Выхлопная труба (варианты), механизм жесткости для выхлопной трубы и способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, содержащей выхлопную трубу
Изобретение может быть использовано в выхлопных системах для летательных аппаратов или других транспортных средств. Выхлопная труба (118) содержит участок (215) стенки, образующей канал, имеющий впускную часть (202), выполненную с возможностью приема потока выхлопных газов, и выпускную часть (204), выполненную с возможностью выпуска потока выхлопных газов и множество гофров (F). Гофры (F) образованы на выпускной части (204) и содержат первый гофр (206) и второй гофр (208), отстоящий от первого гофра (206). Первый гофр (206) имеет первую вершину (216), первую впадину (220), первую высоту и первую ширину, перпендикулярную первой высоте. Второй гофр (208) имеет вторую вершину (218), вторую впадину (222), вторую высоту и вторую ширину, перпендикулярную второй высоте. Имеется по меньшей мере один, один удерживающий элемент, соединенный с первой впадиной (220) и второй впадиной (222), проходящий параллельно по меньшей мере одной из первой ширины и второй ширины. Удерживающий элемент (400) выполнен с возможностью сдерживания относительного перемещения между первым гофром (206) и вторым гофром (208) и относительного перемещения между первым гофром (206), вторым гофром (208) и по меньшей мере одной из указанных впускной части (202) и выпускной части (204) во время прохождения потока выхлопных газов через трубу (118). Раскрыты летательный аппарат, содержащий выхлопную систему, механизм жесткости для выхлопной трубы, вариант выполнения выхлопной трубы, и способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы. Технический результат заключается в ограничении или в сдерживании перемещения выхлопной системы для обеспечения жесткости выхлопной системы или ее части, для увеличения собственной частоты колебаний выхлопной системы и эффективного смешивания горячего отработанного воздуха и холодного окружающего воздуха. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение в целом относится к системам и способам ограничения перемещения в трубах и, в более общем смысле, к способам и системам для увеличения собственной частоты колебаний трубы.
Выхлопные системы для летательных аппаратов или других транспортных средств могут иметь устройства, которые смешивают горячий отработанный воздух и более холодный окружающий воздух, чтобы ограничивать температуру окружающей конструкции транспортного средства или ограничивать тепловую сигнатуру транспортного средства. Одним из способов достижения более низких температур выхлопных газов является прикрепление смесителя потока к выпускному отверстию выхлопной системы. По меньшей мере некоторые известные смесители потока содержат множество лопастей или «гофров», которые способствуют смешиванию отработанного воздуха и более холодного окружающего воздуха.
Потенциальным недостатком является то, что из-за лопастных или гофрированных конструкций может снижаться жесткость смесителя потока. В результате, если частоты двигателя или ротора совпадают с собственной частотой колебаний смесителя потока, такое совпадение собственных частот колебаний (резонанс) может привести к увеличению прогибов и напряжений, что может ограничить или исключить использование гофрированной конструкции, либо может потребовать использования более толстых, более тяжелых стенок трубы. Кроме того, статические и/или динамические давления на стенки гофров могут вызывать большие прогибы в области гофров и могут влиять на смешивание потока.
Размер трубы и конфигурация выхлопной системы также могут влиять на собственную частоту колебаний. Чтобы попытаться избежать определенных частот без дополнительных функций придания жесткости, по меньшей мере некоторые известные выхлопные системы используют трубы, имеющие относительно небольшие смесители потока. Однако такие смесители с относительно низким расходом могут не обеспечивать оптимального эффективного смешивания горячего отработанного воздуха и более холодного окружающего воздуха. Кроме того, для повышения эффективности смешивания по меньшей мере некоторые выхлопные системы могут использовать несколько небольших смесителей с относительно низким расходом. Однако большое количество смесителей потока может увеличивать затраты на изготовление, затраты на техническое обслуживание и/или вес, связанные с выхлопной системой.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте, описанная в данном документе система включает в себя трубу для направления потока выхлопных газов, причем труба содержит участок стенки, образующей канал, имеющий впускную часть, выполненную с возможностью приема потока выхлопных газов, и выпускную часть, выполненную с возможностью выпуска потока выхлопных газов. На выпускной части образовано множество гофров, и множество гофров включает в себя первый гофр и второй гофр, отстоящий от первого гофра. Первый гофр имеет вершину, впадину первую высоту и первую ширину, обычно перпендикулярную первой высоте, и второй гофр имеет вершину, впадину, вторую высоту и вторую ширину, в целом перпендикулярную второй высоте. По меньшей мере один удерживающий элемент соединен с впадиной первого гофра и впадиной второго гофра и проходит, в целом параллельно по меньшей мере одной из указанных первой ширины и второй ширины, причем удерживающий элемент выполнен с возможностью ограничения относительного перемещения между первым гофром и вторым гофром и относительного перемещения между первым гофром, вторым гофром и по меньшей мере одной из указанных впускной частью и выпускной частью во время прохождения потока выхлопных газов через трубу.
В другом аспекте описано устройство придания жесткости для выхлопной трубы, которое содержит первый ряд гофров и второй ряд гофров, в целом противоположный первому ряду гофров, каждый гофр удлинен вдоль соответствующей оси, и устройство придания жесткости содержит по меньшей мере два связывающих элемента гофра, соединяющих по меньшей мере два гофра из первого ряда гофров по меньшей мере с двумя гофрами из второго ряда гофров. По меньшей мере с двумя гофрами соединена по меньшей мере один удерживающий элемент, проходящий в целом перпендикулярно оси каждого из по меньшей мере двух гофров из первого ряда гофров и по меньшей мере двух гофров из второго ряда гофров, причем удерживающий элемент выполнен с возможностью в целом сдерживать относительное перемещение между по меньшей мере двумя гофрами из первого ряда гофров и по меньшей мере двумя гофрами из второго ряда гофров.
В дополнительном аспекте описан способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, имеющей по меньшей мере одну трубу, причем труба содержит множество гофров. Каждый гофр содержит впадину и удлиненную часть с соответствующей осью и боковую часть, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси, причем длина удлиненной части больше ширины боковой части. Способ включает в себя выбор из множества гофров первого гофра, имеющего первую ось, и выбор из множества гофров второго гофра, имеющего вторую ось, в целом параллельную первой оси. Удерживающий элемент ориентируют так, что проходит в целом перпендикулярно первой и второй осям, и первая часть удерживающего элемента соединена с впадиной первого гофра, а вторая часть удерживающего элемента соединена с впадиной второго гофра, так что удерживающий элемент в целом ограничивает перемещение между первым гофром и вторым гофром.
В одном варианте реализации описан способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, имеющей по меньшей мере одну трубу, труба содержит по меньшей мере один ряд гофров, в котором первая сторона ряда содержит гофры, ориентированные в первом направлении, и вторая сторона ряда содержит гофры, ориентированные во втором направлении, в целом противоположном первому направлению. Каждый гофр образует удлиненную часть, проходящую вдоль соответствующей оси, и боковую часть, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси, причем длина удлиненной части больше ширины боковой части. Способ включает в себя выбор первого гофра и второго гофра из первой стороны ряда гофров, и выбор третьего гофра и четвертого гофра из второй стороны ряда гофров. Первый связывающий элемент гофра соединен с первым гофром и третьим гофром, так что первый связывающий элемент гофра в целом параллелен оси каждого из указанных первого гофра и третьего гофра, а второй связывающий элемент гофра соединен со вторым гофром и четвертым гофром, так что второй связывающий элемент гофра в целом параллелен оси каждого из указанных второго гофра и четвертого гофра. Удерживающий элемент ориентирован в целом перпендикулярно длине по меньшей мере одного из указанных первого связывающего элемента гофра и второго связывающего элемента гофра. Первая часть удерживающего элемента соединена с первым гофром, и вторая часть удерживающего элемента соединена со вторым гофром, так что удерживающий элемент ограничивает перемещение между первым гофром и вторым гофром, причем удерживающий элемент ограничивает перемещение между первым гофром, вторым гофром, третьим гофром и четвертым гофром.
