Фюзеляж воздушного или космического судна и способ активной изоляции этого фюзеляжа
Группа изобретений относится к авиации. Фюзеляж (1) воздушного судна содержит элемент (2) оболочки и конструктивный элемент (7). Между элементом оболочки (2) и конструктивным элементом (7) предусмотрено промежуточное пространство (5; 9), в которое можно впустить воздух при помощи воздушного потока (10). Фюзеляж выполнен с возможностью формирования воздушного потока (10), который обеспечивает впуск воздуха, и представляет собой поток исходящего/входящего воздуха герметизированного внутреннего пространства (20) фюзеляжа (1). Промежуточное пространство (5; 9) соединено с соединительным элементом для исходящего/входящего воздуха внутреннего пространства (20). Воздушное судно снабжено указанным фюзеляжем. Способ характеризуется использованием указанного фюзеляжа. Группа изобретений направлена на снижение веса активной изоляции фюзеляжа (1). 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к фюзеляжу воздушного или космического судна, к воздушному или космическому судну с таким фюзеляжем и к способу активной изоляции такого фюзеляжа.
Уровень техники
Такие фюзеляжи состоят из определенного числа компонентов. Воздушное или космическое судно, такое, например, как самолет, в процессе эксплуатации подвергается не только большим изменениям нагрузки и напряжениям, но также и значительным температурным перепадам. Например, на определенной высоте крейсерского полета температура наружного воздуха на внешней стенке фюзеляжа составляет примерно -55°C, в то время как температура внутри герметизированных кабин поддерживается равной приблизительно +20°C. Это осуществляют с помощью системы кондиционирования воздуха. В обычных фюзеляжах воздушных судов внутренняя сторона фюзеляжа снабжена тепловой изоляцией, которая также образует звуковую изоляцию.
Фюзеляж может иметь одну оболочку или несколько оболочек, в частности две оболочки.
На фиг.7 показан частичный вид в разрезе фюзеляжа 1 с одной оболочкой, который выполнен способом, известным заявителю, и включает в себя элемент 2 оболочки, на внутренней стороне которого имеются элементы 15 жесткости, например, так называемые стрингеры. Обычная изоляция 18 включает в себя изолирующие слои, которые, как правило, состоят из стеклянного волокна, и сосредоточены в оболочке 17, например в полиэтиленовой пленке, между внутренней стороной элемента 2 оболочки и внутренним конструктивным элементом 7, например облицовкой кабины. Облицовка выполнена, например, из пластика, армированного стеклянными волокнами. Кроме того, она может иметь боковые панели 16. Такая конструкция выполняет функции тепловой изоляции и звуковой изоляции внутреннего пространства 20 по отношению к внешней среде 19 снаружи фюзеляжа 1.
Однако дополнительный вес изоляции, потребность в пространстве для нее, и, вследствие этого, необходимые требования к монтажу рассматриваются здесь как недостатки. Более того, в такой конструкции скапливание конденсата может привести к увеличению веса и к опасности развития коррозии, а это означает необходимость проведения определенного объема работ по техническому обслуживанию. Необходимость удаления скопившейся влаги путем сушки или замены изоляции 18 вместе с оболочкой 17 также является неблагоприятным фактором.
По этой причине была предложена концепция фюзеляжа с двойной оболочкой, согласно описанию в DE 10154063. В связи с этим на фиг.8 показан частичный вид в разрезе фрагмента фюзеляжа 1 с двойной оболочкой, согласно известному уровню техники, который выполнен, например, из материалов, армированных волокнами.
Элемент 2 оболочки фюзеляжа 1 имеет наружный элемент 3 оболочки и внутренний элемент 4 оболочки, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга и образуют промежуточное пространство 5 с заполнителем. Промежуточное пространство 5 с заполнителем снабжено внутренней структурой 6, которая представляет собой, например, складчатую сотовую конструкцию из пластика, армированного стеклянными волокнами, пластика, армированного углеродными волокнами, или подобных материалов, образует устойчивый к скалыванию слоистый материал, эффективный с точки зрения механических характеристик (конструкция типа сэндвич), и делает конструкцию фюзеляжа устойчивой. В то же время внутренняя структура 6 выполняет функции тепловой и звуковой изоляции и, благодаря своей компактности, увеличивает внутреннее пространство кабины.
