減少環境影響的飛行器的製作方法

2023-05-08 11:00:01

專利名稱：減少環境影響的飛行器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種減少環境影響的飛行器。
背景技術：
已知具有螺旋槳的推進系統一一例如具有單個螺旋槳的渦輪螺旋 槳發動機或具有對轉螺旋槳的推進式螺旋槳一一具有比渦輪發動機更 好的能量效率。
然而，目前大部分飛行器由渦輪發動機驅動，因此，渦輪發動機 一方面大量消耗燃料，另一方面，由於它們排汙到大氣中因而是環境 汙染的來源。
因此，關於節約能源和環境汙染，用具有螺旋槳的推進系統而不 用渦輪發動機裝備飛行器將是更有利的。
然而，在運行中，具有螺旋槳的推進系統比渦輪發動機噪音甚至 更大，因而在節約能源和由於排汙而產生的環境汙染方面的優點一一 其得益於用具有螺旋槳的推進系統替代渦輪發動機一一伴隨著增大噪 音汙染的缺點。如此獲得的噪音汙染是難以接受的並且，無論如何， 難以與現在實施的法規並存。
此外，例如通過GB 1 397 068已知多種飛行器，所述飛行器包括:
-至少一個安裝在飛行器後部的渦輪發動機，在飛行器的背部 (dos )之上)以及
-一個機體，其後面部分包括一個水平尾翼和兩個豎直尾翼，兩 個豎直尾翼分別布置在所述水平尾翼的端部，所述後面部分形成用於 由所述渦輪發動機產生的朝向下部的噪音的遮蔽表面。
當然，在這種布置中，所述渦輪發動機的軸線平行於飛行器的縱 向軸線，因此，由所述發動機產生的噪音——如已知，其被朝向發動 機的前部和後部發出——朝向所述飛行器的前部和後部發出，此噪音 的僅僅一部分^皮機體的後面部分的所述遮蔽表面在向下方向上^皮遮 蔽，只要所述水平尾翼置於所述渦輪發動機的發動機罩的出口的後部。由機體的後面部分形成的遮蔽物(masque)的整體效率因此不是最佳 的。

發明內容
本發明的目的在於一種飛行器，其燃料消耗接近具有螺旋槳的可 相比的飛行器的燃料消耗，並且其朝向地面的發出的噪音最多等於同 樣可相比的具有渦輪發動機的飛行器所發出的噪音。
因此，根據本發明，減少環境影響的飛行器，具有一縱向軸線並 且包括
-至少一個安裝在飛行器後部的發動機，在飛行器的背部之上， 其軸線至少基本平行於飛行器的所述縱向軸線；以及
-一個機體，其後面部分包括一個水平尾翼和兩個豎直尾翼，兩 個豎直尾翼分別布置在所述水平尾翼的端部，機體的所述後面部分形 成用於由所述渦輪發動機產生的朝向下部的噪音的屏蔽，
其特徵在於
-所述發動機是包括至少一個螺旋槳的類型的發動機；以及 -所述螺旋槳與形成抗噪音的屏蔽的機體的所述後面部分並排直 立地布置。
實際上，令人驚訝地，申請人注意到，如果在以上所述以及在 GB-1 397 068中所述的類型的飛行器布置中，用一個具有螺旋槳的 推進系統替代渦輪發動機，那麼只要將所述遮蔽表面恰好放置在所述 螺旋槳之下，(而在GB- 1 397 068中，此遮蔽表面正好在渦輪發動 機的出口的後部)，則將獲得所述推進系統的噪音的大大衰減，此衰 減是例如由推進系統發出的噪音——雖然本質上比渦輪發動機的噪 音更大——被機體的所述後面部分非常好地遮蔽，並且因此在所述飛 行器的周'圍環境中的聲強非常小。
這種極好結果的一個原因可能是，螺旋槳的噪音是非常定向的， 靠近螺旋槳的平面感知(percevoir)的噪音最大，而當遠離該平面 時所述噪音急劇減少。同樣，在本發明的一個有利的實施方式中，設 置機體的所述後面部分，以在螺旋槳的平面的兩側遮蔽總的噪音部 分，該噪音部分具有大於由所述發動機發出的最大聲強的預定部分的聲強。例如，被機體的所述後面部分遮蔽的聲強，在所述平面的兩側，
相對於所述最大強度等於至少大約-5dB。
優選地，所述螺旋槳布置在所述發動機的後部並且能夠施加一個 推力在所述飛行器上。因此，螺旋槳位於飛行器的機翼的減小截面的 位置，這為安裝螺旋槳留出了更大的空間。此外，所述螺旋槳因此遠 離乘客艙，這對於乘客的舒適是有益的。