В другом варианте реализации описан летательный аппарат, который содержит вариант реализации трубы, как описано в данном документе.
Признаки, функции и преимущества, которые были обсуждены, могут быть представлены независимо в различных примерах или могут быть объединены в других примерах, дополнительные подробности которых можно увидеть со ссылкой на приведенное ниже описание и чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
После описания, таким образом, в общих чертах примерных аспектов изобретения, различные признаки и сопутствующие преимущества раскрытых концепций будут оценены в полной мере, поскольку они станут более понятными при рассмотрении в сочетании с прилагаемыми чертежами, которые не обязательно выполнены в масштабе, и в которых, подобные ссылочные символы обозначают одинаковые или подобные части на нескольких видах, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид сбоку примерного летательного аппарата, содержащего примерную выхлопную систему;
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе части выхлопной системы, показанной на фиг. 1, иллюстрирующий выхлопную трубу с примерным смесителем потока и показывающий один вариант реализации элемента жесткости или удерживающего элемента по настоящему изобретению;
Фиг. 3А представляет собой увеличенный вид части смесителя потока, показанного на фиг. 2;
Фиг. 3В представляет собой вид в разрезе одного варианта реализации связывающего элемента гофра и удерживающего элемента в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 представляет собой схематический вид альтернативного варианта реализации первого удерживающего элемента и второго удерживающего элемента, прикрепленных к противоположному гофру выхлопной системы;
Фиг. 5А представляет собой вид в перспективе одного варианта реализации удерживающего элемента по настоящему изобретению;
Фиг. 5В представляет собой вид в разрезе удерживающего элемента, показанного на фиг. 5А;
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе альтернативного варианта реализации, показывающий первый удерживающий элемент, прикрепленный к верхнему ряду гофров, и второй удерживающий элемент, прикрепленный к нижнему ряду гофров;
Фиг. 7 представляет собой вид сзади альтернативного варианта реализации, иллюстрирующий выпускное отверстие выхлопной системы, имеющее радиально расположенные гофры и множество удерживающих элементов, соединенных с этими гофрами;
Фиг. 8А представляет собой схематический вид альтернативного варианта реализации, иллюстрирующий выпускное отверстие выхлопной системы, имеющей первый удерживающий элемент, соединенный с двумя парами противоположных гофров, и второй удерживающий элемент, соединенный с другой парой противоположных гофров;
Фиг. 8В представляет собой схематический вид альтернативного варианта реализации, иллюстрирующий выпускное отверстие выхлопной системы, имеющей первый удерживающий элемент, соединенный с двумя парами противоположных гофров, и второй удерживающий элемент, соединенный стремя средними или центральными парами гофров;
Фиг. 9 представляет собой блок-схему примерной технологии производства и технического обслуживания летательных аппаратов; и
Фиг. 10 представляет собой блок-схему примерного летательного аппарата.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примеры настоящего изобретения будут теперь более подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые, но не все примеры изобретения. Фактически, различные примерные аспекты раскрытия могут быть воплощены во многих различных формах и не должны рассматриваться, как ограниченные примерами, изложенными в данном документе. Скорее, данные примеры предоставлены для того, чтобы данное раскрытие изобретения было всесторонним и полным и в полной мере передало объем изобретения специалистам в данной области техники. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам по всему документу.
Системы и/или способы, описанные в данном документе, могут по меньшей мере частично ограничивать или сдерживать перемещение выхлопной системы, придавая жесткость выхлопной системе или ее части, чтобы увеличить собственную частоту колебаний выхлопной системы, обеспечивая при этом эффективное смешивание горячего отработанного воздуха и холодного окружающего воздуха. Более конкретно, описанные в данном документе системы и способы могут удерживать выхлопную трубу и/или придавать ей жесткость. В одном аспекте, для предотвращения относительного перемещения между гофрами, по меньшей мере один удерживающий элемент соединен по меньшей мере с двумя гофрами гофрированной трубы, тем самым обеспечивая уменьшение напряжений в гофрах.
Со ссылкой на фиг. 1 показан летательный аппарат 100. В частном варианте реализации летательный аппарат 100 представляет собой винтокрылый летательный аппарат. В других подходящих вариантах реализации летательный аппарат 100 может быть транспортным средством, которое перемещается через воздушное пространство, таким как, но не ограничиваясь, самолет, беспилотный летательный аппарат (БПЛА), планер, вертолет, космический аппарат и ракетоноситель многоразового использования и/или любой другой объект, который перемещается через воздушное пространство. Кроме того, хотя в данном документе варианты осуществления описаны, как относящиеся к летательному аппарату, предполагается, что системы и способы, описанные в данном документе, могут быть реализованы на любом наземном транспортном средстве или на водном судне.
В примерном варианте реализации летательный аппарат 100 представляет собой винтокрылый летательный аппарат, включающий в себя носовую часть 102, фюзеляж 104, хвостовую балку 106 и хвостовое оперение 108. Вал 110 несущего винта проходит наружу от фюзеляжа 104 и соединен по меньшей мере с одним несущим винтом 112, который вращается вокруг вала 110 несущего винта, чтобы обеспечивать летательный аппарат 100 подъемной и движущей силой. Летательный аппарат 100 также содержит выхлопную систему 114, которая включает в себя двигатель 116, выхлопную трубу 118 и смеситель 120 потока. Двигатель 116 обычно расположен в фюзеляже 104 и соединен с валом 110 несущего винта, так что двигатель 116 обеспечивает мощность, необходимую для вращения вала 110 несущего винта. Во время работы двигатель 116 генерирует горячие выхлопные газы 122, которые направляются через выхлопную трубу 118 и выпускаются из летательного аппарата 100 через смеситель 120 потока в относительно более холодный окружающий воздух 124. Смеситель 120 потока выполнен с возможностью смешивания потоков выхлопных газов 122 и окружающего воздуха 124 для получения газовой смеси 126, которая уменьшает влияние горячих выхлопных газов 122, попадающих на находящиеся ниже по потоку компоненты летательного аппарата 100, такие как хвостовая балка 106 и хвостовое оперение 108. Смешивание выхлопных газов 122 и окружающего воздуха 124 также способствует уменьшению тепловой сигнатуры летательного аппарата 100, чтобы потенциально скрыть летательный аппарат 100 от военных средств поиска и теплового обнаружения.
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе части выхлопной системы 114, показывающий выхлопную трубу 118, которая включает в себя впускной конец или часть 202, и выпускной конец или часть 204 с примерным смесителем 200 потока. Промежуточная часть 203 между впускной частью 202 и выпускной частью 204 выполнена с возможностью направления потока выхлопных газов между впускной частью 202 и выпускной частью 204. Смеситель 200 потока представляет собой один вариант реализации смесителя 120 потока, который может использоваться с выхлопной системой 114. В варианте реализации, показанном на фиг. 2, смеситель 200 потока изготовлен из композитного материала с керамической матрицей (CMC), который способен выдерживать многократное воздействие горячих выхлопных газов 122. В другом подходящем варианте реализации смеситель 200 потока изготовлен из металлического материала или металлического сплава. В общем случае, смеситель 200 потока может быть изготовлен из любого материала, который способствует работе выхлопной системы 114, как описано в данном документе.
