空气扩散器系统、方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及空气扩散器系统、方法以及装置。
【背景技术】
[0002]许多飞行器设计为在高海拔飞行，例如，从10，000英尺(ft)(大约3，000米(m))到超过41，OOOft (大约12，500m)，同时提供安全、舒适的机舱环境。为了维持这样的机舱环境，通常的飞行器包括空气调节系统一一其具有适当的压力、温度和湿度调节一一以在客舱内循环新鲜空气。飞行器空气调节系统有时被称为空气调节组合件、空气处理系统和/或空气循环系统。空气调节系统可使与大致等量的来自客舱的高度过滤的空气混合的室外空气循环。结合的室外和过滤空气用管道输送至机舱并且分配给整个机舱的机舱出口，通常地为百叶窗、空气分配轨道、通风孔以及个人排气口(例如，乘客座位之上的眼球状送气口(eyeball gaspers))。空气扩散器引导管道输送的空气进入机舱出口。
[0003]在机舱内部，空气扩散器和出口通常沿着机舱的侧壁布置并且有时沿着顶部布置。空气以大体圆形模式流动并且通过格栅一一其通常在机舱地板的任一侧上和在具有顶部再循环的飞机上一一离开，空气可通过顶部格栅离开。对于商用飞行器，FAA(联邦航空管理局)要求最小的空气流量和机舱压力。对于新的飞行器而言，最小的空气流量为0.55镑/分钟(lbs/min) /乘员(大约250克/分钟(g/min) /乘员)并且最小机舱压力为0.75巴(75 千帕(kPa)) ο
[0004]机舱空气流动是连续的并且用于维持舒适的机舱温度、压力和/或整体空气质量。离开机舱的大约一半的空气从飞机通过机身中的一个或多个流出阀排出，其也控制机舱压力。另一半被吸引通过高效率过滤器，然后与新鲜的室外空气一起再循环，如所讨论的。
[0005]为了乘客舒适，空气流入机舱应当是安静、相对均匀并且通常不受察觉的。然而，在解决这些需求中，设计者必须平衡重量和复杂性与舒适度。
【发明内容】
[0006]本公开的飞行器、空气调节系统和空气扩散器可用于在飞行器机舱内创建安静、舒适的环境。系统和装置可配置为以FAA最低要求的0.551bs/min/乘员(大约250g/min/乘员)或大于该FAA最低要求的0.551bs/min/乘员使空气流动，同时产生低噪声水平。
[0007]目前所公开的飞行器机舱空气扩散器包括接收气流的入口部分、排放气流进入飞行器机舱的出口部分、引导气流从入口部分到出口部分的颈部分和流量控制器一一其被动地(passively)调节流量和/或压力，和/或在空气扩散器内产生涡流以分配流量和/或降低气流噪声。入口部分、颈部分和出口部分可操作地连接以弓I导气流从入口部分到出口部分。流量控制器可以是被动压力控制器(配置为响应于被动压力控制器两侧的空气压力差影响通过被动压力控制器的气流)和/或涡流诱发器(配置为在涡流诱发器下游产生空气涡流)。
【附图说明】
[0008]图1是飞行器内部的横截面示意图。
[0009]图2是如飞行器内部安装的空气扩散器的非排他性的说明性实例。
[0010]图3是空气扩散器的示意图。
[0011]图4是空气扩散器的说明性的非排他性实例的纵向横截面视图，其垂直于横轴(transverse axis)。
[0012]图5是空气扩散器的说明性的非排他性实例的纵向横截面视图，其垂直于侧轴(lateral axis)。
[0013]图6是流量控制器的说明性的非排他性实例的详图。
[0014]图7是流量控制器的另一说明性的非排他性实例的详图。
【具体实施方式】
