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原文传递垂直稳定器和舵的主动流控制

专利名称：	垂直稳定器和舵的主动流控制
摘要：	本申请涉及垂直稳定器和舵的主动流控制。本文描述的系统和方法提供对飞行器的垂直控制表面上的流的控制以增强由表面产生的力。根据本文提供的公开的一个方面，飞行器的垂直控制表面接合主动流控制致动器，所述致动器与环境空气流相互作用以改变空气流的一个或多个特征。致动器控制系统检测流控制事件，并且作为响应而启动主动流控制致动器来改变空气流。根据其他方面，流控制事件与空气流的分离相关，通过启动适当的主动流控制致动器，增大由飞行器的垂直控制表面产生的力来矫正空气流的分离。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	波音公司
发明人：	E·A·沃伦;M·I·戈德哈默尔
专利状态：	有效
申请日期：	2011-10-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910588804.0
公开号：	CN110282118A
代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：	张凯
分类号：	B64C23/00(2006.01);B;B64;B64C;B64C23
申请人地址：	美国伊利诺伊州
主权项：	1.一种控制飞行器的垂直控制表面上的空气流的主动流控制系统，其包括：垂直控制表面，所述垂直控制表面包括垂直稳定器、舵以及所述垂直稳定器的后缘与所述舵的前缘之间的舵铰链线；至少一个主动流控制致动器，所述至少一个主动流控制致动器被定位成在所述舵内、靠近所述舵铰链线并与所述舵铰链线平行，并且被定位在所述垂直稳定器内、靠近所述垂直稳定器的前缘并与所述垂直稳定器的所述前缘平行，每个主动流控制致动器接合所述垂直控制表面并且当被启动时能够运行以提供改变所述垂直控制表面上的空气流的流特征的致动空气流；以及通信地连接至所述至少一个主动流控制致动器的致动器控制系统，所述致动器控制系统能够运行以检测指示流分离的流控制事件、动态地限定对应于所述流控制事件的主动流控制致动器的子集，并且启动所述主动流控制致动器的子集以改变所述空气流的流特征，从而防止流分离，其中所述至少一个主动流控制致动器包括定位在所述垂直控制表面的多个区域内的多个主动流控制致动器，并且其中所述致动器控制系统能够进一步运行以根据区域从属关系启动所述多个主动流控制致动器。 2.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个主动流控制致动器包括合成射流致动器、扫射流致动器、挡板或者主动涡流产生器。 3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个区域被从所述垂直控制表面邻接飞行器机身的根部顺序地垂直地排列至所述垂直控制表面的与所述根部相反的顶部。 4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个区域包括所述多个主动流控制致动器的主动流控制致动器的任何子集，其中所述致动器控制系统能够进一步运行以根据所述流控制事件识别用于启动的主动流控制致动器的所述子集，并且其中致动所述至少一个主动流控制致动器包括致动主动流控制致动器的所述子集。 5.如权利要求1所述的系统，其中所述流控制事件包括对所述多个区域中的一个区域内的流分离指示，其中所述致动器控制系统能够运行以检测所述流控制事件包括所述致动器控制系统被设置以检测所述区域内的流分离指示，并且其中所述致动器控制系统能够运行以启动所述至少一个主动流控制致动器包括所述致动器控制系统被设置以启动所述区域内的所述多个主动流控制致动器中的一个或更多个主动流控制致动器。 6.如权利要求1所述的系统，其中所述流控制事件包括流分离指示，并且其中所述致动器控制系统包括位于所述垂直稳定器或所述舵上的至少一个压力传感器，以便所述至少一个压力传感器能够运行以检测对应于所述垂直稳定器或所述舵的流分离指示。 7.