所述第一渐缩段(42)设置在所述进口(10)与所述第一截面减小部段(41)之间，并且横截面朝向所述截面减小部段(41)减少，而所述第二渐缩段(43)设置在所述出口(20)与所述第一截面减小部段(41)之间，并且横截面朝向所述第一截面减小部段(41)减少。3.根据权利要求2所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述第一截面减小部段(41)的横截面积是所述进气通道(30)的除所述气流调节部段(40)之外的部分的管道横截面积的30％-70％。4.根据权利要求2所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)还包括设置在所述第一截面减小部段(41)下游的第二截面减小部段(44)、第三渐缩段(45)和第四渐缩段(46)，所述第三渐缩段(45)设置在所述第二渐缩段(43)与所述第二截面减小部段(44)之间，并且横截面朝向所述第二截面减小部段(44)减少，而所述第四渐缩段(46)设置在所述出口(20)与所述第二截面减小部段(44)之间，并且横截面朝向所述第二截面减小部段(44)减少。5.根据权利要求1-4中任一项所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)是可拆卸的独立模块，并且能够紧密配合到所述进气通道(30)的内表面。6.根据权利要求5所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)经由紧固件或者焊接固定到所述进气通道(30)的内表面。7.根据权利要求1-4中任一项所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述进气通道(30)包括彼此成角度布置的第一管段(31)和第二管段(32)，所述第一管段(31)设置在所述第二管段(32)上游，并且所述气流调节部段(40)设置在第二管段(32)的靠近所述第一管段(31)的位置处。8.根据权利要求7所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)设置在火焰抑制器的上游。9.根据权利要求1-4中任一项所述的飞行器油箱进气装置(100)，其特征在于，所述气流调节部段(40)的内部表面设置有凹入部和/或凸出部(47)。10.一种包括根据权利要求1-9中任一项所述的飞行器油箱进气装置(100)的飞行器。

技术总结
本发明涉及一种飞行器油箱进气装置，该飞行器油箱进气装置用于将飞行器油箱连通到外界环境，并且包括：进口，进口位于飞行器的机翼的下表面；出口，出口位于飞行器油箱的内部；进气通道，进气通道连通在进口与出口之间；以及气流调节部段，气流调节部段设置在进气通道中，并且包括横截面沿着气流的行进方向变化的部分，以调节经过气流调节部段的气流波动。这样，通过气流调节部段的横截面变化来调节流过进气通道的冲压空气的流量或流速，从而减弱气流波动，进而使得下游部件所受的气流冲击减少。另外，本发明还涉及包括这种飞行器油箱进气装置的飞行器。气装置的飞行器。气装置的飞行器。


技术研发人员：王磊 周诗睿 蔡北京 陈勇 刘凯礼 王美黎
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/5/16