具有減少的旋渦脫落的交通工具的外部組件的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開總體涉及附連到流線型交通工具的外部組件或附屬物，并且更具體地涉及為減少旋渦的脫落以及相關振動和噪音而改良的交通工具組件，其中旋渦的脫落在經(jīng)受氣流時產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0002]遭遇流體流動的物體會引起旋渦誘發(fā)的振動。更具體地，空氣或水以足夠的速度流動經(jīng)過圓柱形的、接近圓柱形的或大體上鈍頭體的物體時可在物體的下游產(chǎn)生旋渦。該旋渦會定期地從物體的兩側(cè)分離一稱為“旋渦脫落(vortex shedding)”現(xiàn)象。因為旋渦在其核心具有降低的壓力，所以在旋渦脫落期間產(chǎn)生指向旋渦位置的力。這些力可以使物體自身擺動，這對柔性天線是常見的，或這些力可以使物體將擺動的載荷施加到交通工具的其他部件，這對交通工具的蒙皮和窗戶是常見的。如果旋渦脫落的頻率匹配物體的共振頻率，那么物體會以諧波振蕩共振。此外，與旋渦有關的壓力波會引起在機艙內(nèi)可以觀測到的有害的噪音。
[0003]在航空領域，飛行器的某些零件諸如探針、天線和進氣口會被布置在機艙的外面，并且因此被暴露在快速氣流中。風擋雨刷(windshield wiper)配件例如可以包括雨刷臂，其被定位為將雨刷片與風擋的外部接合(engage)。雨刷臂可以包括臂部分，其被布置在機艙的外側(cè)，并且由此在行進期間經(jīng)受飛行器的前緣(nose)周圍產(chǎn)生的氣流。在一些飛行器上并且在某些空速下，在機艙內(nèi)可以觀測到噪音，這噪音好像是從雨刷臂的附近發(fā)出來的，因此，可以將噪音歸因于來自這些臂的旋渦脫落。在一些實例中，噪音可以通過同一雨刷臂的重新安裝或置換新的雨刷臂而被減弱，然而，可靠的解決方案至今還未被提出。拆卸雨刷的測試飛行顯示了噪音被消除，這確認了雨刷在造成噪音中的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，組件被布置在交通工具的外側(cè)并且被定位以在交通工具行進時直接接合氣流。該組件包括臂，該臂耦接到交通工具并且具有臂的外部表面，所述臂沿臂軸線延伸并且限定臂長度。卷邊(bead)從臂的外部表面向外延伸并且限定卷邊的外部表面，卷邊被配置為接合氣流的邊界層。
[0005]根據(jù)本發(fā)明公開的另一方面，提供了減少由氣流通過具有布置在交通工具的外側(cè)上的臂的組件產(chǎn)生的旋渦脫落的方法。該方法包括沿臂的外部表面定位卷邊；卷邊限定從臂的外部表面向外延伸的卷邊的外部表面；以及使用卷邊的適當尺寸來接合氣流的邊界層。
[0006]根據(jù)本發(fā)明公開的又一方面，雨刷臂被布置在飛行器的外面，并且被定位以飛行器行進時直接接合氣流。雨刷臂包括臂部分，該臂部分耦接到飛行器并且具有臂的外部表面，臂部分沿著臂的軸線延伸并且限定臂長度。卷邊從臂的外部表面向外延伸并且限定具有弧形輪廓的卷邊的外部表面，卷邊具足夠的尺寸以接合氣流的邊界層。雨刷片被耦接到臂部分。
[0007]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，卷邊基本平行于臂的軸線延伸并且限定卷邊長度，卷邊長度至少大約為臂長度的50%。
[0008]在公開的另一方面，該公開可以與任意方面結(jié)合，卷邊具有高度，臂具有寬度，并且卷邊的高度與臂的寬度的比大約為1%到5%。
[0009]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，卷邊可以沿著卷邊的軸線延伸，并且其中卷邊的外部表面的遠端半部(half)被放置為距卷邊的軸線半徑距離。
