Пристрій керування ламінарною течією і літальний апарат, який використовує такий пристрій

1. Пристрій керування ламінарною течією, який містить: зовнішню обшивку, яка має множину перфораційних отворів, що проходять через неї, і має зовнішню поверхню, виконану з можливістю впливу на неї повітряного потоку, що включає в себе повітряну течію примежового шару, що проходить вздовж зовнішньої поверхні, і систему відсмоктування, що сполучається з перфораційними отворами з боку зовнішньої обшивки, протилежної зовнішній поверхні, і виконану з можливістю відсмоктування повітря з повітряної течії примежового шару через перфораційні отвори, при цьому збурення потоку утворюються у повітряній течії примежового шару внаслідок відсмоктування повітря через перфораційні отвори, який відрізняється тим, що перфораційні отвори просторово розподілені з такою просторовою схемою розташування перфораційних отворів, що збурення потоку піддають інтерференції зі взаємним послабленням щонайменше при одній або декількох вибраних довжинах хвиль. 2. Пристрій керування ламінарною течією за п. 1, який відрізняється тим, що просторова схема розташування перфораційних отворів виконана такою, що відсмоктування повітря через вказані перфораційні отвори викликає мінімальне збудження нестійкостей течії у повітряній течії примежового шару. 2 (19) 1 3 сідніми групами з вказаних груп рядів у межах кожного з вказаних пучків. 8. Пристрій керування ламінарною течією за п. 7, який відрізняється тим, що групи рядів у відповідному одному з вказаних пучків відповідно включають в себе різні кількості рядів перфораційних отворів. 9. Пристрій керування ламінарною течією за п. 1, який відрізняється тим, що вказана просторова схема розташування включає в себе множину подовжених пучків перфораційних отворів, що проходять у подовжньому напрямі, кожний з яких включає в себе множину подовжніх рядів перфораційних отворів, причому вказані пучки розташовані паралельно один одному і розташовані на визначеній відстані один від одного з неперфорованими зонами обшивки між ними, і причому ряди перфораційних отворів розташовані один відносно одного з можливістю забезпечення вказаної інтерференції із взаємним послабленням, і пучки перфораційних отворів розташовані один відносно одного з можливістю забезпечення інтерференції із взаємним послабленням. 10. Пристрій керування ламінарною течією, відкритий для впливу повітряної течії примежового шару, причому пристрій керування включає в себе: зовнішню обшивку з множиною основних перфораційних отворів, що проходять наскрізь через обшивку; систему відсмоктування, з'єднану з зовнішньою обшивкою для відсмоктування повітря з вказаної повітряної течії примежового шару через вказані основні перфораційні отвори; причому основні перфораційні отвори просторово розподілені із такою просторовою схемою розташування вказаних перфораційних отворів, що збурення потоку піддаються інтерференції із взаємним послабленням щонайменше при одній або декількох вибраних довжинах хвиль для забезпечення мінімального збудження нестійкостей течії у повітряній течії примежового шару. 11. Пристрій керування ламінарною течією, відкритий для впливу повітряної течії примежового шару, причому вказаний пристрій керування включає в себе: зовнішню обшивку з множиною основних перфораційних отворів, що проходять наскрізь через обшивку; систему відсмоктування, з'єднану з зовнішньою обшивкою для відсмоктування повітря з повітряної течії примежового шару через основні перфораційні отвори; причому вказані основні перфораційні отвори мають просторовий спектр по суті з відсутністю енергії при попередньо заданих довжинах хвиль, так що збурення у вказаній повітряній течії примежового шару, викликані відсмоктуванням вказаного повітря через основні перфораційні отвори, щонайменше частково гасять одне одне за рахунок інтерференції із взаємним послабленням при попередньо заданих довжинах хвиль. 