Воздух можно впустить в промежуточное пространство 5 с заполнителем при помощи воздушного потока 10, который обозначен стрелкой, благодаря чему можно осуществлять, так называемое, регулирование влажности применительно к конденсату в промежуточном пространстве 5 с заполнителем. Внутренняя сторона элемента 4 внутренней оболочки обращена к внутреннему пространству 20, где на ней закреплена облицовка, например декоративная пленка.
Недостаток этой конструкции заключается в том, что необходимы дополнительные работы по установке изоляции, так как в противном случае не удастся решить задачу поддержания на внутренней стенке фиксированной температуры, например, +20°C.
На фиг.9 показана стандартная система 12a труб системы кондиционирования воздуха (не показана) самолета. Фрагмент фюзеляжа 1a с продольным участком системы 12a труб показан в упрощенной форме, в качестве примера. Для того чтобы сориентироваться, система координат показывает продольное направление x, поперечное направление y и вертикальное направление z самолета. В направлении x проходит нижняя магистраль X 13a и верхняя магистраль X 14a, которые соединены при помощи магистралей Z 15a, проходящих, по существу, в направлении z. В середине показаны две дополнительные промежуточные магистрали 16a, которые проходят в направлении x. Система кондиционирования воздуха (не показана) соединена с этой системой 12a труб и обеспечивает вентиляцию и регулирование температуры в кабине, а также поддерживает внутреннее давление в кабине. Кроме того, систему кондиционирования воздуха используют для вентиляции и охлаждения помещений вне кабины, таких, например, как грузовой отсек, стойка авиационного электронного оборудования и т.д. Система кондиционирования воздуха питает систему 12a труб, которая выполнена в виде системы сжатого воздуха и проходит по всему самолету. Теплый воздух проходит снизу вверх из нижних магистралей X 13a по магистралям Z 15a в верхние магистрали X 14a и промежуточные магистрали 16a, и попадает в кабину. Магистрали Z 15a проложены за облицовкой кабины.
Такие питающие магистрали могут иметь следующие недостатки. В зависимости от поперечного сечения, требуется относительно много места для монтажа. Магистрали имеют определенный вес, который добавляется к весу самолета. Такая система труб требует выполнения определенного объема монтажных работ. Кроме того, магистрали могут быть легко повреждены, поскольку они имеют стенки малой толщины.
Раскрытие изобретения
Ввиду изложенного, задачей настоящего изобретения является обеспечение фюзеляжа, воздушного или космического судна, а также способа активной изоляции, которые не имеют вышеупомянутых недостатков.
Согласно изобретению эта задача решается при использовании фюзеляжа, обладающего признаками пункта 1 формулы изобретения, и/или воздушного или космического судна, обладающего признаками пункта 12 формулы изобретения, и/или способа, обладающего признаками пункта 13 формулы изобретения.
Соответственно, изобретение предусматривает фюзеляж воздушного или космического судна, который имеет по меньшей мере один элемент оболочки и конструктивный элемент, между которыми имеется промежуточное пространство, в которое можно впустить воздух при помощи воздушного потока. Воздушный поток, который обеспечивает впуск воздуха в промежуточное пространство, представляет собой поток исходящего или входящего воздуха герметизированного внутреннего пространства фюзеляжа, например кабины. Поэтому промежуточное пространство соединено с соответствующим соединительным элементом внутреннего пространства для исходящего или входящего воздуха.
Это обеспечивает преимущество, которое заключается в улучшении, или, по меньшей мере, в сохранении изоляционного эффекта при помощи промежуточного пространства, через которое протекает воздушный поток из герметизированного внутреннего пространства фюзеляжа. Этот воздушный поток обычно выпускают в окружающую самолет атмосферу. В процессе эксплуатации такой воздушный поток движется, например, непрерывно из герметизированной кабины через так называемый регулятор расхода в окружающую воздушное судно атмосферу. Воздушный поток, поступающий во внутреннее пространство, уже подогрет до определенной температуры, например, при помощи системы кондиционирования воздуха, имеющейся на воздушном судне. В дополнительных теплообменниках нет необходимости, но их можно предусмотреть.
Дальнейшее преимущество заключается в том, что принудительный воздушный поток создают с помощью оборудования, которое входит в состав системы кондиционирования воздуха, и для такой активной изоляции/вентиляции не требуется дополнительная энергия.
Для такой изоляции требуется меньше места по сравнению с известным уровнем техники, так как путем впуска воздушного потока в промежуточное пространство фюзеляжа создают активную изоляцию, что ведет к уменьшению толщины изоляции обычных конструкций. Кроме того, аналогичным образом снижается вес по сравнению с известным уровнем техники. Это также ведет к снижению веса и увеличению внутреннего пространства в кабине.