[0015]本公开内容涉及用于在飞行器内扩散空气的系统、方法和装置。图1-7是飞行器10、空气调节系统12、空气扩散器14和相关联部件的各种视图。一般而言，在附图中，可能在给定实施方式中包括的元件以实线图解，而任选的或可选的元件以虚线图解。但是，以实线图解的元件对于本公开的所有实施方式不是必须的，并且以实线显示的元件可以从具体的实施方式中省略，而不背离本公开内容的范围。用于相似或至少基本上相似目的的元件在附图中用一致的数字进行标记。每个附图中相同的数字和相应的元件在本文中可不参照每个附图详细讨论。同样地，所有的元件可不在每个附图中标记，但是为了一致性可以使用与其相关联的标号。参照一个或多个附图讨论的元件、部件和/或特征可包含在任何附图中和/或与任何附图一起使用，而不背离本公开的范围。
[0016]图1是飞行器内部的横截面示意图，其图解空气扩散器14在何处和如何可在飞行器10内被利用以在飞行器机舱16中循环空气。气流以箭头11指示。空气扩散器14通常是在飞行器10上的空气调节系统12的一部分，其有时被称为空气调节组合件。空气调节系统12通过提供气流至流体地(fluidically)连接至飞行器机舱16的空气扩散器14使飞行器机舱16内的空气循环。空气可通过机舱通风口 15—一通常沿着侧壁、在装载箱(stowbin)之上和/或沿着飞行器机舱16的顶部一一流入飞行器机舱16。进一步，空气调节系统12可供应空气至通常位于每个座位之上的乘客控制的送气口。
[0017]飞行器10可配置为运输一个或多个乘客，包括乘务员。例如，商业飞行器可配置为运输多达数百乘客。数个空气扩散器14和任何关联的机舱通风口 15可沿着飞行器机舱16分布以向所有乘员提供相对均匀新鲜空气流。
[0018]空气扩散器14可配置为安装在飞行器10和/或飞行器机舱16的空间限制内。通常地，空气调节系统12具有沿着飞行器10机身的长度、通常在装载箱的附近和商用运输飞行器10的顶部延伸的管道。空气扩散器14可沿着机身连接至管道并且可重新引导在管道中流动的一些空气进入飞行器机舱16。为了在空间限制内容纳这种类型的气流，空气扩散器14通常可以是紧凑的和/或弯曲的。
[0019]空气扩散器14作为空气调节系统12的一部分配置为以一定的速率供应空气，从而维持乘员的舒适和健康。FAA规程当前要求最小的气流为0.551bs/min/乘员(大约250g/min/乘员)。飞行时，具有加压机舱的飞行器通常维持气压在等效于大约6，000-8，000 英尺海拔(大约 I, 800-2，400m)，其是大约 0.75-0.80 巴(大约 75_80kPa)。在75kPa和大约20-25°C的舒适的机舱温度下，FAA要求相当于大约10立方英尺/分钟(ft3/min)/乘员(大约280公升/分钟(L/min)/乘员)的气流。飞行器10和/或空气调节系统12可包含多于一个空气扩散器14以处理所需要的气流和/或在乘员之间相对等同地分配气流。每个空气扩散器14和相关联的空气处理部件给飞行器10增加重量和复杂性。因此，飞行器10可设计为使所需要的空气扩散器14的数目最小化(从而减轻重量并最终节省燃料和维修费用)。由于飞行器10额定(rate) —定数目的乘员，包括乘务员和乘客，较少数目的空气扩散器14增加了每个空气扩散器14处理的空气的体积和/或质量流量，以便至少实现最小流量。飞行器10可为每两个额定的乘员、为每三个额定的乘员和/或为每四个额定的乘员包含少于一个空气扩散器14。例如，飞行器10可包括以下数目的空气扩散器/额定的乘员:小于0.5、小于0.4、小于0.37、小于0.33、小于0.30、小于0.28、小于