Впускной конец 202 выхлопной трубы 118 соединен с выпускным концом выхлопной системы 114. В примерном варианте осуществления выпускной конец 204 выхлопной трубы 118 постепенно переходит от впускного конца 202 к лопастной или гофрированной форме, которая способствует смешиванию потока горячих выхлопных газов 122 из выхлопной трубы 118 с более холодным окружающим воздухом. Выпускной конец 204 содержит множество гофров, обычно F, которые расположены по окружности вокруг выпускного конца 204, чтобы образовать смеситель 200 потока. Более конкретно, в примерном варианте реализации множество гофров F на выпускном конце 204 включает в себя множество смежных верхних гофров 206 и множество смежных нижних гофров 208, расположенных на расстоянии друг от друга в двух горизонтальных рядах, перпендикулярных плоскости выпускного конца 204. Верхние гофры 206 отстоят от нижних гофров 208 на заданное расстояние D1, так что между верхними гофрами 206 и нижними гофрами 208 образован промежуток 210. В другом подходящем варианте реализации смеситель 200 потока может быть ориентирован под углом 90 градусов или под каким-либо другим углом к ориентации, показанной на фиг. 2, так что выпускной конец 204 включает в себя два по существу вертикально ориентированных или иначе ориентированных ряда гофров. В целом, смеситель 200 потока может быть ориентирован любым образом, который способствует работе смесителя потока, как описано в данном документе.
Выпускной конец 204 образован непрерывной внутренней поверхностью 212 и наружной поверхностью 214, соответственно, участка стенки, обычно 215. Участок 215 стенки включает в себя удлиненные части 217, образующие множество вертикально ориентированных, чередующихся вершин гофров и впадин гофров. Более конкретно, каждый из верхних гофров 206 содержит верхнюю вершину 216, а каждый из нижних гофров 208 содержит нижнюю вершину 218. Аналогично, каждый из верхних гофров 206 содержит верхнюю впадину 220, а каждый из нижних гофров 208 содержит нижнюю впадину 222. Участок 215 стенки образует множество боковых стенок 224 и множество боковых стенок 226. Каждая боковая стенка 224 и 226 имеет высоту, и ширина задана между соседними боковыми стенками 224 или 226. Высоты ориентированы по существу вертикально и параллельны каждой смежной боковой стенке 224 и/или 226. В другом подходящем варианте реализации боковые стенки 224 и/или 226 могут иметь любую ориентацию и могут быть не параллельны смежной боковой стенке 224 и/или 226.
В примерном варианте осуществления верхние гофры 206 образованы множеством боковых стенок 224. Каждая верхняя вершина 216 проходит между парой смежных боковых стенок 224, и аналогично каждая верхняя впадина 220 проходит между смежной парой боковых стенок 224, так что одна верхняя вершина 216 и смежная верхняя впадина 220 имеют общую боковую стенку 224. Аналогично, что касается нижних гофров 208, каждая нижняя вершина 218 проходит между парой смежных боковых стенок 226, и, аналогично, каждая нижняя впадина 222 проходит между смежной парой боковых стенок 226, так что одна нижняя вершина 218 и смежная нижняя впадина 222 имеют общую боковую стенку 226.
В примерном варианте реализации смеситель 200 потока выполнен таким образом, что каждый верхний гофр 206 ориентирован параллельно противоположному нижнему гофру 208. То есть каждый верхний гофр 206 из множества верхних гофров 206 в целом выровнен вдоль оси Y, например, показанной на фиг. 6, а именно, Y1, Y2 и так далее, и соответствующий нижний гофр 208 из множества нижних гофров 208 выровнен вдоль той же оси Y1, Y2 и так далее. Более конкретно, вершина 228 (показанная на фиг. 3) каждой верхней впадины 220 выровнена с вершиной 230 (показанной на фиг. 3) соответствующей нижней впадины 222, так что вершины 228 и 230 отстоят друг от друга на заданное расстояние D1 вдоль соответствующей оси Y. Поскольку верхние впадины 220 выровнены с соответствующей нижней впадиной 222, из этого следует, что каждая верхняя вершина 216 выровнена с соответствующей нижней вершиной 218, и что верхние боковые стенки 224 выровнены с нижними боковыми стенками 226.
Верхние вершины 216 и нижние вершины 218 и верхние впадины 220 и нижние впадины 222 способствуют смешиванию холодного окружающего воздуха 124 с горячими выхлопными газами 122, чтобы способствовать созданию устойчивого и пространственно равномерного потока газовой смеси 126 (показанного на фиг. 3). При работе поток окружающего воздуха 124 направляется вдоль выхлопной трубы 118 и вокруг вершин 216 и 218 и через впадины 220 и 222, где по меньшей мере часть потока окружающего воздуха 124 направлена в сторону оси 232. Одновременно горячие выхлопные газы 122 направляются через выхлопную трубу 118 и через вершины 216 и 218 и по впадинам 220 и 222, по которым по меньшей мере часть горячих выхлопных газов 122 направляется в сторону оси 232. Вершины 216 и 218 и впадины 220 и 222 по существу вертикально «разрезают» каждый соответствующий поток окружающего воздуха 124 и газов 122, чтобы способствовать смешиванию потоков газов 122 и окружающего воздуха 124 в поток газовой смеси 126, который является более холодным, чем поток горячих выхлопных газов 122.
Фиг. 3А представляет собой увеличенный вид части 5 (показанной на фиг. 2) смесителя 200 потока, иллюстрирующий примерный механизм 300 придания жесткости и соединенный с ним удерживающий элемент, в общем случае 400. Удерживающий элемент 400 описан более подробно ниже. Механизм 300 придания жесткости соединен между верхним гофром 206 и соответствующим нижним гофром 208 и, более конкретно, между верхней впадиной 220 и соответствующей нижней впадиной 222. В такой конфигурации механизм 300 придания жесткости может ограничивать перемещение верхних гофров 206 и нижних гофров 208 относительно друг друга. Соединение верхних гофров 206 и нижних гофров 208 друг с другом с использованием механизма 300 придания жесткости способствует повышению собственной частоты колебаний смесителя 200 потока для предотвращения или исключения прогибов верхних гофров 206 и нижних гофров 208, возникающих в результате резонанса с частотой несущего винта. Хотя механизм 300 придания жесткости описан в данном документе, как проходящий между соответствующими верхним и нижним наборами верхних гофров 206 и нижних гофров 208 смесителя 200 потока, предполагается, что механизм 300 придания жесткости может быть использован на любом гофрированном смесителе потока и не ограничен использованием только со смесителем 200 потока, как описано в данном документе. Например, механизм 300 придания жесткости может проходить между двумя или более гофрами по существу радиального смесителя потока, имеющего кольцеобразно размещенные гофры. В такой конфигурации механизм 300 придания жесткости может проходить между любым количеством гофров и не ограничен прохождением только между двумя такими гофрами.
В примерном варианте реализации механизм 300 придания жесткости содержит верхнюю крышку 302, нижнюю крышку 304 и связывающий элемент гофра или участок 306 фюзеляжа, соединенные между верхней крышкой 302 и нижней крышкой 304. Одна верхняя крышка 302 расположена в верхней впадине 220 каждой пары противоположных верхних впадин 220 и нижних впадин 222, так что дугообразная нижняя поверхность 308 верхней крышки 302 находится в контакте по существу с дополняющей дугообразной поверхностью 234 верхней впадины 220. Аналогично, одна нижняя крышка 304 расположена в нижней впадине 222 каждой пары противоположных верхней впадины 220 и нижних впадин 222, так что дугообразная нижняя поверхность 310 нижней крышки 304 находится в контакте по существу с дополняющей дугообразной поверхностью 236 нижней впадины 222.