Объем работ по установке изоляции также уменьшается, благодаря отказу от изоляции или уменьшению ее количества.
В отношении вентилируемых помещений также имеется преимущество, которое заключается в уменьшении точек конденсации, или, по меньшей мере, в уменьшении скапливания воды в результате конденсации.
Кроме того, изобретение предусматривает фюзеляж воздушного или космического судна с по меньшей мере одним элементом оболочки и конструктивным элементом, между которыми имеется промежуточное пространство, в которое можно впустить воздух при помощи воздушного потока. Промежуточное пространство образует по меньшей мере часть системы труб системы кондиционирования воздуха.
Вследствие этого также обеспечивается преимущество, которое заключается в улучшении, или, по меньшей мере, в сохранении изоляционного эффекта при помощи промежуточного пространства, через которое протекает подогретый воздушный поток из системы кондиционирования воздуха. Поскольку это промежуточное пространство образует часть или фрагмент системы труб системы кондиционирования воздуха, отпадает необходимость в обычных магистралях Z 15a, так как промежуточное пространство тянется в направлении z, как объяснялось выше применительно к фиг.8. Участки магистралей X 13a, 14a также можно объединить, чтобы добиться особо предпочтительного снижения веса путем уменьшения количества этих частей.
Эти идеи можно реализовать в случае, когда фюзеляж имеет одну оболочку, как описано выше, а также в случае, когда элемент оболочки фюзеляжа имеет несколько оболочек, каковой элемент оболочки состоит из наружного элемента оболочки и внутреннего элемента оболочки. Здесь промежуточное пространство, в которое можно впустить воздух при помощи воздушного потока, предусмотрено между внутренним элементом оболочки и конструктивным элементом. Однако промежуточное пространство можно также предусмотреть таким образом, чтобы впустить воздух между элементами оболочки, и в этом случае промежуточное пространство представляет собой, например, конструкцию типа сэндвич с любым заполнителем и панелями с дополнительной изоляцией или без нее. Элементы оболочки могут быть выполнены из металла или армированного волокнами композиционного материала, или из комбинации металла и армированного волокнами композиционного материала.
Зависимые пункты формулы изобретения характеризуют предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования настоящего изобретения.
Регулирование или управление воздушным потоком для впуска воздуха или для активной изоляции можно осуществлять при помощи клапана, например регулировочного клапана. Этот клапан можно установить на впускном отверстии промежуточного пространства, внутри промежуточного пространства, или на его выпускном отверстии. Разумеется, можно использовать несколько клапанов.
В этой связи особенно предпочтительно, чтобы внутреннее давление герметизированного внутреннего пространства можно было регулировать, по меньшей мере частично, при помощи по меньшей мере одного клапана.
На описанный фюзеляж можно установить дополнительную изоляцию, например облицовку с изоляционными свойствами. Благодаря этому можно повысить эффективность активной изоляции. В этом случае дополнительное преимущество заключается в улучшении звуковой изоляции.
Кроме того, изобретение предусматривает воздушное или космическое судно, снабженное описанным выше фюзеляжем.
Соответствующий способ активной изоляции описанного выше фюзеляжа воздушного или космического судна отходит от общего принципа в силу того факта, что активную изоляцию осуществляют при помощи воздушного потока, который представляет собой поток исходящего или входящего воздуха герметизированного внутреннего пространства фюзеляжа.
Краткое описание чертежей
Суть изобретения более подробно объясняется ниже на примерах вариантов осуществления, схематически представленных на чертежах.
Фиг.1 показывает частичный вид в разрезе фрагмента примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.2 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.3 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.4 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.5 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.6 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа согласно изобретению;
фиг.7 показывает частичный вид в разрезе фрагмента фюзеляжа с одной оболочкой согласно известному уровню техники;
фиг.8 показывает частичный вид в разрезе фрагмента фюзеляжа с двумя оболочками согласно известному уровню техники; и
фиг.9 схематически показывает частичный вид фрагмента фюзеляжа с системой труб системы кондиционирования воздуха согласно известному уровню техники.
Если не указано иначе, одинаковые номера позиций на всех фигурах обозначают одинаковые компоненты или компоненты, выполняющие одинаковые функции.
Осуществление изобретения
На фиг.7-9 показан известный уровень техники, который уже объяснен выше.