0.26、小于0.24、小于0.22、小于0.2、大约0.4、大约0.37、大约0.33、大约0.3、大约0.25、和/或大约0.22。空气扩散器14可配置为处理大约需要速率或更大速率的气流。例如，空气扩散器14可配置为以下列速率使空气流动:大于700g/min、大于800g/min、大于900g/min、大于 I, 000g/min、大于 I, 100g/min、大于 I, 200g/min、小于 I, 500g/min、小于 I, 200g/min、800_l，200g/min、大于 800L/min、大于 900L/min、大于 I, 000L/min、大于 I, 100L/min、大于 I, 200L/min、大于 I, 300L/min、小于 I, 500L/min、小于 I, 300L/min 和 / 或 900-1，300L/min0
[0020]空气扩散器14可在飞行器10和/或空气调节系统12中采用，以在飞行器机舱16中循环空气。循环可包括将空气通过空气扩散器14供应给飞行器机舱16。空气扩散器14可配置为向飞行器机舱16供应大体均匀的气流和/或至少250g/min/额定的乘员的气流。进一步，循环可包括维持飞行器机舱16中的气压足够安全、舒适的旅行。例如，气压可以为大于60kPa、大于70kPa、大于75kPa、大于80kPa、大于90kPa、大于100kPa、小于120kPa、小于 100kPa、小于 80kPa、70_80kPa、70_90kPa、70_102kPa、大约 90kPa、大约 80kPa 和 / 或大约75kPa。除非另外清楚地说明，否则所有气压值为绝对的气压值。
[0021]空气扩散器14可配置为和/或用于至少在干扰速度的一些频率下和/或在高频率下，通过产生不明显超过飞行器机舱16中的其它环境噪声的声级来创建相对安静的飞行器机舱环境。在较高的流速下，常规的空气调节系统可使得飞行器机舱嘈杂。但是，本公开的空气扩散器14可配置为甚至在高流速下提供安静的气流，而不对常规空气扩散器的典型的空间和重量限制妥协。飞行器机舱16可具有许多噪声源，尤其是当飞行器10正在飞行时。空气扩散器14可配置为对飞行器机舱16中的总声级几乎没有影响。来自使用中的空气扩散器14的声级可至少在特定频率下比飞行器机舱16中的其它环境噪声大小于20分贝(dB)、小于10dB、小于5dB、小于3dB、小于2dB、或小于IdB0相比较而言，飞行器机舱比如飞行器机舱16中通常的环境噪声可以大于45dB、大于50dB、大于55dB、大于60dB、大于65dB、大于70dB、大于75dB、大于80dB和/或大于85dB。来自空气扩散器14的声级贡献可包括以下频率:0.1 千赫(kHz) ^0.2kHz、0.5kHz、IkHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、8kHz、1kHz、12kHz、15kHz、20kHz、0.1-1OkHz、0.5_4kHz、1-4kHz、2_4kHz、3-1OkHz、5-1OkHz、大于5kHz和/或大于8kHz。干涉声级的可选量度是语音干扰电平(SIL)。SIL是中心频率为I kHz, 2kHz和4kHz的三个频带下噪声声级的算术平均。这些频带包括对于语音通信最为重要的频率。使用中的空气扩散器14的SIL可以小于55dB、小于52dB、小于50dB、小于48dB、小于46dB或小于44dB。
[0022]图2显示了作为空气调节系统12—部分的两个空气扩散器14的实例。在图中，这两个空气扩散器布置为通过一个或多个机舱通风口 15供应空气进入飞行器机舱。每个空气扩散器14可布置为通过专用的通风口 15供应空气，如图2中实线所示的，或至少两个空气扩散器14任选地可布置为通过单一的、共用的通风口 15(也称为空气轨道)供应空气，如图2中虚线所示的。空气扩散器14通常配置为通过入口一一也称为空气扩散器上游端17——接受输入气流11，以输送气流11通过空气扩散器，并且传播气流11通过相对宽的出口一一也称为空气扩散器下游端18。空气扩散器14可每个独立地配置为以基本上恒定的容积流率、质量流率、压力、和/或流速供应空气进入飞行器机舱，条件是空气调节系统12正供应最小阈值的空气(体积、质量和/或压力)至每个空气扩散器14。因此，空气调节系统12可配置为通过空气扩散器14的配置而不是递送至空气扩散器14的空气的体积、质量、和/或压力来控制供应空气进入飞行器机舱。