Кроме того, каждая верхняя крышка 302 содержит образованное в ней отверстие 312, которое выполнено с возможностью приема вставляемого в нее верхнего крепежного элемента 314. Аналогично, каждая нижняя крышка 304 содержит образованное в ней отверстие 316, которое выполнено с возможностью приема вставляемого в нее нижнего крепежного элемента 318. Каждое отверстие 312 и 316 рассверлено, так что верхняя часть каждого крепежной элемента 314 и 318 по существу находится на одном уровне с верхней поверхностью соответствующей крышки 302 и 304. Таким образом, верхние крышки 302 и нижние крышки 304 и верхние крепежные элементы 314 и нижние крепежные элементы 318 имеют по существу тонкий профиль внутри соответствующих верхних впадин 220 и нижних впадин 222. Тонкий профиль крышек 302 и 304 способствует созданию ламинарного потока воздуха над верхней частью крышек 302 и 304, так что крышки 302 и 304 не мешают работе смесителя 200 потока и/или не вызывают турбулентности в воздушном потоке. В некоторых вариантах реализации каждая из верхних крышек 302 и нижних крышек 304 содержит по меньшей мере один элемент смешения потока, например, гофр F, который способствует эффективному смешиванию горячих выхлопных газов 122 с окружающим воздухом 124.
В примерном варианте реализации, показанном на фиг. 3В, участок 306 фюзеляжа механизма 300 придания жесткости включает в себя верхний конец 320, соединенный с верхней впадиной 220, и нижний конец 322, соединенный с нижней впадиной 222. Верхний конец 320 содержит верхнее отверстие 324, которое выровнено с отверстием 312 в верхней крышке 302, так что верхний крепежный элемент 314 вставлен через отверстие 312 через верхнюю впадину 220 в отверстие 324. Таким образом, по существу по меньшей мере часть верхней впадины 220 соединена между верхней крышкой 302 и верхним концом 320 участка 306 фюзеляжа. Аналогично, нижний конец 322 содержит нижнее отверстие 326, которое выровнено с отверстием 316 в нижней крышке 304 таким образом, что нижний крепежный элемент 318 вводят через отверстие 316 через нижнюю впадину 222 в нижнее отверстие 326. Таким образом, по меньшей мере часть нижней впадины 222 соединена между нижней крышкой 304 и нижним концом 322 участка 306 фюзеляжа. В конфигурации, в которой каждый из крепежных элементов 314 и 318 ориентирован по существу параллельно соответствующим боковым стенкам 224 и 226, крепежные элементы 314 и 318 подвергаются воздействию, главным образом, растягивающих и/или сжимающих нагрузок, когда верхние гофры 206 и нижние гофры 208 находятся под действием напряжений, которые бы вызвали прогибы, если бы не действие механизма 300 придания жесткости.
В примерном варианте реализации участок 306 фюзеляжа выполнен без возможности создания излишних помех потоку выпускаемых горячих выхлопных газов 122 (показанных на фиг. 1) через выпускной конец 204. Таким образом, участок 306 фюзеляжа способствует сохранению аэродинамических и эксплуатационных характеристик смесителя 200 потока. В другом подходящем варианте осуществления участок 306 фюзеляжа содержит любую форму профиля поперечного сечения, которая обеспечивает возможность работы смесителя 200 потока, как описано в данном документе.
В варианте реализации, показанном на фиг. 3А и 3В, механизм 300 придания жесткости изготовлен из металлического материала или металлического сплава, который способен выдерживать многократное воздействие горячих выхлопных газов 122. В другом подходящем варианте реализации механизм 300 придания жесткости изготовлен из материала CMC. В целом, механизм 300 придания жесткости может быть изготовлен из любого материала, который способствует работе выхлопной системы 114, как описано в данном документе. Кроме того, в одном варианте реализации участок 306 фюзеляжа может быть изготовлен из материала, отличного от материала верхних крышек 302 и нижних крышек 304. В примерном осуществлении участок 306 фюзеляжа выполнен с возможностью удаления крышек 302 и 304 и смесителя 200 потока, чтобы обеспечить возможность их замены в случае удара или при длительном воздействии. Кроме того, участок 306 фюзеляжа может быть по существу полым, за исключением тех мест, где в него вставлены крепежные элементы 314 и 318. Такая полая конструкция уменьшает вес механизма 300 придания жесткости и может быть изготовлена с использованием процесса трехмерной печати из любого материала, описанного выше.
Хотя на фиг. 2, 3А и 3В изображен механизм 300 придания жесткости между каждой парой или соответствующими верхними гофрами 206 и нижними гофрами 208, предполагается, что смеситель 200 потока может содержать меньшее количество механизмов 300 придания жесткости, например, только на каждой второй паре гофров 206 и 208, или только механизм 300 придания жесткости на концах каждого множества гофров 206 и 208. В целом смеситель 200 потока может включать в себя любое количество механизмов 300 придания жесткости, которые обеспечивают возможность работы выхлопной системы 114, как описано в данном документе.
Обращаясь к фиг. 2, 3А и 3В, удерживающий элемент 400 механизма 300 придания жесткости будет рассмотрен более подробно. На фиг. 2 показан удерживающий элемент 400, расположенный между участками 306 фюзеляжа и соединяющий участки 306 фюзеляжа, которые соединяют противоположные верхние впадины 220 и нижние впадины 222 гофров F, причем каждый из гофров задает высоту Н и ширину W, в целом перпендикулярную высоте, причем высота больше, чем ширина.
Соединение друг с другом участков фюзеляжа или связывающих элементов 306 гофров придает смесителю 200 потока дополнительную прочность и жесткость, тем самым обеспечивая дополнительное повышение собственной частоты колебаний смесителя 200 потока.
Удерживающий элемент, в общем случае 400, может представлять собой один элемент, либо может включать в себя два или более сегмента удерживающего элемента (как показано на фиг. 7 и 8А), и может быть реализован в различных конфигурациях для придания жесткости выхлопной системе 114, но в данном документе показаны только несколько таких конфигураций. В варианте реализации, показанном на фиг. 2, удерживающий элемент 400 проходит в целом перпендикулярно одной или нескольким вертикальным осям, например Y1-5 (показанным на фиг. 6), которые проходят коллинеарно соответствующей высоте Н каждого гофра F. Такие вертикальные оси в целом параллельны друг другу и, соответственно, в целом перпендикулярны к и соответствуют ширине W, измеренной в направлении горизонтальных осей X, например X1, Х2, каждого гофра F верхнего ряда 207 и нижнего ряда 209 гофров F (показанных на фиг. 6). Гофры F в верхнем ряду 207 считаются верхними гофрами 206, а гофры F в нижнем ряду 209 считаются нижними гофрами 208. Удерживающий элемент 400 выполнен с возможностью в целом ограничивать относительное перемещение между соседними гофрами F, а также между гофрами F и остальной частью выхлопной системы 114, включая впускную часть 202 и выпускную часть 204.
В одном варианте реализации удерживающий элемент 400 представляет собой удлиненную полосу, имеющую верхнюю поверхность 401, нижнюю поверхность 402 и заднюю поверхность или выходную кромку 403, и может быть изготовлена из материала, такого как INCONEL® 625, или любого другого подходящего материала («Инконель» является зарегистрированным товарным знаком Huntington Alloys Corporation в Западной Вирджинии, США.) Удерживающий элемент 400 может быть соединен с впадинами 220 и/или впадинами 222 гофров F посредством одного или более связывающих элементов 306 гофров при помощи сварки, адгезива, механических крепежных элементов (не показанных) или других подходящих средств. В одном варианте реализации задняя поверхность связывающих элементов 306 гофров может содержать прорезь или вырез 307 (фиг. 3В), выполненный с возможностью размещения в нем удерживающего элемента 400. Вырез 307 может содержать наклонную или криволинейную поверхность, комплементарную поперечному сечению с загнутыми углами или гранями аэродинамической входной кромки 404 удерживающего элемента 400, сформированной из наклонных поверхностей 404а, 404b, 404с (фиг. 5А и 5В), выполненных с возможностью уменьшения сопротивления потока выхлопных газов над удерживающим элементом 400. В качестве альтернативы удерживающий элемент 400 может быть соединен с впадинами 220 и/или впадинами 222 гофров F и выполнен за одно целое с связывающим элементам 306 гофров и/или за одно целое с гофрами F и/или смесителем 200 потока, если это необходимо. Хотя длина, ширина и толщина удерживающего элемента 400 могут различаться в зависимости от конкретных применений и конфигураций, в одном неограничивающем варианте реализации удерживающий элемент 400 может составлять приблизительно от 17 дюймов (43,2 сантиметра (см)) до 18 дюймов (45,7 см) в длину, от приблизительно 0,2 дюйма (0,51 см) до 0,3 дюйма (0,76 см) в ширину 410 и приблизительно между 0,100±0,009 дюймами (0,25±0,02 см) и между 0,2 +/- 0,009 дюймами (0,51 +/- 0,02 см) в толщину 408.