12. Літальний апарат, який має аеродинамічний профіль, який включає в себе передню кромку і зовнішню обшивку із зовнішньою поверхнею, пристосованою для того, щоб мати повітряну течію 89470 4 примежового шару, що проходить вздовж неї, і який має перфораційні отвори, що сполучаються через вказану зовнішню обшивку з вказаною зовнішньою поверхнею, при цьому літальний апарат додатково включає в себе систему відсмоктування, яка сполучається із перфораційними отворами і яка виконана з можливістю відсмоктування повітря із повітряної течії примежового шару через перфораційні отвори, який відрізняється тим, що: перфораційні отвори розташовані у просторі у подовжених пучках перфораційних отворів, пучки проходять у подовжньому напрямі по суті паралельно передній кромці і один одному, і пучки відділені у поперечному напрямі один від одного відповідними великими неперфорованими зонами обшивки, розташованими між ними, і кожний з пучків включає в себе множину рядів перфораційних отворів, що проходять у подовжньому напрямі, причому основні перфораційні отвори просторово розподілені з такою просторовою схемою розташування перфораційних отворів, що збурення потоку піддається інтерференції зі взаємним послабленням щонайменше при одній або декількох вибраних довжинах хвиль для забезпечення мінімального збудження нестійкостей течії у повітряній течії примежового шару. 13. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що кожен з указаних перфораційних отворів являє собою подовжену щілину, яка має довжину в інтервалі від 100 до 3000 мкм і ширину в інтервалі від 50 до 250 мкм. 14. Літальний апарат за п. 13, який відрізняється тим, що вказана довжина не перевищує 500 мкм. 15. Літальний апарат за п. 13, який відрізняється тим, що вказана довжина не перевищує 300 мкм. 16. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що кожен із вказаних перфораційних отворів відповідного одного із вказаних пучків являє собою подовжену щілину, що має довгу вісь, орієнтовану паралельно до подовжнього напряму протяжності вказаного відповідного пучка. 17. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що кожен із вказаних перфораційних отворів відповідного одного з вказаних пучків являє собою подовжену щілину, що має довгу вісь, орієнтовану перпендикулярно подовжньому напряму протяжності вказаного відповідного пучка. 18. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що кожен з вказаних перфораційних отворів відповідного одного з вказаних пучків являє собою подовжену щілину, що має довгу вісь, орієнтовану під косим кутом відносно подовжнього напряму протяжності вказаного відповідного пучка. 19. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що вказані перфораційні отвори являють собою подовжені щілини, що мають довгі осі, які орієнтовані паралельно одна одній у межах кожного відповідного одного з вказаних пучків, і вказані довгі осі вказаних щілин першого з вказаних пучків орієнтовані у напрямі, відмінному від напряму орієнтування вказаних довгих осей щілин другого з вказаних пучків. 5 89470 6 20. Літальний апарат за п. 19, який відрізняється тим, що довгі осі щілин кожного відповідного одного з вказаних пучків орієнтовані по суті перпендикулярно до напряму локальної течії повітряного струменя примежового шару, що проходить над відповідним пучком. 21. Літальний апарат за п. 19, який відрізняється тим, що вказані довгі осі вказаних щілин кожного відповідного одного з вказаних пучків орієнтовані по суті паралельно до напряму локальної течії повітряного струменя примежового шару, що проходить над відповідним пучком. 22. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що вказані ряди вказаних перфораційних отворів у відповідному одному з вказаних пучків розташовані у вигляді множини паралельних груп рядів із сусідніх рядів з указаних рядів, що відповідно мають перфораційні отвори, розташовані у шаховому порядку один відносно одного, і з меншими неперфорованими зонами обшивки між сусідніми групами з вказаних груп рядів у межах відповідного пучка. 