如权利要求1所述的系统，其中所述致动器控制系统包括能够运行以检测舵偏转角度的至少一个舵偏转传感器，并且其中所述流控制事件包括至少一个阈值舵偏转角度。 8.如权利要求1所述的系统，其中所述流控制事件包括到所述飞行器的飞行控制系统的一个或更多个控制输入。 9.如权利要求1所述的系统，其中所述多个主动流控制致动器靠近所述垂直稳定器的所述前缘被基本线性地定位在所述垂直稳定器上或者所述垂直稳定器内。 10.如权利要求1所述的系统，其中所述多个主动流控制致动器靠近所述舵的所述前缘被基本线性地定位在所述垂直稳定器上或者所述垂直稳定器内。 11.如权利要求1所述的系统，其中所述多个主动流控制致动器靠近所述舵的所述前缘被基本线性地定位在所述舵上或者所述舵内。 12.如权利要求1所述的系统，所述多个主动流控制致动器包括第一多个主动流控制致动器和第二多个主动流控制致动器，并且其中所述第一多个主动流控制致动器靠近所述垂直稳定器的所述前缘被基本线性地定位在所述垂直稳定器上或者所述垂直稳定器内，并且所述第二多个主动流控制致动器靠近所述舵的所述前缘基本线性地定位。 13.一种控制飞行器的垂直控制表面上的空气流的方法，所述飞行器的所述垂直控制表面包括垂直稳定器、舵以及所述垂直稳定器的后缘与所述舵的前缘之间的舵铰链线，所述方法包括：检测与所述垂直控制表面相关的指示流分离的流控制事件；响应于检测所述流控制事件，确定用于启动的与所述垂直控制表面相关的多个主动流控制致动器的子集，所述多个主动流控制致动器被定位在舵内、靠近所述舵铰链线并与所述舵铰链线平行，并且被定位在所述垂直稳定器内、靠近所述垂直稳定器的前缘并与所述垂直稳定器的所述前缘平行；确定用于所述子集的一个或更多个主动流控制致动器的降低的动力输入；将所述降低的动力输入提供到所述一个或更多个主动流控制致动器；并且控制器根据所确定的动力水平启动所述子集的所述一个或更多个主动流控制致动器以防止流分离，其中所述一个或更多个主动流控制致动器包括定位在所述垂直控制表面的多个区域内的多个主动流控制致动器，所述多个主动流控制致动器的所述子集对应于与所述流控制事件相关的区域。 14.如权利要求13所述的方法，其中检测所述流控制事件包括：检测大于预定阈值角度的舵偏转角度，检测与表明即将发生的或当前的流分离的空气流相关的压力梯度，检测至所述飞行器的飞行控制系统的控制输入，或者检测流控制飞行参数。 15.如权利要求13所述的方法，其中检测所述流控制事件包括使用多个压力传感器检测与表明即将发生的或当前的流分离的空气流相关的压力梯度，并且其中启动与所述垂直控制表面相关的所述一个或更多个主动流控制致动器包括启动靠近所述舵的前缘的一个或更多个主动流控制致动器。 16.一种用于控制飞行器的垂直控制表面上的空气流的主动流控制系统，其包括：垂直控制表面，其具有多个区域；多个主动流控制致动器，其根据所述多个区域被安装在舵内、靠近舵铰链线并与所述舵铰链线平行，并且被安装在垂直稳定器内、靠近垂直稳定器的前缘并与该前缘平行，每个主动流控制致动器包括压电盘，所述压电盘能够运行以产生致动流，当所述压电盘被启动并且所述致动流从所述主动流控制致动器被排出时，所述致动流改变所述垂直控制表面上的空气流的流特征；以及致动器控制系统，其被通信地连接至所述多个主动流控制致动器，所述致动器控制系统包括：多个传感器，所述多个传感器能够运行以收集与流控制事件相关的数据，以及控制器，所述控制器能够运行以利用所述数据检测指示流分离的所述流控制事件，以响应于所述流控制事件识别对应于控制空气流的区域的所述多个主动流控制致动器的子集，并且启动所述多个主动流控制致动器的所述子集以防止流分离，其中所述多个主动流控制致动器被定位在所述垂直控制表面的多个区域内，并且其中所述致动器控制系统能够进一步运行以根据区域从属关系启动所述多个主动流控制致动器。 17.如权利要求16所述的系统，其中所述多个传感器包括多个压力传感器，其中所述控制器能够运行以利用所述数据来检测所述流控制事件包括所述控制器能够运行以利用压力传感器数据来检测与表明即将到来的或当前的流分离的空气流相关的压力梯度，并且其中所述控制器还能够运行以识别与所述多个主动流控制致动器的所述子集相关的动力输入水平，以便启动所述多个主动流控制致动器的所述子集包括提供所识别的动力输入水平至所述子集的每一个所述主动流控制致动器。
所属类别：	发明专利