Удерживающий элемент 400 также может быть прикреплен непосредственно к впадинам 220 и/или впадинам 222 гофров F и дополнительно или вместо этого, к связывающим элементам 306 гофров, либо непосредственно к этим впадинам 220 и/или впадинам 222, например, при помощи сварки, приклеивания, использования адгезивов и так далее или при помощи механических крепежных элементов, как показано на фиг. 4. На фиг. 4 удерживающие элементы 400а и 400b прикреплены к крышкам 302 и/или 304, соответственно, при помощи сварки 407, адгезива или другого подходящего средства крепления. Крышки 302 и 304 размещены внутри впадин 220 и 222, соответственно, и в отверстиях или сквозь отверстия (не показанные) во впадинах 220 и/или впадинах 222. Между верхним крепежным элементом 314 и отверстием 312 верхней крышки 302 и между нижним крепежным элементом 318 и отверстием 316 нижней крышки 304 размещена шайба 313. Нижняя поверхность 308 верхней крышки 302 изогнута, чтобы вставляться в верхнюю впадину 220, и, аналогично, нижняя поверхность 310 нижней крышки 304 изогнута, чтобы вставляться и размещаться в нижней впадине 222.
Фиг. 6 иллюстрирует другой альтернативный вариант реализации, в котором смеситель 200а потока содержит пять верхних впадин 220, которые непосредственно соединены удерживающим элементом 400с, и пять нижних впадин 222 соединены удерживающим элементом 400d. Пять верхних впадин аксиально противоположны пяти нижним впадинам по осям Y1, Y2, Y3, Y4 и Y5, соответственно. Удерживающие элементы 400с и 400d могут соединяться с впадинами 220 и/или впадинами 222, соответственно, с использованием адгезива, сварных швов, выполнения за одно целое с впадинами 220 и/или / впадинами 222 и/или другого подходящего способа крепления. В данном варианте реализации связывающие элементы 306 гофров могут быть исключены, и в этом случае верхние гофры 220 будут в целом зафиксированы от перемещения относительно друг друга, и подобным образом относительное перемещение нижних впадин 222 относительно друг друга будет в целом ограничено; однако верхний ряд 207 гофров F может совершать по меньшей мере относительное боковое перемещение относительно нижнего ряда 209 гофров F. В зависимости от применения может потребоваться обеспечение возможности совершения относительного, в целом поперечного перемещения между верхним рядом 207 и нижним рядом 209 гофров F.
Фиг. 7 иллюстрирует альтернативный вариант реализации, в котором смеситель 200b потока включает в себя гофры F, проходящие в целом радиально от центра С. Удерживающие элементы или фиксирующие сегменты 400е прикреплены непосредственно к впадинам между смежными гофрами посредством крышек 302а и крепежных элементов 314а, чтобы уменьшить относительное перемещение между гофрами, и тем самым придать жесткость смесителю 200b потока. Вместо крышек 302а и крепежных элементов 314а удерживающие элементы 400е могут быть присоединены к впадинам при помощи сварки, адгезивов, склеивания и/или выполнения за одно целое с гофрами F или каким-либо другим подходящим способом.
Фиг. 8А иллюстрирует примерный альтернативный вариант реализации, в котором смеситель 200 с потока содержит ряд верхних гофров 206а и ряд нижних гофров 208а, причем каждая противоположная пара верхних и нижних гофров F присоединена к связывающим элементам 306 гофров при помощи механических крепежных элементов, таких как верхние крышки 302 и нижние крышки 304. Однако следует понимать, что связывающие элементы 306 гофров могут быть присоединены к гофрам при помощи сварки, адгезива, выполнения за одно целое с гофрами F или каким-либо другим подходящим способом. Первый удерживающий элемент 400f соединяет друг с другом две пары наружных гофров Fa на одной стороне смесителя потока 200с. Второй удерживающий элемент 400g соединяет друг с другом две пары наружных гофров Fc на другой стороне смесителя 200 потока. Центральная или средняя пара противоположных гофров Fb не ограничена удерживающим элементом в поперечном направлении и, следовательно, более свободна, чтобы выполнять относительное перемещение относительно любой из оставшихся пар гофров Fa, Fb. Данное выборочное применение удерживающих элементов с конкретными парами гофров обеспечивает возможность настройки жесткости и, соответственно, характеристик собственной частоты колебаний для данной ситуации и/или окружения смесителя потока 200с.
Фиг. 8В иллюстрирует другой примерный альтернативный вариант реализации, в котором смеситель 200d потока содержит ряд верхних гофров 206а и ряд нижних гофров 208а, причем каждая противоположная пара верхних и нижних гофров F присоединена к связывающим элементам 306 гофров при помощи механических крепежных элементов, таких как верхние крышки 302 и нижние крышки 304. Как было отмечено выше, следует понимать, что связывающие элементы 306 гофров могут присоединяться к гофрам при помощи сварки, адгезивов, механических крепежных элементов, выполнения за одно целое с гофрами F или каким-либо другим подходящим способом. Удерживающий элемент 400n соединяет друг с другом три центральные или средние пары гофров Fd, в то время как каждая наружная пара гофров Fe, Ff смесителя 200d потока не ограничена удерживающим элементом 400h в поперечном направлении, и каждая наружная пара гофров Fe, Ff, таким образом, является относительно свободной, чтобы выполнять относительное перемещение относительно друг друга и относительно трех центральных пар гофров Fd, а также другой наружной пары гофров. Это является еще одним неограничивающим выборочным применением удерживающих элементов, которые могут использоваться для настройки жесткости и, соответственно, характеристик собственной частоты колебаний для данной ситуации и/или окружающей среды смесителя 200d потока.
С учетом вышеизложенного, в одном варианте реализации резонансная частота выхлопной системы может быть увеличена путем выбора гофров F, подлежащих удерживанию, и ориентации удлиненного удерживающего элемента, чтобы проходить в целом перпендикулярно удлиненной оси каждого из выбранных гофров и, в тоже время сохраняя удлиненный удерживающий элемент в целом перпендикулярной удлиненной оси каждого из гофров, путем соединения удерживающего элемента непосредственно к гофрам и/или к связывающим элементам 306 гофров, прикрепленными к этим выбранным гофрам, так что удерживающий элемент 400 в целом ограничивает перемещение между выбранными гофрами.