Фиг.1 показывает частичный вид в разрезе фрагмента первого примерного варианта осуществления фюзеляжа 1 согласно изобретению, в конфигурации с одной оболочкой. В этом примере фюзеляж 1 представляет собой фюзеляж воздушного судна, например самолета, или космического судна, который не изображен на фигуре.
Согласно примерному варианту осуществления, элемент 2 оболочки на левой стороне фигуры находится в контакте с внешней средой 19, например с воздухом. Что касается внутренней стороны элемента 2 оболочки, то она упрочнена, например, элементами 15 жесткости, которые проходят в продольном направлении (перпендикулярно плоскости чертежа), и снабжена изоляционным элементом 8, который имеет определенную толщину, и, например, наклеен на внутреннюю сторону элемента 2 оболочки.
Далее в направлении внутреннего пространства 20 фюзеляжа 1 имеется конструктивный элемент 7, например облицовка кабины, который расположен на расстоянии от изоляционного элемента 8, образуя, тем самым, промежуточное пространство 9.
Впуск воздуха в это промежуточное пространство 9 можно осуществлять при помощи воздушного потока 10, который обозначен стрелками. Он может также двигаться в противоположном направлении. Вместо того чтобы вытекать через так называемый выпускной регулировочный клапан, в этом примере воздушный поток 10 в виде исходящего воздуха выходит из герметизированной кабины воздушного или космического судна через впускное отверстие 11, проходит через впускной клапан 13 и попадает в промежуточное пространство 9, которое здесь показано только в качестве примера. Впускным клапаном 13 может быть, например, выпускной регулировочный клапан или модифицированный клапан такого типа. В воздушном судне может быть некоторое количество этих промежуточных пространств. Аналогичным образом, воздушный поток 10 может быть также сформирован в виде потока входящего воздуха, поступающего в герметизированное внутреннее пространство фюзеляжа 1.
Воздушный поток 10, подогретый, например, с помощью системы кондиционирования воздуха кабины, отдает свое остаточное тепло поверхностям промежуточного пространства 9, благодаря чему происходит активная изоляция. Вследствие этого увеличивается сопротивление фюзеляжа 1 передаче тепла от внутреннего пространства 20 внешней среде 19. Поэтому энергия, которой обладает воздушный поток 10, не передается окружающей среде 19, а эффективно используется для активной изоляции, благодаря чему также уменьшается потребление энергии системой кондиционирования воздуха.
Только после передачи воздушным потоком 10 своей энергии для создания активной изоляции, он выходит через выпускное отверстие 12 для дальнейшего использования или утилизации. Предусмотрен или впускной клапан 13, или выпускной клапан 14. Клапан может быть также установлен внутри промежуточного пространства 9. В данном примере показана комбинация двух клапанов 13, 14. Само собой разумеется, что допускается параллельное включение нескольких клапанов 13.
При помощи клапана 13, 14 можно корректировать или регулировать внутреннее давление в кабине. Для этой цели клапан 13. 14 выполняют в виде регулировочного клапана, например, для системы труб системы кондиционирования воздуха. Имеющие к этому отношение средства управления не изображены на фигуре, но их также можно использовать, чтобы корректировать или регулировать воздушный поток 10. Воздушный поток 10 может также представлять собой часть общего потока исходящего воздуха кабины. Для этой цели поток входящего в кабину воздуха можно также использовать полностью или частично. Кроме того, допускается комбинирование: определенное число промежуточных пространств 9 может подвергаться воздействию потока исходящего воздуха, а определенное их число может подвергаться воздействию потока входящего воздуха.
Фиг.2 показывает второй примерный вариант осуществления фюзеляжа 1 согласно изобретению, в конфигурации с несколькими оболочками, в частности с двумя оболочками.
В этом примере фюзеляж 1 в конфигурации с несколькими оболочками образован при помощи элемента 2 оболочки, состоящего из двух оболочек. Наружный элемент 3 оболочки установлен так, что одна его сторона обращена к внешней среде 19 воздушного судна, которое не изображено на фигуре. Его противоположная сторона расположена на определенном расстоянии от стороны внутреннего элемента 4 оболочки, образуя промежуточное пространство 5 с заполнителем, в котором размещена внутренняя структура 6. Внутренняя структура 6 связывает наружный элемент 3 оболочки с внутренним элементом 4 оболочки нежестким образом, и обладает изоляционными свойствами для обеспечения тепловой и звуковой изоляции по отношению к внутреннему пространству 20. Внутренняя структура 6 проницаема, то есть в промежуточное пространство 5 с заполнителем можно впустить воздух.