[0010]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，該半徑距離可以約為0.025英寸。
[0011]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，臂的外部表面可以包括朝著交通工具的外側(cè)取向的內(nèi)向部分(inward port1n)，和遠離(away)交通工具的外側(cè)取向的外向部分(outward port1n)，并且卷邊可以被放置在臂的外部表面的內(nèi)向部分。
[0012]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，第二卷邊可以從臂的外部表面的外向部分向外延伸并且限定第二卷邊的外部表面。
[0013]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，卷邊可以限定第一端和第二端，并且卷邊的外部表面可以從第一端連續(xù)地延伸到第二端。
[0014]在公開的另一方面，該公開可以與任何這些方面結(jié)合，卷邊可以與臂一體成形。
[0015]本發(fā)明可以涉及組件，該組件布置在交通工具的外側(cè)上并且被定位以在交通工具行進時直接接合氣流，該組件可以包括臂，該臂耦接到交通工具并且具有臂的外部表面，臂沿臂的軸線延伸并且限定臂長度；卷邊從臂的外部表面向外延伸，并且限定卷邊的外部表面，卷邊被配置為接合氣流的邊界層。卷邊可基本平行于臂的軸線延伸并且限定卷邊的長度，卷邊的長度至少大約為臂的長度的50%。卷邊可以具有高度，臂具有寬度，并且卷邊的高度與臂的寬度的比大約為1%到5%。卷邊可以沿著卷邊的軸線延伸，并且其中卷邊的表面的遠端半部被放置為距卷邊的軸線半徑距離。這些特征均可增強卷邊的性能和可靠性。半徑距離可以大約為0.025英寸，用于改進操作。臂的外部表面可以包括朝著飛行器的外側(cè)取向的內(nèi)向部分，和遠離飛行器的外側(cè)取向的外向部分，并且其中卷邊被放置在臂的外部表面的內(nèi)向部分中。該組件還包括第二卷邊，該第二卷邊從臂的外部表面的外向部分向外延伸并且限定第二卷邊的外部表面，第二卷邊的外部表面被配置為接合氣流的邊界層。組件可以包括卷邊，卷邊限定第一端和第二端，并且其中卷邊的外部表面從第一端連續(xù)地延伸到第二端。卷邊可以與臂一體成形。
[0016]本發(fā)明可以涉及減少由氣流通過具有配置在交通工具的外側(cè)上的臂的組件產(chǎn)生的旋渦脫落的方法，其可以包括沿臂的外部表面定位卷邊，卷邊限定卷邊的外部表面從臂的外部表面向外延伸；以及使用卷邊的適當尺寸來接合氣流的邊界層。臂的外部表面可以包括朝著交通工具的外側(cè)取向的內(nèi)向部分和遠離交通工具的外側(cè)取向的外向部分，該方法進一步包括將卷邊放置在臂的外部表面的內(nèi)向部分。該方法還可以包括沿臂的外部表面定位第二卷邊，第二卷邊限定第二卷邊的外部表面，第二卷邊的外部表面從臂的外部表面的外向部分向外延伸，并且具有第二卷邊的適當尺寸以接合氣流的邊界層。卷邊可以與臂一體成形。該方法還包括獨立于臂形成卷邊；并且將卷邊結(jié)合(bonding)到臂上。
[0017]本發(fā)明可以涉及布置在飛行器的外面的雨刷臂，并且雨刷臂被定位以在飛行器行進時直接接合氣流。雨刷臂可以包括臂部分，該臂部分耦接到飛行器并且具有臂的外部表面，臂部分沿臂的軸線延伸并且限定臂的長度；卷邊從臂的外部表面向外延伸并且限定具有弧形輪廓的卷邊的外部表面，卷邊具有足夠的尺寸以接合氣流的邊界層；并且雨刷片被耦接到臂部分。卷邊可以基本上平行于臂的軸線延伸并且限定卷邊的長度，卷邊的長度至少大約為臂的長度的50%。卷邊可以沿著卷邊的軸線延伸，其中卷邊的外部表面的遠端半部被放置為距卷邊的軸線半徑距離，其中半徑距離大約為0.025英寸。臂的外部表面可以包括朝著飛行器的外側(cè)取向的內(nèi)向部分和遠離飛行器的外側(cè)取向的外向部分，并且其中卷邊被放置在臂的外部表面的內(nèi)向部分中。雨刷臂還可以包括第二卷邊，該第二卷邊從臂的外部表面的外向部分向外延伸并且限定具有弧形輪廓的第二卷邊的外部表面，第二卷邊具有足夠的尺寸以接合氣流的邊界層。卷邊可以與臂部分一體形成。