Примеры, описанные в данном документе, включают в себя системы и устройства, которые способны повышать собственную частоту колебаний смесителя потока, чтобы избежать резонансных частот циклических колебаний, таких как работа одного или нескольких роторов, пропеллеров и т.п. Примеры, описанные в данном документе, включают в себя смесители потока, которые содержат множество гофров для смешивания потока горячего отработанного воздуха и относительно более холодного окружающего воздушного потока. Смесители потока содержат механизм жесткости, имеющий связывающие элементы, проходящие между верхним и нижним гофрами, и одну или более проходящих горизонтально проставок, которые соединяют или связывают два или более связывающих элементов гофров друг с другом и выполнены с возможностью предотвращения прогибов гофров вследствие вибрационных нагрузок и резонансных частот. В одном варианте реализации механизм жесткости включает в себя крышки, расположенные в соответствующих верхних и нижних впадинах гофры, и участок фюзеляжа, который проходит между впадинами и соединен с каждой из крышек. В другом варианте реализации, проходящая в поперечном направлении удерживающая полоса соединена с одним или несколькими гофрами для фиксации или ограничения относительного перемещения связывающих элементов гофров и, соответственно, гофров, с которыми соединены связывающие элементы гофров, тем самым обеспечивая эффект повышения жесткости. В другом варианте реализации механизм жесткости выполнен как одно целое между верхним и нижним гофрами и смежными связывающими элементами гофров смесителя потока. Еще в одном варианте реализации механизм жесткости связан с соответствующими боковыми стенками гофров таким образом, что во время работы механизм жесткости нагружен в целом поперечными силами.
Варианты реализации, описанные в данном документе, способствуют повышению собственной частоты колебаний смесителя потока и предотвращению прогибов гофров смесителя потока благодаря выравниванию резонансных частот и вибраций ротора. Такое повышение жесткости позволяет использовать смесители большего размера, которые могут обеспечить более эффективное смешивание потока, а также продлить срок службы смесителя потока за счет снижения усталости материала. Таким образом, затраты, связанные с производством и обслуживанием нескольких смесителей потока, могут быть уменьшены. Дополнительно, придание жесткости потенциально создает более постоянную площадь гофры, что может способствовать более эффективному смешиванию потока и при сохранении аэродинамической формы и свойств смесителя потока.
Соответственно, в данном документе описан способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы 114, которая имеет по меньшей мере одну выхлопную трубу 118 с гофрами F. Как показано на фиг. 6, каждый гофр F содержит впадину 220 или 222 и удлиненную часть 217 с соответствующей осью Y1, Y2 и так далее, и боковую часть 219, имеющую ширину W, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси Y1, Y2 и так далее, так что длина удлиненной части 217 больше ширины W этой боковой части 219. Способ включает в себя выбор первого гофра 221 из множества гофров F, причем первый гофр имеет первую ось Y1, а также выбор второго гофра 223. Второй гофр 223 имеет вторую ось Y2, в целом параллельную первой оси Y1. Способ включает в себя ориентацию удерживающего элемента 400с, проходящей в целом перпендикулярно первой и второй осям Y1, Y2. Способ также включает в себя соединение первой части 225 удерживающего элемента 400с с впадиной 220 первого гофра 221, и второй части 227 удерживающего элемента 400с с впадиной 220 второго гофра 223, так чтобы удерживающий элемент 400с в целом ограничивала перемещение между первым гофром 221 и вторым гофром 223.
Со ссылкой на фиг. 9, варианты реализации раскрытия могут быть описаны в контексте способа 10 изготовления и технического обслуживания летательного аппарата и на примере летательного аппарата 12 (показанного на фиг. 10). Летательный аппарат 100 (показанный на фиг. 1) представляет собой пример летательного аппарата 12. При осуществлении способа 10, во время производства могут использоваться 14 спецификации и данные проектирования летательного аппарата 12, но может быть выполнена поставка 16 других материалов, связанных с корпусом летательного аппарата. Во время производства, изготовление компонентов и сборочных узлов 18 и системная интеграция 20 летательного аппарата 12 происходит до того, как летательный аппарат 12 проходит процесс своей сертификации и доставки 22. После успешного удовлетворения и завершения сертификации корпуса летательного аппарата, летательный аппарат 12 может быть введен в эксплуатацию 24. При обслуживании заказчиком, летательный аппарат 12 предназначен для периодического, текущего и планового технического обслуживания и ремонта 26, включая любую модификацию, реконфигурацию и/или реконструкцию, например. В альтернативных вариантах реализации способ 10 изготовления и технического обслуживания может быть реализован посредством транспортных средств, которые не являются летательным аппаратом. Выхлопная труба 118 и/или механизм 300 придания жесткости, описанный в данном документе, могут быть поставлены 16, собраны 18, интегрированы 20 и/или подвергнуты техническому обслуживанию/ремонту 26.
Каждая часть и процесс, связанный с изготовлением и/или обслуживанием летательных аппаратов 10, может быть выполнен или осуществлен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). В целях настоящего описания системный интегратор может включать в себя, без ограничения, любое количество производителей летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, без ограничения, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и так далее.
Как показано на фиг. 10, летательный аппарат 12, созданный с помощью способа 10, может включать в себя корпус 28, имеющий множество систем 30 и внутреннюю часть 32. Примеры высокоуровневых систем 30 включают в себя одну или несколько движительных систем 34, электрическую систему 36, гидравлическую систему 38 и/или систему 40 управления условиями окружающей среды. Может быть включено любое количество других систем. В конкретных вариантах реализации выхлопная труба 118 и/или механизм 300 придания жесткости являются частями движительной системы 34.
Устройства и способы, реализуемые согласно настоящему документу, могут быть использованы во время любого одного или более этапов способа 10. Например, компоненты или сборочные узлы, соответствующие производственному этапу 18, могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или сборочным узлам, изготовленным во время эксплуатации летательного аппарата 12. Кроме того, во время производственных этапов 18 и 20 могут быть использованы один или несколько вариантов реализации устройств, вариантов реализации способа или их комбинация, например, за счет существенного ускорения сборки или снижения стоимости воздушного летательного аппарата 12. Подобным образом, один или более примеров реализаций устройств или реализации способа или их комбинация могут быть использованы во время эксплуатации воздушного летательного аппарата 12, например, во время регламентного техобслуживания и ремонта 26.
Кроме того, в альтернативном варианте реализации способ изготовления и технического обслуживания летательных аппаратов, описанный в данном документе, может использоваться при любых работах по производству, модификации, ремонту и/или эксплуатации.
Таким образом, описанные в данном документе варианты реализации включают в себя трубу для направления потока выхлопных газов, причем труба содержит участок стенки, образующей канал, имеющий впускную часть, выполненную с возможностью приема потока выхлопных газов, и выпускную часть, выполненную с возможностью выпуска потока выхлопных газов. На выпускной части образовано множество гофров, и множество гофров включает в себя первый гофр и второй гофр, отстоящий от первого гофра. Первый гофр имеет вершину, впадину, первую высоту и первую ширину, в целом перпендикулярную первой высоте, а второй гофр имеет вершину, впадину, вторую высоту и вторую ширину, в целом перпендикулярную второй высоте. С впадиной первого гофра и впадиной второго гофра соединен по меньшей мере один удерживающий элемент, который проходит в целом параллельно по меньшей мере одной из указанных первой ширине и второй ширине, причем удерживающий элемент выполнен с возможностью сдерживания относительного перемещения между первым гофром и вторым гофром и относительного перемещения между первым гофром, вторым гофром и по меньшей мере одной из указанных, впускной частью и выпускной частью во время прохождения потока выхлопных газов через трубу.
В одном варианте реализации первая ось соответствует первой высоте, а вторая ось соответствует второй высоте, и первая ось и вторая ось в целом параллельны друг другу.
В другом варианте реализации первый гофр является смежным со вторым гофром, и в другом аспекте четвертый гофр в целом является противоположным второму гофру, и второй связывающий элемент гофра соединен с четвертым гофром и вторым гофром. В дополнительных аспектах третий гофр имеет третью высоту, и третья ось соответствует третьей высоте, четвертый гофр имеет четвертую высоту, и четвертая ось соответствует четвертой высоте, и третья ось и четвертая ось обычно параллельны друг другу. Еще в одном аспекте удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра.