Внутренняя сторона элемента 2 оболочки, в этом примере - внутренняя сторона внутреннего элемента 4 оболочки, обращена к внутреннему пространству 20. По направлению к внутреннему пространству 20, на определенном расстоянии от внутреннего элемента 4 оболочки, расположен конструктивный элемент 7, который вместе с внутренним элементом 4 оболочки образует промежуточное пространство 9, в которое можно впустить воздух.
В этом примере через промежуточное пространство 5 с заполнителем и промежуточное пространство 9 проходит воздушный поток 10 или составляющие его потоки (стрелки меньшего размера, изображенные пунктирными линиям). Воздушный поток нагревают описанным выше способом, и он отдает свою энергию промежуточному пространству 5 с заполнителем и промежуточному пространству 9, образуя активную изоляцию.
Кроме того, здесь воздушный поток протекает через промежуточное пространство 9. В этом случае конструктивный элемент 7 может также оказывать изоляционное действие, благодаря чему можно получить особенно предпочтительное сочетание активной изоляции, создаваемой воздушным потоком 10 и пассивной изоляции, создаваемой конструктивным элементом 7.
Действие клапанов 13, 14 не отличается от описания, которое дано применительно к фиг.1. В примере, показанном на фиг.2, клапаны 13 и 14 можно использовать соответственно для промежуточных пространств 5 и 9.
Возможно также, чтобы воздействию воздушного потока 10 подвергалось только промежуточное пространство 5 с заполнителем.
Фиг.3 показывает примерный вариант осуществления фюзеляжа 1 согласно изобретению, который отличается от примерного варианта осуществления по фиг.2 только тем, что на внутреннюю сторону внутреннего элемента 4 оболочки в промежуточном пространстве 9 нанесен изоляционный элемент 8. В этой конструкции, приведенной в качестве примера, изоляционный элемент, тем самым, создает пассивную изоляцию в сочетании с активной изоляцией, создаваемой воздушным потоком 10. В этом случае действие клапанов 13, 14 также не отличается от описания, данного выше.
Способом, широко применяемым для монтажа систем труб систем кондиционирования воздуха, впускное отверстие 11 соединяют с уже имеющимся соединительным элементом для исходящего/входящего воздуха. Это соединение, а также соединение между клапанами 13, 14 и промежуточными пространствами 5 и 9 предусматривает, что монтаж магистралей выполнен способом, известным для систем вентиляции и систем кондиционирования воздуха в воздушном судне, с целью формирования соответствующих соединительных элементов. Например, от клапана 13 в качестве коллектора может быть проложен общий трубопровод, например, прямоугольного или круглого сечения, к которому в качестве ответвлений присоединены соединительные элементы для всех промежуточных пространств или групп промежуточных пространств. Эти соединительные элементы могут быть, например, спроектированы так, чтобы они соответствующим образом обеспечивали переход от поперечного сечения коллектора к поперечному сечению отверстия, ведущего в соответствующее промежуточное пространство. Соединение выпускного отверстия 12 осуществляют аналогичным образом.
В случае варианта осуществления, где регулировочный клапан размещен внутри промежуточного пространства 5, 9, регулировочный клапан может быть аналогичным образом предназначен, соответственно, для вентиляционных магистралей и магистралей кондиционирования воздуха воздушного судна. Здесь, например, можно предусмотреть, чтобы соответствующие участки соединительного элемента направляли воздух между участками соответствующего промежуточного пространства 5, 9. Те стороны элементов оболочки, которые образуют соответствующее промежуточное пространство, можно также снабдить, например, соответствующими каналами, которые образовывали бы воздуховод и соединяли части промежуточного пространства с регулировочным клапаном. Такие каналы могут также усиливать теплообмен между потоком воздуха и промежуточным пространством для активной изоляции.
Фиг.4 показывает частичный вид в разрезе фрагмента дальнейшего примерного варианта осуществления фюзеляжа 1а согласно изобретению в конфигурации с одной оболочкой. В этом примере фюзеляжем 1a является фюзеляж воздушного судна, такого, например, как самолет, который не изображен на фигуре.
На левой стороне фигуры элемент 2a оболочки находится в контакте с внешней средой 21a воздушного судна. Внутренняя сторона элемента 2a оболочки усилена элементами жесткости 19a, которые идут в продольном направлении (перпендикулярно плоскости чертежа), и снабжена изоляционным элементом 8a, который имеет определенную толщину и закреплен на внутренней стороне элемента 2a оболочки.