[0018]已經(jīng)論述的特征、功能和優(yōu)點可以在本公開的不同實施例中單獨實現(xiàn)，或者在其他實施例中結(jié)合，其進一步的細節(jié)可以參見以下【具體實施方式】和附圖。
【附圖說明】
[0019]圖1是包括以風檔雨刷臂的形式的外部組件的飛行器的正視圖。
[0020]圖2是圖1的風檔雨刷臂的透視圖。
[0021]圖3是在圖1和2中示出的雨刷臂的下部的放大的透視圖，其示出用于降低由雨刷臂產(chǎn)生的噪音的卷邊。
[0022]圖4是圖3的雨刷臂的下部的截面?zhèn)纫晥D，其中示例性氣流被引導越過臂部分。
[0023]圖5是說明在基線雨刷臂、單個卷邊雨刷臂實施例、和雙卷邊雨刷臂實施例的聲音頻率的范圍內(nèi)聲音壓力水平的圖形。
[0024]應當理解，附圖沒有必要按照比例畫出，并且公開的實施例有時以圖示地方式被說明。將進一步意識到下面詳細的說明書在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不打算限定本發(fā)明或本發(fā)明的應用和使用。因此，雖然為了便于解釋，本公開作為某些說明性實施例被描繪和說明，但是將會了解其可以在各種其他類型的實施例中和在各種其他系統(tǒng)和環(huán)境中被實施。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細的說明是執(zhí)行本發(fā)明的目前考慮的最佳方式。本說明書并不以限制性意義而進行，而僅僅是用于說明本發(fā)明的一般原理的目的，這是因為本發(fā)明的范圍由隨附權(quán)利要求最佳地限定。
[0026]為了便于理解附圖的取向，術(shù)語“里面”、“內(nèi)側(cè)”和“內(nèi)部”將指取向自站在飛行器的機艙內(nèi)的人的視角的方向，而術(shù)語“外面”、“外側(cè)”和“外部”將指取向自觀察飛行器的機艙外面的人的視角的方向。
[0027]圖1說明限定內(nèi)部機艙22和前緣23的飛行器20。一列風擋24和側(cè)窗25被提供在前緣23處，并且一對雨刷配件26靠近兩個風擋24被提供，該兩個風擋24位于飛行器20的中心附近。每個雨刷組件26包括雨刷臂28和雨刷片32，雨刷臂28耦接到用于樞軸旋轉(zhuǎn)雨刷組件26的旋轉(zhuǎn)軸30，并且雨刷片32耦接到雨刷臂28，并且被配置為接合風擋的外部(圖2)。
[0028]雨刷臂28在圖2中被更詳細地示出。在說明的實施例中，每個雨刷臂28包括用于耦接到旋轉(zhuǎn)軸30的第一連接端34和配置用于固定雨刷片32的第二連接端36。每個雨刷臂28進一步包括沿著臂軸線40延伸的基本線性的臂部分38和在第一連接端34和第二連接端36之間的弧形過渡部分42。臂部分38可以限定沿臂軸線40所測量的臂長度44(圖3) ο
[0029]參考圖3和圖4充分理解，每個雨刷臂28的臂部分38可以限定具有一般為橢圓形截面形狀的臂的外部表面46。臂的外部表面46進一步可以具有朝著飛行器20的外側(cè)50取向的內(nèi)向部分48，和遠離飛行器20的外側(cè)50取向的外向部分52。
[0030]圖4也圖示說明了從上游端56到下游端58通過臂部分38的氣流54。在圖示說明的實施例中，氣流54產(chǎn)生包括臨近外部表面46的內(nèi)向部分48和外向部分52的邊界層60。邊界層60的上游部分通常符合外部表面46的形狀。當邊界層60穿過臂部分38時，邊界層60通常會失去速度，并且可從層流轉(zhuǎn)變到湍流。最后，邊界層60離開外部表面46，這是在工業(yè)上已知的邊界層分離。這是由于臂的截面46的鈍形形狀導致