В одном варианте реализации удерживающий элемент представляет собой удлиненную полосу, выполненную с возможностью прохождения по меньшей мере между первым гофром и вторым гофром, и в другом аспекте удерживающий элемент содержит в целом аэродинамическую наклонную входную кромку, выполненную с возможностью уменьшать сопротивление потока выхлопных газов над удерживающим элементом.
В дополнительном варианте реализации третий гофр является в целом противоположным первому гофру, и первый гофр соединен с третьим гофром и первым гофром, и в другом аспекте первая ось соответствует первой высоте, третий гофр имеет третью высоту, и третья ось соответствует третьей высоте, и первая ось и третья ось в целом являются коллинеарными относительно друг друга.
В другом варианте реализации удерживающий элемент приварен, припаян, приклеен, выполнен за одно целое с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра и/или механически прикреплен к первому связывающему элементу гофра и второму связывающему элементу гофра. В одном аспекте первый механический крепежный элемент соединен с первым гофром, второй механический крепежный элемент соединен со вторым гофром, и удерживающий элемент соединен по меньшей мере с одним из указанных первым механическим крепежным элементом и вторым механическим крепежным элементом. Еще в одном аспекте по меньшей мере один удерживающий элемент содержит первый удерживающий элемент и второй удерживающий элемент, и труба дополнительно содержит первый механический крепежный элемент, соединенный с первым гофром, второй механический крепежный элемент, соединенный со вторым гофром, первый удерживающий элемент, соединенный с первым механическим крепежным элементом, и второй удерживающий элемент, соединенный со вторым механическим крепежным элементом.
В другом варианте реализации выпускная часть трубы имеет центральную линию, первая ось соответствует первой высоте, и вторая ось соответствует второй высоте, и первая ось и вторая ось проходят в целом радиально относительно осевой линии.
В одном варианте реализации трубы третий гофр в целом противоположен первому гофру, и первый гофр соединен с третьим гофром и первым гофром. Четвертый гофр в целом противоположен второму гофру, и второй связывающий элемент гофра соединен с четвертым гофром и вторым гофром. Пятый гофр находится между первым гофром и вторым гофром, и шестой гофр находится в целом напротив пятого гофра.
В другом варианте реализации удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра, и третий гофр выполнен с возможностью иметь свободу перемещения относительно по меньшей мере одного из удерживающего элемента, первого гофра, второго гофра, третьего гофра и четвертого гофра. В другом аспекте третий связывающий элемент гофра соединен с пятым связывающим элементом гофра, и шестой связывающий элемент гофра и/или удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра, вторым связывающим элементом гофра и третьим связывающим элементом гофра.
В дополнительном варианте реализации третий гофр в целом расположен напротив первого гофра, и первый гофр соединен с третьим гофром и первым гофром. Четвертый гофр в целом расположен напротив второго гофра, и второй связывающий элемент гофра соединен с четвертым гофром и вторым гофром. В состав входит пятый гофр, и шестой гофр в целом расположен напротив пятого гофра. В состав входит седьмой гофр, и восьмой гофр в целом расположен напротив седьмого гофра. В дополнительном аспекте третий связывающий элемент гофра соединен с пятым гофром и шестым гофром, и четвертый гофр соединен с седьмым гофром и восьмым гофром. Дополнительные аспекты включают в себя по меньшей мере один удерживающий элемент, имеющий первый удерживающий элемент и второй удерживающий элемент и/или первый удерживающий элемент, соединенную по меньшей мере с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра, и второй удерживающий элемент, соединенный по меньшей мере с третьим связывающим элементом гофра и четвертым связывающим элементом гофра. В других аспектах по меньшей мере один из множества гофров выполнен с возможностью совершения свободного перемещения относительно по меньшей мере одного другого из множества гофров, и/или удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра, вторым связывающим элементом гофра, третьим связывающим элементом гофра и четвертым связывающим элементом гофра.
В другом варианте реализации устройство придания жесткости для выхлопной трубы содержит первый ряд гофров и второй ряд гофров, в целом противоположный первому ряду гофров, и каждый гофр удлинен вдоль соответствующей оси, и устройство придания жесткости содержит по меньшей мере два связывающих элемента гофра, соединяющие по меньшей мере два гофра из первого ряда гофров по меньшей мере с двумя гофрами из второго ряда гофров.
По меньшей мере один удерживающий элемент соединен по меньшей мере с двумя связывающими элементами гофра и проходит в целом перпендикулярно оси каждого из по меньшей мере двух гофров из первого ряда гофров и по меньшей мере двух гофров из второго ряда гофров, причем удерживающий элемент выполнен с возможностью в целом сдерживать относительное перемещение между по меньшей мере двумя гофрами из первого ряда гофров и по меньшей мере двумя гофрами из второго ряда гофров. По меньшей мере один удерживающий элемент соединен по меньшей мере с двумя связывающими элементами гофра и проходит в целом перпендикулярно оси каждого из по меньшей мере двух гофров из первого ряда гофров и по меньшей мере двух гофров из второго ряда гофров, причем удерживающий элемент выполнен с возможностью в целом сдерживать относительное перемещение между по меньшей мере двумя гофрами из первого ряда гофров и по меньшей мере двумя гофрами из второго ряда гофров.
В дополнительном варианте реализации описан способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, имеющей по меньшей мере одну трубу, причем труба содержит множество гофров. Каждый гофр содержит впадину и удлиненную часть с соответствующей осью, и боковую часть, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси, причем длина удлиненной части больше ширины боковой части. Способ включает в себя выбор первого гофра из множества гофров, причем первый гофр имеет первую ось, и выбор второго гофра из множества гофров, причем второй гофр имеет вторую ось, в целом параллельную первой оси. Удерживающий элемент ориентирован так, чтобы проходить в целом перпендикулярно первой и второй осям, и первая часть удерживающего элемента соединена с впадиной первого гофра, а вторая часть удерживающего элемента соединена с впадиной второго гофра, так что удерживающий элемент в целом ограничивает перемещение между первым гофром и вторым гофром.
В другом аспекте описан способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, имеющей по меньшей мере одну трубу, труба содержит по меньшей мере один ряд гофров, причем первая сторона ряда содержит гофры, ориентированные в первом направлении, а вторая сторона ряда содержит гофры, ориентированные во втором направлении, в целом противоположном первому направлению. Каждый гофр образует удлиненную часть, проходящую вдоль соответствующей оси, и боковую часть, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси, причем длина удлиненной части больше ширины боковой части. Способ включает в себя выбор первого гофра и второго гофра с первой стороны ряда гофров, и выбор третьего гофра и четвертого гофра со второй стороны ряда гофров. Первый связывающий элемент гофра соединен с первым гофром и третьим гофром, так что первый связывающий элемент гофра в целом параллелен оси каждого из указанных первого гофра и третьего гофра, а второй связывающий элемент гофра соединен со вторым гофром и четвертым гофром, так что второй связывающий элемент гофра в целом параллелен оси каждого из указанных второго гофра и четвертого гофра. Удерживающий элемент ориентирован в целом перпендикулярно длине по меньшей мере одного из указанных первого связывающего элемента гофра и второго связывающего элемента гофра. Первая часть удерживающего элемента соединена с первым гофром, и вторая часть удерживающего элемента соединена со вторым гофром, так что удерживающий элемент ограничивает перемещение между первым гофром и вторым гофром, при этом удерживающий элемент ограничивает перемещение между первым гофром, вторым гофром, третьим гофром и четвертым гофром.
В другом варианте реализации выхлопная система летательного аппарата содержит трубу, как описано в данном документе.
Хотя конкретные признаки различных примеров изобретения могут быть показаны на одних чертежах, и не показаны на других, это делается только для удобства. В соответствии с принципами изобретения на любой признак на чертеже может быть сделана ссылка и/или он может быть заявлен в сочетании с любым признаком на любом другом чертеже.