23. Літальний апарат за п. 22, який відрізняється тим, що перша з вказаних груп рядів у межах відповідного пучка має інші довжину, ширину, орієнтацію, інтервал, періодичність, розташування у шаховому порядку, кількість або схему розташування перфораційних отворів при порівнянні з другою із вказаних груп рядів у межах вказаного відповідного пучка. 24. Літальний апарат за п. 23, який відрізняється тим, що перфораційні отвори являють собою отвори з круглим поперечним перерізом. 25. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що вказана просторова схема розташування вказаних перфораційних отворів має просторовий спектр по суті з відсутністю енергії при вказаній одній або декількох вибраних довжинах хвиль. 26. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що вказана одна або декілька вибраних довжин хвиль відповідають довжинам хвиль течії попередньо заданих нестійкостей течії, що виникають у повітряній течії примежового шару. 27. Літальний апарат за п. 12, який відрізняється тим, що додатково включає в себе конструктивно підтримуючі нервюри, які проходять вздовж вказаної зовнішньої обшивки і приєднані до вказаної зовнішньої обшивки з її боку, протилежного вказаній зовнішній поверхні, у вказаних великих неперфорованих зонах обшивки. 28. Літальний апарат за п. 27, який відрізняється тим, що вказана зовнішня обшивка і вказані нервюри утворюють одне ціле одне з одним і разом утворюють виготовлений за одне ціле єдиний компонент. 29. Літальний апарат за п. 27, який відрізняється тим, що додатково включає в себе внутрішню пластину, приєднану до вказаних нервюр напроти і на визначеній відстані від вказаної зовнішньої обшивки, внаслідок чого утворюються канали для проходження повітря, відповідно обмежені між вказаною зовнішньою обшивкою, вказаною внутрішньою пластиною і відповідними сусідніми нервюрами з вказаних нервюр, причому вказана внутрішня пластина має отвори, що сполучаються через неї із вказаними каналами для проходження повітря, і вказані отвори створюють різні відповідні загальні пористості із вказаних отворів, що сполучаються з іншими каналами з указаних каналів для проходження повітря. 30. Аеродинамічна поверхня, що підтримує повітряну течію примежового шару, при цьому аеродинамічна поверхня має передню ведучу кромку і щонайменше частину зовнішньої поверхні, що являє собою поверхню керування ламінарною течією, відкриту для впливу повітряної течії примежового шару, причому поверхня керування включає в себе: зовнішню обшивку з множиною основних перфораційних отворів, що проходять крізь вказану зовнішню обшивку; систему відсмоктування, з'єднану з зовнішньою обшивкою для відсмоктування повітря із вказаної повітряної течії примежового шару через вказані основні перфораційні отвори, внаслідок чого утворюються збурення у повітряній течії примежового шару; причому основні перфораційні отвори утворюють множину розташованих на визначеній відстані одна від одної, подовжніх перфорованих зон, вирівняних по суті паралельно передній кромці аеродинамічного профілю і відділених одна від одної неперфорованими зонами поверхні, при цьому щонайменше одна з подовжніх перфорованих зон має основні перфораційні отвори, розподілені так, щоб забезпечити інтерференцію вказаних збурень із взаємним послабленням, при цьому інтерференція із взаємним послабленням відбувається по ходу потоку за вказаною щонайменше однією з вказаних подовжніх перфорованих зон при попередньо заданих довжинах просторових хвиль. Дана заявка базується на попередній заявці на патент США 60/373 653, поданій 18 квітня 2002, і заявляє пріоритет даної заявки відповідно до Розділу 35 Кодексу законів США, §119(е), і статті 8 РСТ, при цьому зміст вказаної заявки включений у даний опис у всій своїй повноті як посилання. Даний винахід відноситься до створення конструкції перфорованої обшивки для застосування керування ламінарним потоком за допомогою від смоктування повітря з примежового шару. У даній галузі техніки широко відомо, що на умови ламінарної течії примежового шару текучого середовища, яке обтікає