Кроме того, на расстоянии от изоляционного элемента 8a расположен конструктивный элемент 5a, например облицовка кабины, благодаря чему образуется промежуточное пространство 9a. В воздушном судне может быть определенное число таких промежуточных пространств.
Воздух можно впустить в это промежуточное пространство 9a при помощи воздушного потока 10a, который показан стрелками. Промежуточное пространство 9a соединено с нижней магистралью X 13a и верхней магистралью X 14a системы 12a труб системы кондиционирования воздуха самолета, показанной на фиг.9. Вследствие этого, промежуточное пространство 9a образует часть системы 12a труб, в которой оно формирует магистрали Z 15a (см. фиг.9), полностью или в виде участков.
Например, воздушный поток 10a переносит нагретый воздух от нижней магистрали X 13a и отдает его остаточное тепло поверхностям промежуточного пространства 9a, благодаря чему образуется активная изоляция. Вследствие этого увеличивается сопротивление фюзеляжа 1a теплопередаче от внутреннего пространства 22a внешней среде 21a. Поэтому энергию, которой обладает воздушный поток 10a, эффективно используют для активной изоляции, благодаря чему также уменьшается потребление энергии системой кондиционирования воздуха.
Только после передачи воздушным потоком 10a своей энергии для создания активной изоляции, он попадает в верхнюю магистраль X 14a или в промежуточную магистраль 16a (см. фиг.9).
Магистраль X 13a и/или магистраль X 14a можно также объединить, например, в виде участков в промежуточном пространстве 9a, благодаря чему уменьшается количество деталей в системе 12a труб и снижается ее вес.
Фиг.5 показывает дальнейший примерный вариант осуществления фюзеляжа 1a согласно изобретению в конфигурации с несколькими оболочками, в частности с двумя оболочками.
В этом примере фюзеляж 1a в конфигурации с несколькими оболочками образован при помощи элемента 2a оболочки, состоящего из двух оболочек. Наружный элемент 3a оболочки установлен так, что одна его сторона обращена к внешней среде 21a воздушного судна, которое не изображено на фигуре. Его противоположная сторона расположена на определенном расстоянии от стороны внутреннего элемента 4a оболочки, образуя промежуточное пространство 6a с заполнителем, в котором размещена внутренняя структура 7. Внутренняя структура 7a связывает наружный элемент 3a оболочки с внутренним элементом 4a оболочки нежестким образом, и обладает изоляционными свойствами для обеспечения тепловой и звуковой изоляции по отношению к внутреннему пространству 22a. Внутренняя структура 7a проницаема, то есть в промежуточное пространство 6a с заполнителем можно впустить воздух.
Внутренняя сторона элемента 2a оболочки, в этом примере - внутренняя сторона внутреннего элемента 4a оболочки, обращена к внутреннему пространству 22a. В направлении внутреннего пространства 22a, на определенном расстоянии от внутреннего элемента 4a оболочки, расположен конструктивный элемент 5a, который вместе с внутренним элементом 4a оболочки образует промежуточное пространство 9a, в которое можно впустить воздух.
В этом примере через промежуточное пространство 6a с заполнителем и промежуточное пространство 9a проходит воздушный поток 10a или составляющие его потоки (стрелки меньшего размера, изображенные пунктирными линиями). Воздушный поток 10a нагревают описанным выше способом, и он отдает свою энергию промежуточному пространству 6a с заполнителем и промежуточному пространству 9a, образуя активную изоляцию.
Кроме того, здесь воздушный поток 10a протекает также через промежуточное пространство 9a. В этом случае конструктивный элемент 5a может также оказывать изоляционное действие, благодаря чему можно получить особенно предпочтительное сочетание активной изоляции, создаваемой воздушным потоком 10a и пассивной изоляции, создаваемой конструктивным элементом 5a.
Промежуточное пространство 9a и промежуточное пространство 6a с заполнителем соединены с системой 12a труб системы кондиционирования воздуха, как описано применительно к фиг.4, и образуют ее участки. В примере, показанном на фиг.5, очевидно, что для объединения участков системы 12a труб, к ней можно присоединить отдельно промежуточное пространство 9a или промежуточное пространство 6a с заполнителем.