В данном описании использованы примеры для раскрытия различных примеров, которые содержат лучший метод, позволяющий любому специалисту в данной области применять данные примеры, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых охваченных способов. Патентоспособный объем определен формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые придут в голову специалистам в данной области техники. Другие такие примеры предназначены для охвата объемом формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы изобретения, или если они содержат эквивалентные структурные элементы, несущественно отличающиеся от буквального изложения формулы изобретения.
1. Выхлопная труба, содержащая:
участок стенки, образующей канал, имеющий впускную часть, выполненную с возможностью приема потока выхлопных газов, и выпускную часть, выполненную с возможностью выпуска потока выхлопных газов;
множество гофров, образованных на выпускной части и содержащих первый гофр и второй гофр, отстоящий от первого гофра, причем первый гофр имеет первую вершину, первую впадину, первую высоту и первую ширину, в целом перпендикулярную первой высоте, а второй гофр имеет вторую вершину, вторую впадину, вторую высоту и вторую ширину, в целом перпендикулярную второй высоте; и
по меньшей мере один удерживающий элемент, соединенный с первой впадиной и второй впадиной, проходящий в целом параллельно по меньшей мере одной из указанных первой ширины и второй ширины, и выполненный с возможностью сдерживания относительного перемещения между первым гофром и вторым гофром и относительного перемещения между первым гофром, вторым гофром и по меньшей мере одной из указанных впускной части и выпускной части во время прохождения потока выхлопных газов через трубу.
2. Выхлопная труба по п. 1, также содержащая: третий гофр, в целом противоположный первому гофру; четвертый гофр, в целом противоположный второму гофру;
первый связывающий элемент гофра, соединенный с третьим гофром и первым гофром; и
второй связывающий элемент гофра, соединенный с четвертым гофром и вторым гофром,
при этом по меньшей мере один удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра.
3. Выхлопная труба по п. 2, в которой первая ось соответствует первой высоте, третий гофр имеет третью высоту, и третья ось соответствует третьей высоте,
причем первая ось и третья ось в целом коллинеарны друг другу.
4. Выхлопная труба по п. 2, в которой третий гофр имеет третью высоту, и третья ось соответствует третьей высоте, четвертый гофр имеет четвертую высоту, и четвертая ось соответствует четвертой высоте,
при этом третья ось и четвертая ось в целом параллельны друг другу.
5. Выхлопная труба по п. 2, в которой:
первый гофр является смежным со вторым гофром; третий гофр является смежным с четвертым гофром, и
первый связывающий элемент гофра в целом параллелен второму связывающему элементу гофра.
6. Выхлопная труба по п. 1, также содержащая: третий гофр, в целом противоположный первому гофру;
первый связывающий элемент гофра, соединенный с третьим гофром и первым гофром;
четвертый гофр, в целом противоположный второму гофру;
второй связывающий элемент гофра, соединенный с четвертым гофром и вторым гофром;
пятый гофр между первым гофром и вторым гофром; и шестой гофр, в целом противоположный пятому гофру.
7. Выхлопная труба по п. 6, в которой удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра, а
третий гофр выполнен с возможностью свободного перемещения относительно по меньшей мере одного из указанных по меньшей мере одного удерживающего элемента, первого гофра, второго гофра и четвертого гофра.
8. Выхлопная труба по п. 6, также содержащая третий связывающий элемент гофра, соединенный с пятым связывающим элементом гофра и шестым связывающим элементом гофра.
9. Выхлопная труба по п. 8, в которой по меньшей мере один удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра, вторым связывающим элементом гофра и третьим связывающим элементом гофра.
10. Выхлопная труба по п. 1, также содержащая:
третий гофр, в целом противоположный первому гофру;
первый связывающий элемент гофра, соединенный с третьим гофром и первым гофром;
четвертый гофр, в целом противоположный второму гофру;
второй связывающий элемент гофра, соединенный с четвертым гофром и вторым гофром;
пятый гофр;
шестой гофр, в целом противоположный пятому гофру;
седьмой гофр и
восьмой гофр, в целом противоположный седьмому гофру.
11. Выхлопная труба по п. 10, также содержащая:
третий связывающий элемент гофра, соединенный с пятым гофром и шестым гофром; и
четвертый связывающий элемент гофра, соединенный с седьмым гофром и восьмым гофром.
12. Выхлопная труба по п. 11, в которой по меньшей мере один удерживающий элемент соединен с первым связывающим элементом гофра, вторым связывающим элементом гофра, третьим связывающим элементом гофра и четвертым связывающим элементом гофра.
13. Выхлопная труба по п. 11, в которой по меньшей мере один удерживающий элемент содержит первый удерживающий элемент и второй удерживающий элемент.
14. Выхлопная труба по п. 13, в которой первый удерживающий элемент соединен по меньшей мере с первым связывающим элементом гофра и вторым связывающим элементом гофра, а второй удерживающий элемент соединен по меньшей мере с третьим связывающим элементом гофра и четвертым связывающим элементом гофра.
15. Выхлопная труба по п. 13, в которой по меньшей мере один из множества гофров выполнен с возможностью совершения свободного перемещения относительно по меньшей мере другого гофра из множества гофров.
16. Выхлопная труба по п. 1, в которой первая ось соответствует первой высоте, а вторая ось соответствует второй высоте, и
в которой первая ось и вторая ось в целом параллельны друг другу.
17. Выхлопная труба по п. 1, в которой выпускная часть имеет центральную линию, первую ось, соответствующую первой высоте, и вторую ось, соответствующую второй высоте, при этом первая ось и вторая ось проходят в целом радиально по отношению к центральной линии.
18. Выхлопная труба по п. 1, в которой первая высота больше, чем первая ширина, а вторая высота больше, чем вторая ширина.
19. Летательный аппарат, содержащий выхлопную систему, содержащую трубу по любому из пп. 1-18.
20. Механизм жесткости для выхлопной трубы, содержащей первый ряд гофров и второй ряд гофров, в целом противоположных первому ряду гофров, причем каждый гофр из первого ряда гофров и второго ряда гофров удлинен вдоль соответствующей оси, а механизм жесткости содержит:
по меньшей мере два связывающих элемента гофров, соединяющие по меньшей мере два гофра из первого ряда гофров по меньшей мере с двумя гофрами из второго ряда гофров; и
по меньшей мере один удерживающий элемент, соединенный с указанными по меньшей мере двумя связывающими элементами гофров и проходящий в целом перпендикулярно каждому из указанных по меньшей мере двух гофров из первого ряда гофров и каждому из указанных по меньшей мере двух гофров из второго ряда гофров, причем
по меньшей мере один удерживающий элемент в целом выполнен с возможностью сдерживания относительного перемещения между по меньшей мере двумя гофрами из первого ряда гофров и по меньшей мере двумя гофрами из второго ряда гофров.
21. Выхлопная труба, содержащая механизм жесткости по п. 20.
22. Способ увеличения резонансной частоты выхлопной системы, содержащей выхлопную трубу, содержащую множество гофров, при этом каждый гофр содержит впадину и удлиненную часть с соответствующей осью, и боковую часть, проходящую в целом перпендикулярно соответствующей оси, причем длина удлиненной части больше ширины боковой части, а способ включает:
выбор из указанного множества гофров первого гофра, имеющего первую ось;
выбор из указанного множества гофров второго гофра, имеющего вторую ось, в целом параллельную первой оси;
ориентацию удерживающего элемента, так что он проходит в целом перпендикулярно первой оси и второй оси; и
соединение первой части удерживающего элемента с впадиной первого гофра и второй части удерживающего элемента с впадиной второго гофра, так что удерживающий элемент в целом ограничивает перемещение между первым гофром и вторым гофром.