поверхню тіла, можуть впливати різні пристрої. Крім того, відомо, що стабілізація умов ламінарної течії примежового шару може забезпечити зменшення виникаючого у результаті поверхневого тертя між текучим середовищем і тілом. Це особливо відноситься, напри 7 клад, до галузі конструювання літальних апаратів, в якій поліпшення умов ламінарної течії примежового шару і виникаюче у результаті менше поверхневе тертя можуть привести до потенційної економії палива при роботі літального апарату. З цих причин застосування поверхневого відсмоктування через пористу або перфоровану поверхню для стабілізації ламінарного примежового шару текучого середовища, що протікає по або відносно поверхні, широко вивчалося протягом багатьох десятиріч. Застосовні до літаків цивільної авіації відомі пристрої керування ламінарною течією, як правило, повинні працювати з максимальною ефективністю тільки за одних умов, а саме за умов польоту на крейсерській швидкості, і, таким чином, призначені, насамперед, для цього робочого режиму. Переважним вважалося застосування поверхневого відсмоктування за допомогою спеціально перфорованої поверхні, а не пористої поверхні, внаслідок регулювання характеристик поверхні, яке може бути забезпечене за рахунок спеціального утворення перфораційних отворів, наприклад, із заданими розмірами, схемами розташування і відстанями між ними. Відомо утворення таких перфораційних отворів за допомогою свердління при механообробці, травлення, прошиття отвору електронним променем або прошиття отворів лазерним променем. Типові звичайні конструкції перфораційних отворів дозволяють одержати перфораційні отвори, які являють собою по суті малі отвори з круглими формами у плані або круглими формами перерізу, з діаметром, який значно менше товщини примежового шару, який обтікає поверхню. Типові діаметри перфорацій або отворів звичайно знаходяться у діапазоні від 50 до 100мкм. Типові звичайні відстані між сусідніми перфораційними отворами знаходяться у діапазоні від 200 до 5000мкм. Відповідно до відомого рівня техніки отвори або перфорації, як правило, передбачені зі схемами їх розташування, які є правильними і просторово повторюваними або аналогічними (наприклад, по суті інваріантними відносно перенесення) на великих ділянках поверхні. Прикладами таких схем розташування є шахові конфігурації або сітки лінійних рядів отворів по суті з рівною відстанню між сусідніми отворами у кожному ряді і по суті однаковою відстанню від ряду до ряду. Щільність перфораційних отворів, як правило, є постійною для зручності механічної обробки і т.п., але розглядалися переваги пористості, що просторово змінюється. Наприклад, у патенті США 5263667 (Horstman) описана прямолінійна схема розташування перфораційних отворів з щільністю перфораційних отворів, що просторово змінюється, виконана з метою забезпечення по суті постійної швидкості відсмоктування у зоні зовнішнього тиску, що змінюється. Вказані нижче патенти США також по суті відносяться до галузі керування примежовим шаром шляхом відсмоктування: 5884873, 5899416, 6050523, 6216982 і 6415510. Всі відомі схеми розташування перфораційних отворів, описані у роботах, що відносяться до відомого рівня техніки, є загальними у тому значен 89470 8 ні, що вони не визначаються виходячи з якоїнебудь інформації, що відноситься до конструкції, форми, параметрів течії або особливо нестійкостей течії примежового шару, який обтікає перфоровану поверхню, і не відображають і не містять подібної інформації. Оскільки зменшення і усунення таких нестійкостей течії являє собою головну задачу системи керування ламінарною течією у тому вигляді, як вона була осмислена і розроблена автором даного винаходу, було встановлено, що всі вже існуючі або запропоновані схеми розташування перфораційних отворів звичайних систем поверхневого відсмоктування дають або неефективні, або такі, що приводять до порушення функцій, результати керування ламінарною течією. Основна причина такої неефективності обумовлена фізичними процесами, що