Фиг.6 показывает дальнейший примерный вариант осуществления фюзеляжа 1a согласно изобретению, который отличается от второго примерного варианта осуществления по фиг.5 прежде всего тем, что только промежуточное пространство 6a с заполнителем образует магистрали Z 15a системы 12a труб. Однако промежуточное пространство 9a подвергается воздействию вспомогательного воздушного потока 11a, который служит для впуска воздуха в область позади конструктивного элемента 5a, то есть в промежуточное пространство 9a. Этот вспомогательный воздушный поток 11a можно также использовать для активной изоляции. Это в известной степени несложно, так как все необходимые средства для этого вспомогательного воздушного потока 11a часто имеются в наличии. Например, при увеличении массового расхода этого вспомогательного воздушного потока 11a повышается эффективность создаваемой им активной изоляции.
В этом примере, для дальнейшего повышения эффективности изоляции, на внутреннюю сторону внутреннего элемента 4a оболочки в промежуточном пространстве 9a был дополнительно нанесен изоляционный элемент 8a. В этой конструкции, представленной в качестве примера, изоляционный элемент 8a создает, таким образом, пассивную изоляцию в сочетании с активной изоляцией, образованной вспомогательным воздушным потоком 11a, проходящим через промежуточное пространство, и потоком 10a воздуха, проходящим через промежуточное пространство 6a с заполнителем. Однако объединение участков системы 12a труб системы кондиционирования воздуха, объединение магистралей Z 15a и соединительного элемента, выполненного описанным выше способом, возможно только в сочетании с промежуточным пространством 6a с заполнителем.
Соответствующие соединения между существующей системой 12a труб системы кондиционирования воздуха и промежуточными пространствами 6а, 9a выполняют с применением способа монтажа, известного для систем труб систем кондиционирования воздуха воздушного или космического судна. Например, общая нижняя магистраль X 13a в виде трубопровода, например, прямоугольного или круглого сечения, служит в качестве коллектора, к которому в качестве ответвлений присоединены соединительные элементы для всех промежуточных пространств или групп промежуточных пространств. Эти соединительные элементы могут быть, например, спроектированы так, чтобы они соответствующим образом обеспечивали переход от поперечного сечения коллектора к поперечному сечению отверстия, ведущего в соответствующее промежуточное пространство. Соединение промежуточных пространств 6a, 9a с верхней магистралью X 14a и промежуточными магистралями 16a выполняют аналогичным образом.
Изобретение не ограничивается описанными выше примерными вариантами осуществления.
Например, идея настоящего изобретения может быть также применена для фюзеляжа в конфигурации с одной оболочкой, с двумя оболочками или с несколькими оболочками, причем элементы оболочки могут быть выполнены из металла, из армированных волокнами композиционных материалов или из комбинации металла и армированных волокнами композиционных материалов.
Предполагается также, что поток 10 воздуха можно не только нагревать, но и охлаждать. Это может иметь место в том случае, например, когда одна сторона фюзеляжа 1 подвергается воздействию интенсивного теплового излучения, что может произойти, например, с космическим судном. Тогда другая сторона фюзеляжа требует нагревания при помощи воздушного потока, в то время как облучаемая сторона требует охлаждения. Это можно сделать, например, при помощи соответствующей схемы соединения и включения клапанов 13, 14, а также при помощи различных теплообменников системы кондиционирования воздуха.
Можно также разделить объединенные участки на промежуточные пространства 9a и 6a. Тогда ставшие отдельными участки можно нагревать, охлаждать, снабжать воздухом или отключать независимо друг от друга, что можно сделать, например, при помощи подходящих управляющих клапанов.
В дополнение следует подчеркнуть, что индекс «a» не исключает множественности. Более того, нужно отметить, что признаки или этапы, описанные со ссылкой на примерные варианты осуществления, можно также применять в сочетании с другими признаками или этапами других описанных примерных вариантов осуществления или усовершенствований.