[0023]空气扩散器14包括邻近空气扩散器上游端17的入口部分20、邻近空气扩散器下游端18的出口部分40、和跨越入口部分20和出口部分40之间的颈部分30。这些部分的每个以及作为整体的空气扩散器14具有开放的内部或通道，以允许空气流过该部分和空气扩散器14。因此，这些部分和空气扩散器14可被描述为中空的、限定内腔、限定开放的体积和/或是多孔的。这些部分的每个可操作地连接至邻近的部分(一个或多个)(和/或从其延伸)，使得空气可流入入口部分20，通过颈部分30，并且流出出口部分40。这些部分每个可由一个或多个零件组成。两个或多个部分可共用组成零件。例如，一个整体件可包括入口部分20、颈部分30和出口部分40。作为另一实例，入口部分可以是一件，颈部分可以是第二件，并且出口部分可以是空气扩散器14组件的第三件。
[0024]—般而言，每个部分具有上游端(该端被配置为接收气流)和下游端(该端被配置为放出气流)。入口上游端21邻近于空气扩散器上游端17—一气流11配置为进入空气扩散器14的端。出口下游端42邻近于空气扩散器下游端18—一气流11配置为离开空气扩散器14的端。入口下游端22处的入口部分20可操作地连接至颈上游端31处的颈部分30。颈下游端32处的颈部分30可操作地连接至出口上游端41处的出口部分40。如图2所图解的，这些部分每个独立地可以是平滑的和弓形的(以实线图解的)或有角的和盒状的(以点划线图解的)。另外地或可选地，这些部分之间的过渡可以是不连贯的(abrupt)或平滑的。
[0025]空气扩散器14也包括空气扩散器14的空气流动路径内的流量控制器50。流量控制器50与空气扩散器上游端17和空气扩散器下游端18间隔开，并且可以至少部分地在入口部分20、颈部分30和出口部分40的一个或多个的内部。一般而言，流量控制器50朝向空气扩散器上游端17放置，通常位于颈部分30内和/或与其邻近。如本文进一步讨论的，流量控制器50可以是被动压力控制器70和/或涡流诱发器72，即，流量控制器50可影响气流通过空气扩散器14的速度和/或方向。一般而言，流量控制器50包括分离一个或多个流道56的一个或多个叶片54，所述一个或多个流道56允许空气从流量控制器上游端51流过流量控制器50到流量控制器下游端52。
[0026]空气扩散器14是可以以多种方式定向的三维物体。为了便于讨论空气扩散器14的特征、结构和部件，本公开参考由坐标系100所表示的三个正交方向:纵向(表示为y方向)、侧向(lateral direct1n)(表不为 x 方向)和横向(transverse direct1n)(表不为z方向)。纵向是沿着空气扩散器14的几何中心、按照大部分气流通过空气扩散器14的方向的方向，其跨越空气扩散器14从空气扩散器上游端17到空气扩散器下游端18。如本文所进一步讨论的，空气扩散器通常是弯曲的和/或限定弯曲的大部分空气流动路径，并且因此，纵向同样是弯曲的。侧向正交于纵向并且大体上横贯空气扩散器14内的空气流道的最宽部分。空气扩散器14沿侧向的尺寸被称为侧向宽度。横向正交于纵向和侧向二者。空气扩散器14沿横向的尺寸被称为横向幅度。
[0027]图3是空气扩散器14的示意图，其图解各个子部件的一般结构、位置和顺序。图4-5是空气扩散器14的说明性的非排他性实例的垂直横截面。
[0028]现参照图3-5，空气扩散器14可以特征在于空气通道长度19一一从空气扩散器上游端17到空气扩散器下游端18的大部分空气流动路径的几何中心的长度。进一步，空气扩散器14