визначають нестійкість примежового шару. Як відомо фахівцям у даній галузі техніки, течії у примежовому шарі, що розвиваються над стрілоподібним крилом, стрілоподібним вертикальним стабілізатором або стрілоподібним горизонтальним стабілізатором літального апарату, мають три складові швидкості і тому названі тривимірними течіями у примежовому шарі. У той час як на перехід ламінарної течії у турбулентну в двовимірних примежових шарах переважний вплив здійснюють біжучі хвилі, відомі як Tollmien-Schlichting-хвилі (TS-хвилі), тривимірні примежові шари відрізняються високою нестійкістю по відношенню до вихорів сталого поперечного потоку (CF вихори), які здійснюють переважний вплив на процес переходу ламінарної течії у турбулентну в умовах тривимірного потоку. Експерименти показали, що відсмоктування за допомогою звичайної схеми розташування перфораційних отворів у тривимірному примежовому шарі має два протилежних ефекти, а саме: ефект стабілізації завдяки зміні профілю середніх швидкостей і ефект порушення стійкості внаслідок збудження вихорів сталого поперечного потоку через зміни і нерівномірності розподілу відсмоктування. У зв'язку з цим див. роботу Н. Bippes (1999) "Basic experiments on transition in 3D boundary layers dominated by crossflow instability", Progress in Aerospace Sciences 35: 363-412, і роботу D. Arnal, A. Seraudie, J.P. Archambaud "Influence of surface roughness and of suction on the receptivity of a swept-wing boundary layer", Laminar-Turbulent Transition, IUTAM Symposium, Sedona AZ, Sept. 1317, 1999, Springer, 2000. Також було встановлено шляхом дослідження, що існує чітке обмеження ступеня відсмоктування, яке може бути використане для тривимірних примежових шарів, при виході за межі якого течія поблизу кожного отвору стає досить "спотвореною", щоб примусити "потік піддатися негайному і безповоротному переходу до турбулентності. Даний ефект називається "надмірним відсмоктуванням". У зв'язку з цим див. роботу P. Wasserman і М. Kloker "DNS-investigations of the development and control of cross-flow vortices in a 3-D boundary-layer flow", Laminar-Turbulent Transition, IUTAM Symposium, Sedona AZ, Sept. 1317, 1999, Springer, 2000. При будь-якому ступені відсмоктування схема 9 розташування отворів здійснює переважний вплив на нерівномірність розподілу відсмоктування. Для значень відсмоктувальної сили нижче рівня "надмірного відсмоктування" автор даного винаходу раніше навів формулу для визначення складових хвильового числа розподілу отворів по поверхні, які є найбільш дійовими при стимулюванні нестійких станів примежового шару. Див. роботу F.P. Bertolotti (2000), "Receptivity of three-dimensional boundary layers to localized wall roughness and suction", Phys. Fluids, Vol.12, Number 7, P.17991809. У більшості звичайних випадків відстань між сусідніми отворами менша найменшої довжини хвилі посилених збурень. Теоретичні результати, одержані при припущенні про ідеально рівномірний розподіл відсмоктування біля стінки у просторі, показують, що як Tollmien-Schlichting-хвилі, так і вихори поперечного потоку у сильній мірі стабілізуються за рахунок відсмоктування, на відміну від зазначених вище експериментальних одержаних даних. Причину вбачають у змінах або нерівномірності фактичного розподілу відсмоктування в експериментах внаслідок різних явищ, які приводять до небажаних і несприятливих змін картини розподілу відсмоктування. А саме, автор даного винаходу вважає, що наступні явища приводять до появи таких небажаних і несприятливих змін у картині розподілу відсмоктування: a) неминучі неточності і допуски при прошитті отворів або механічній обробці, які дуже сильно впливають на загальну ефективність керування ламінарною течією; b) забивання перфораційних отворів забруднюючою речовиною або речовиною у вигляді частинок під час роботи; c) блокування перфораційних отворів конструкцією, що служить опорою перфорованій обшивці; d) нерівномірність відсмоктування у внутрішніх камерах відсмоктувача, що забезпечують