Список обозначений
| 1 | фюзеляж |
| 2 | элемент оболочки |
| 3 | наружный элемент оболочки |
| 4 | внутренний элемент оболочки |
| 5 | промежуточное пространство с заполнителем |
| 6 | внутренняя структура |
| 7 | конструктивный элемент |
| 8 | изоляционный элемент |
| 9 | промежуточное пространство |
| 10 | воздушный поток |
| 11 | впускное отверстие |
| 12 | выпускное отверстие |
| 13 | впускной клапан |
| 14 | выпускные клапаны |
| 15 | элемент жесткости |
| 16 | боковая панель |
| 17 | оболочка |
| 18 | изоляция |
| 19 | внешняя среда |
| 20 | внутреннее пространство |
| 1a | фюзеляж |
| 2a | элемент оболочки |
| 3a | наружный элемент оболочки |
| 4a | внутренний элемент оболочки |
| 5a | конструктивный элемент |
| 6a | промежуточное пространство с заполнителем |
| 7a | внутренняя структура |
| 8a | изоляционный элемент |
| 9a | промежуточное пространство |
| 10a | воздушный поток |
| 11a | вспомогательный воздушный поток |
| 12a | система труб |
| 13a | нижняя магистраль X |
| 14a | верхняя магистраль X |
| 15a | магистраль Z |
| 16a | промежуточная магистраль |
| 17a | изоляция |
| 18a | оболочка |
| 19a | элемент жесткости |
| 20a | боковая панель |
| 21a | внешняя среда |
| 22a | внутреннее пространство |
| x, y, z | координаты |
1. Фюзеляж (1; 1a) воздушного судна, содержащий по меньшей мере один элемент (2; 2а) оболочки и конструктивный элемент (5а; 7); причем между по меньшей мере одним элементом оболочки (2; 2а) и конструктивным элементом (5а; 7) предусмотрено промежуточное пространство (5; 6а; 9; 9а), в которое может быть обеспечен впуск воздуха посредством воздушного потока (10; 10а), при этом воздушный поток (10; 10а), обеспечивающий впуск воздуха, представляет собой поток исходящего или входящего воздуха герметизированного внутреннего пространства (20; 22а) фюзеляжа (1; 1а), а промежуточное пространство (5; 6а; 9; 9а) соединено с соответствующим соединительным элементом внутреннего пространства (20; 22а) для исходящего или входящего воздуха, причем промежуточное пространство (5; 6а; 9; 9а) образует по меньшей мере часть системы (12а) труб системы кондиционирования воздуха.
2. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент (2; 2а) оболочки состоит из нескольких частей и содержит наружный элемент (3; 3а) оболочки и внутренний элемент (4; 4а) оболочки, при этом между внутренним элементом (4; 4а) оболочки и конструктивным элементом (5а; 7) предусмотрено промежуточное пространство (9; 9а), в которое может быть обеспечен впуск воздуха посредством воздушного потока (10; 10а) и которое образует по меньшей мере часть системы (12а) труб системы кондиционирования воздуха.
3. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент (2; 2а) оболочки состоит из нескольких частей и содержит наружный элемент (3; 3а) оболочки и внутренний элемент (4; 4а) оболочки, образующие промежуточное пространство (5; 6а) с заполнителем, в которое может быть обеспечен впуск воздуха посредством воздушного потока (10; 10а) и которое образует по меньшей мере часть системы (12а) труб системы кондиционирования воздуха.
4. Фюзеляж по п.2, отличающийся тем, что впуск воздуха может быть обеспечен одновременно в промежуточное пространство (9; 9а) и промежуточное пространство (5; 6а) с заполнителем посредством воздушного потока (10; 10а), причем промежуточное пространство (9а) и промежуточное пространство (6а) с заполнителем образуют отдельные части системы (12а) труб системы кондиционирования воздуха.
5. Фюзеляж по п.2, отличающийся тем, что промежуточное пространство (6а) с заполнителем образует части системы (12а) труб системы кондиционирования воздуха, причем впуск воздуха в промежуточное пространство (9а) может быть обеспечен посредством вспомогательного воздушного потока (11а).
6. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент (2; 2а) оболочки снабжен изоляционным элементом (8; 8а).
7. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что конструктивный элемент (5а; 7) обладает изоляционными свойствами.
8. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен по меньшей мере один клапан (13; 14) для регулирования воздушного потока (10).
9. Фюзеляж по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапан (13; 14) выполнен в виде регулировочного клапана.
10. Фюзеляж по п.8, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапан (13; 14) выполнен с возможностью по меньшей мере частичного регулирования внутреннего давления герметизированного внутреннего пространства (20; 22а).
11. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент (2; 2а) оболочки выполнен из металла, или из армированных волокнами композиционных материалов, или из комбинации металла и армированных волокнами композиционных материалов.
12. Воздушное судно, снабженное фюзеляжем (1; 1а), охарактеризованным в одном из предшествующих пунктов.
13. Способ активной изоляции фюзеляжа (1; 1а) воздушного судна, охарактеризованного в одном из пп.1-11, отличающийся тем, что активную изоляцию обеспечивают посредством воздушного потока (10), представляющего собой поток исходящего или входящего воздуха герметизированного внутреннего пространства (20; 22а) фюзеляжа (1; 1а).