此外，為了儘可能地限制發動機的燃料消耗，優選地，所述螺旋 槳不包括任何周邊整流罩。
此外，有利地，所述發動機包括兩個共軸對轉的螺旋槳。實際上， 在這種情況下，所述螺旋槳的直徑是減小的，這便於所述發動機整合 (integration)在飛行器上。
為了避免在所述螺旋槳和機體的後面部分之間，所有的空氣動力 幹擾和所有的振蕩千擾，尤其是聲音幹擾，有利地，在螺旋槳的端部 和所述後面部分之間的最小距離至少等於所述螺旋槳的直徑的10%。
當然，根據本發明的飛行器可以是單發動機飛行器並且只包括一 個具有螺旋槳的單一發動機，該發動機以上述方式安裝在所述後部。 然而，除了單一發動機之外，還可以包括至少兩個由所述飛行器的機 翼對稱攜帶的渦輪發動機。這種布置在以下方面是有利的，具有螺旋 槳的後部發動機一一極少大量消耗燃料，並且由於本發明的抗噪音遮 蔽物而極少產生噪音一一使得能夠減少渦輪發動機的功率(並且因此 減少噪音和燃料消耗)。
然而，在根據本發明的飛行器的一個優選實施方式中，提供了兩 個具有螺旋槳的發動機，該發動機布置在其平行軸線的兩側。
在這種情況下，為了避免在兩個發動機之間的所有的空氣動力幹
擾和聲音幹擾(並且還為了在維修操作時操作員能夠在螺旋槳之間移 動(circulation))，在螺旋槳的相對端部之間留出了至少60cm
的距離。


附圖將很好地理解如何實現本發明。在這些圖中，同樣的標號表 示相同的元件。圖1、 2和3示意性地示出了根據本發明的飛行器的一個優選實施 方式，分別是側視圖、前視圖和俯視圖。
圖4是圖1 - 3的飛行器的後面部分的更大比例尺的示意性側視圖。
圖5是與圖4相應的示意性俯視圖。
圖6、 7和8示意性地示出了根據本發明的另一個實施方式，分別 是側視圖、前視圖和俯視圖。
具體實施例方式
根據本發明以及在圖1 - 3中示意性地示出的商業飛機1,具有一 縱向軸線X-X以及包括一個機體2，機體2由一個機身3、多個機翼4、 一個水平尾翼5和兩個豎直尾翼6構成。機翼4不攜帶任何一個發動 機，豎直尾翼6布置在水平尾翼5的端部。
在飛機l的後部安裝有兩個具有螺旋槳的發動機7，具有螺旋槳 的發動機7布置所述飛機的背部上，發動機7的軸線L-L平行於縱向 軸線X-X。發動機7由支架8支撐(還見於圖4和5)並且並排放置。 從後側，每一個發動機7都包括兩個非流線型的直徑為D的對轉推進 式螺旋槳9、 10。 一方面兩個螺旋槳9，以及另一方面兩個螺旋槳10， 彼此相對布置並且在它們之間留出至少等於60cm的間隔。此外，在螺 旋槳9、 10的端部和所述機體2之間的最小距離d至少等於所述直徑 D的10% 。
相對於機體2的後面部分2R —其後面部分包括機身3的後部3R、 水平尾翼5和豎直尾翼6 —兩個發動機7的螺旋槳9和10與所述水平 尾翼5並排直立地布置。
在運行中，所述螺旋槳9和10的每一個都產生噪音，噪音的聲強 在靠近螺旋槳的平面處是最大的，而當沿著軸線L-L離開時噪音的聲 強很快地逐漸減少。在目前情況下，兩對螺旋槳9和10圍繞所述軸線 L-L產生總噪音，總噪音的最大聲強是一個基本平坦(plan)的表面 11,該表面11在每一對螺旋槳9和IO之間通過，如圖4和5中所示。 在圖4和5中，還示出了一個由前邊界13和後邊界14限定的噪音區 域12，布置在最大聲強的表面11的兩側，在前邊界13和後邊界14處聲強相對於所述最大聲強為-5dB。
因此，根據本發明，螺旋槳9和IO相對於水平尾翼5和豎直尾翼 6的布置是這樣的靠近所述發動機7，所述噪音區域12位於由所述 水平尾翼5和豎直尾翼6形成的凹槽之內，如從圖5中清楚可見，在 圖5中示出了水平尾翼5上的區域12的跡線(trace) 12t。
因此，由發動機7發出的噪音朝向下部被水平尾翼5遮蔽，而側 向部分地被豎直尾翼6遮蔽。
因此，當起飛和降落的時候，由於由飛機l的發動機7發出的噪 音被水平尾翼5遮蔽並且部分地被豎直尾翼6遮蔽，因此由飛機1的 發動機7發出的噪音朝向地面急劇減少。