прикладення відсмоктувальної сили до перфорованої обшивки; e) зміни зовнішнього тиску у напрямі хорди; і f) спотворення течії поблизу перфораційного отвору внаслідок великих швидкостей відсмоктування. Серед зазначених вище явищ явища, вказані під пунктами а), b) і с), приводять до змін геометричних характеристик перфораційних отворів, у той час як явища, вказані під пунктами d), e) і f), викликають зміни відсмоктувальної сили і умов течії. Всі ці явища приводять до небажаних змін картини відсмоктування. Крім того, дані явища можуть мати наслідки, що "взаємодіють" один з одним. Наприклад, коли використовується тільки одна камера відсмоктувача або тільки невелика кількість камер відсмоктувача під перфорованою обшивкою, явище e) сильно впливає на перепад тисків на обшивці і може привести до виникнення "надмірного відсмоктування" у деяких місцях, що приводить до спотворень потоку відповідно до явища f). З врахуванням викладеного вище задачею винаходу є досягнення наступних цілей окремо або у поєднанні: забезпечити форму перфораційного отвору і 89470 10 схему розподілу перфораційних отворів для пристрою керування ламінарною течією, в якому використовується відсмоктування, які дозволяють подолати шкідливі або негативні наслідки наступних явищ: a) неминучих помилок прошиття отворів або механічної обробки; b) забивання перфораційних отворів; c) блокування конструкцією, що служить опорою перфорованій обшивці; d) нерівномірного відсмоктування у внутрішніх камерах відсмоктувача; і e) спотворень потоку поблизу перфораційного отвору внаслідок великих швидкостей відсмоктування; забезпечити конструкцію перфорованої обшивки, яка компенсує зовнішні зміни зовнішнього тиску у напрямі хорди; забезпечити конструкцію перфорованої обшивки, яка володіє конструктивною жорсткістю і дозволяє уникнути значного послаблюючого впливу перфораційних отворів; і забезпечити конструкцію перфорованої обшивки, яка має високу теплопровідність. Крім того, метою винаходу є уникнення або подолання недоліків конструкцією за відомим рівнем техніки і забезпечення додаткових переваг, які очевидні з даного опису, формули винаходу, реферату і креслень. Згадані вище цілі були досягнуті відповідно до винаходу за допомогою пристрою керування ламінарною течією, що включає в себе перфоровану обшивку, виконану з численними перфораційними отворами, розташованими у вигляді схеми, що має просторовий спектр по суті з відсутністю енергії на заздалегідь заданих довжинах хвиль. Вираз "по суті з відсутністю енергії" потрібно розуміти застосовно до додаткової максимальної енергії, що перевищує середній фоновий енергетичний рівень "шумів", який виникає через неминучі неточності механічної обробки і т.п. Переважно, вказані заздалегідь задані довжини хвиль являють собою довжини хвиль із заздалегідь заданих нестійкостей потоку і особливо найбільш нестабільних збурень, які виникають у примежовому шарі, що обтікає перфоровану обшивку, зокрема при розрахункових умовах роботи пристрою керування ламінарною течією, таких як умови польоту літального апарату на крейсерській швидкості для відповідного літального апарату. Переважний варіант здійснення або вигляд винайденої схеми розташування і форми перфораційних отворів включає в себе множину перфорованих зон, що простягаються у подовжньому напрямі, або груп рядів перфораційних отворів, які розташовані на визначеній відстані один від одного і які тут названі "пучками (рядів)". Найбільш переважно, якщо ці пучки, що проходять у подовжньому напрямі, вирівняні по суті паралельно (наприклад, у межах 10° - переважно 5° від паралелі) до переднього краю поверхні, виконаної з перфораційними отворами, наприклад, перфорованої обшивки аеродинамічного профілю. Вираз "по суті паралельно" також допускає невелику збіжність пучків один відносно одного від кореневої 11 частини до кінцевої частини аеродинамічного профілю, наприклад, у напрямі звуження аеродинамічного профілю. Пучки відділені один від одного у поперечному напрямі неперфорованими зонами. Кожний пучок включає в себе множину перфораційних отворів, розташованих так, щоб забезпечити просторовий спектр кожного відповідного пучка, який має зменшену енергію або переважно позбавлений енергії (понад загальний або середній енергетичний рівень "шумів") при заздалегідь заданих довжинах хвиль. Це особливо досягається шляхом розміщення перфораційних отворів заданого пучка так, щоб збурення у потоку, які створюються внаслідок відсмоктування через декілька перфораційних отворів з пучка, взаємно гасили один одне або, щонайменше, приводили до взаємного послаблення один одного за рахунок інтерференції з взаємним послабленням при цих заздалегідь визначених довжинах хвиль. Переважно дані довжини хвиль являють собою довжини хвиль найбільш нестійких збурень, що виникають у примежовому шарі, який обтікає перфоровану обшивку. Переважно кожний перфораційний отвір має форму подовженої мікрощілини, яка має ширину у діапазоні від 50 до 250мкм і довжину у діапазоні від 100 до 3000мкм. Відповідно до додаткової ознаки варіанту здійснення винаходу пристрій керування ламінарною течією додатково включає в себе підтримуючу конструкцію, яка розташована під перфорованою зовнішньою обшивкою і служить їй опорою. Підтримуюча конструкція переважно конструктивно об'єднана із зовнішньою перфорованою обшивкою, наприклад, приєднана до зовнішньої перфорованої обшивки, тільки у неперфорованих зонах поверхні між відповідними пучками рядів перфораційних отворів. В особливо переважному варіанті здійснення підтримуюча конструкція включає в себе подовжні нервюри, що проходять паралельно до сусідніх пучків. Відповідно до додаткової переважної ознаки винаходу підтримуюча конструкція додатково включає в себе внутрішній перфорований елемент, такий як перфорований внутрішній пластиноподібний елемент, конструктивно об'єднаний з нервюрами внизу і розташований на визначеній відстані від перфорованої зовнішньої обшивки для утворення камер, відповідно обмежених перфорованою зовнішньою обшивкою, сусідніми парами нервюр і внутрішнім перфорованим елементом. Внутрішній перфорований елемент має другі перфораційні отвори, які дозволяють утворити внутрішню поверхню із заздалегідь заданою і змінюваною пористістю для компенсації змін зовнішнього тиску і тим самим забезпечити задану швидкість відсмоктування через перфоровану поверхню обшивки у всіх місцях у напрямі хорди. Зокрема, відсмоктувальна сила буде прикладена до сторони внутрішнього перфорованого елемента, протилежної по відношенню до зовнішньої перфорованої обшивки, так, щоб прикласти відсмоктувальну силу до камер, що, у свою чергу, приводить до прикладення відсмоктувальної сили до основних перфораційних отворів перфорованої зовнішньої обшивки. І внутрішній перфорований 89470 12 елемент, і зовнішня перфорована обшивка з'єднаний(-а) з нервюрами будь-яким придатним чином, але переважно вони можуть бути виконані за одне ціле, наприклад, шляхом екструзії у вигляді цілісного елемента. Для забезпечення можливості більш чіткого розуміння винаходу він буде описаний далі у зв'язку з наведеними як приклад варіантами здійснення з посиланням на супровідні креслення, в яких: Фіг.1 являє собою схематичний вигляд у перспективі частини передньої кромки аеродинамічного профілю, виконаного відповідно до винаходу, що показує систему координат, яка використовується для відліку; Фіг.2 являє собою діаграму стійкості, що показує залежність хвильового числа у напрямі вздовж розмаху крила від довжини дуги вздовж поверхні аеродинамічного профілю типового літального апарату при польоті на крейсерській швидкості; Фіг.3 являє собою графік, що показує дисперсійне співвідношення хвильових чисел у вибраних місцях у напрямі хорди у зв'язку з прикладом за Фіг.2; Фіг.4 являє собою схематичний вигляд у плані, що показує типову звичайну перфорацію або отвір, що має круглу форму, а також типовий перфораційний отвір у вигляді мікрощілини відповідно до винаходу, який має подовжену форму; Фіг.5 являє собою графічне зображення