根據本發明的並且由圖6 - 8示意性示出的商業飛機21，也具有一 縱向軸線X-X並且包括一個機體22，該機體22由一個機身23、多個 機翼24、 一個水平尾翼25和兩個豎直尾翼26構成。機翼24每一個 都攜帶一個渦輪發動機20，並且豎直尾翼26布置在水平尾翼5的端 部。
在飛機21的後部在中心安裝有具有對轉螺旋槳9和10的單個的 發動機7，發動機7的軸線L-L平行於軸線X-X並且布置在相同的豎 直平面內。
類似於以上參考圖1 - 5所述的，螺旋槳9、 10和尾翼25和26的 布置是這樣的由所述螺旋槳產生的噪音朝向所述飛機21的下部被機 體22的後面部分22R遮蔽，所述尾翼25和26組成後面部分22R的一 部分。
應當注意的是，相對於相同功能的普通雙渦輪發動機飛機，飛機 21由於在後部存在發動機7，因此可以使用較小功率的渦輪發動機20 (並且因此噪音較小)。總體而言，飛機21比這樣的雙渦輪發動機飛 機噪音更小並且消耗的燃料更少。
權利要求
1. 減少環境影響的飛行器(1，21)，具有一縱向軸線(X-X)並且包括-至少一個安裝在飛行器後部的發動機(7)，發動機(7)在飛行器的背部之上，其軸線(L-L)至少基本平行於飛行器的所述縱向軸線(X-X)；-一個機體(2，22)，其後面部分(2R，22R)包括一個水平尾翼(5，25)和兩個豎直尾翼(6，26)，兩個豎直尾翼(6，26)分別布置在所述水平尾翼的端部，機體的所述後面部分形成用於由所述發動機產生的朝向下部的噪音的屏蔽，其特徵在於-所述發動機(7)是包括至少一個螺旋槳(9，10)的類型的發動機；以及-所述螺旋槳(9，10)與形成抗噪音的屏蔽的機體(2，22)的所述後面部分(2R，22R)並排直立地布置。
2. 根據權利要求1的飛行器，其特徵在於，設置機體(2， 22)的 所述後面部分(2R， 22R)，以在螺旋槳的平面的兩側遮蔽總的噪音部 分，該噪音部分具有大於由所述發動機發出的最大強度的預定部分的 聲強。
3. 根據權利要求2的飛行器，其特徵在於，由機體的所述後面部 分(2R， 22R)遮蔽的聲強，在螺旋槳的兩側，相對於所述最大聲強等 於至少大概-5dB。
4. 根據權利要求1 - 3之一的飛行器，其特徵在於，所述螺旋槳(9， 10 )布置在所述發動機(7 )的後部，並且能夠施加一個推力在所述飛 行器上。
5. 根據權利要求1 - 4之一的飛行器，其特徵在於，所述螺旋槳(9， 10)不包括任何一個周邊整流罩。
6. 根據權利要求l-5之一的飛行器，其特徵在於，在螺旋槳(9， 10)的端部和機體的所述後面部分(2R， 22R)之間的最小距離(d) 至少等於所述螺旋槳的直徑(D)的10%。
7. 根據權利要求1 - 6之一的飛行器，其特徵在於，所述發動機(7 )包括兩個共軸對轉的螺旋槳(9， 10)，兩個螺旋槳(9， IO)都與形成抗噪音屏蔽的機體的所述後面部分並排直立地布置。
8. 根據權利要求1-7之一的飛行器，其特徵在於，所述飛行器包 括安裝在飛行器後部的具有螺旋槳的單一發動機(7)，發動機(7) 在飛行器的背部之上，以及至少兩個由所述飛行器(21)的機翼(24) 攜帶的渦輪發動機(20)。
9. 根據權利要求1-7之一的飛行器，其特徵在於，所述飛行器包 括兩個具有螺旋槳的發動機(7 )，具有螺旋槳的發動機(7 )安裝在飛 行器後部並且布置在飛行器後部兩側，發動機的軸線平行，所述發動 機(7)在飛行器的背部之上。
10. 根據權利要求9的飛行器，其特徵在於，在所述發動機(7) 的螺旋槳的端部之間的距離(e)至少等於60cm。
全文摘要
減少環境影響的飛行器。根據本發明，所述飛行器包括至少一個在後部攜帶有至少一個螺旋槳(9，10)的發動機(7)，所述發動機(7)在所述飛行器的背部之上，所述螺旋槳(9，10)與形成抗噪音的屏蔽的機體的所述後面部分(2R)並排直立地布置。
文檔編號B64D27/14GK101300171SQ200680040736
公開日2008年11月5日 申請日期2006年10月23日 優先權日2005年11月3日
發明者C·克羅斯, P·-E·加爾 申請人:法國空中巴士公司