амплітуд швидкості для трьох наведених як приклад схем розташування відсмоктувальних перфораційних отворів, а саме для одного ряду звичайних отворів у випадку (а) і випадку (b) і одного ряду мікрощілин за винаходом у випадку (с); Фіг.5А показує результати перетворення Фур'є для трьох схем розташування відсмоктувальних перфораційних отворів, пов'язаних з Фіг.5; Фіг.6 являє собою схематичний вигляд у плані одного пучка або подовжньої смужки з декількох рядів мікрощілин відповідно до винаходу, також показаної на збільшеному зображенні, з довгою віссю мікрощілин, яка співпадає з подовжнім напрямом пучка; Фіг.6А являє собою вигляд, аналогічний вигляду за Фіг.6, але такий, що показує мікрощілини з їх довгими осями, орієнтованими під заздалегідь заданим косим кутом непаралельно і неперпендикулярно по відношенню до подовжнього напряму пучка; Фіг.6В являє собою додатковий вигляд, аналогічний виглядам за Фіг.6 і 6А, але такий, що показує розташування круглих мікроотворів відповідно до просторової схеми розташування згідно з винаходом; Фіг.7 являє собою тривимірне графічне зображення результату подвійного перетворення Фур'є для спектра, що створюється одним пучком рядів мікрощілин відповідно до винаходу, подібним до показаного на Фіг.6; Фіг.7А являє собою графічне зображення, аналогічне графічному зображенню за Фіг.7, але таке, що показує результат подвійного перетворення Фур'є для спектра, що створюється одним пучком рядів мікрощілин, орієнтованих відповідно до Фіг.6А; 13 Фіг.8 являє собою тривимірне графічне зображення, що показує просторовий спектр звичайної схеми розташування і розподілу відсмоктувальних отворів, подібних до показаних на вигляді у плані у верхній частині фігури; Фіг.9 являє собою діаграму спектра, по суті відповідну Фіг.7А, для визначених наведених як приклад параметрів перфораційних отворів, що відносяться до схеми розташування перфораційних отворів у вигляді мікрощілин відповідно до винаходу, яка показана на вигляді у плані у верхній частині фігури; Фіг.10 являє собою схематичний вигляд у перспективі частини зони передньої кромки аеродинамічного профілю літального апарату, що має множину паралельних розташованих на визначеній відстані один від одного пучків рядів мікрощілин, при цьому мікрощілини розташовані з різною орієнтацією у різних місцях у напрямі хорди, а саме відповідно розташовані по суті перпендикулярно до локальної орієнтації лінії обтікання потенційного потоку у кожному місці у напрямі хорди, як показано на збільшених докладних зображеннях фігури; Фіг.11 являє собою схематичний переріз частини конструкції аеродинамічного профілю за винаходом, що включає в себе зовнішню перфоровану обшивку і підтримуючу конструкцію, яка включає в себе подовжні нервюри; і Фіг.12 являє собою схематичний місцевий вигляд у перспективі з розрізом, аналогічний вигляду за Фіг.11, але такий, що показує інший варіант здійснення конструкції аеродинамічного профілю відповідно до винаходу, що додатково включає в себе перфорований внутрішній пластинчатий елемент для компенсації тиску. Винахід далі буде описаний у зв'язку з прикладом, що відноситься до аеродинамічного профілю, такого як вертикальний стабілізатор або основне несуче крило літального апарату, які являють собою високоефективні і переважні зони застосування винаходу. Як база для подальшого розгляду Фіг.1 схематично показує базову геометрію типового аеродинамічного тіла 40, такого як частина аеродинамічного профілю несучого крила або т.п. літального апарату. Аеродинамічне тіло 40 має зовнішню обшивку 100 і передню кромку 50. Коли це аеродинамічне тіло 40, або особливо аеродинамічний профіль 40, рухається крізь повітря, вільний повітряний потік стикається з аеродинамічним тілом 40 і "ковзає" по аеродинамічному тілу 40, тим самим створюючи повітряний потік примежового шару над зовнішньою обшивкою 100. Аеродинамічне тіло 40 і, зокрема, його передня кромка 50 розташована під кутом прямої стрілоподібності відносно напряму вільного повітряного потоку, і, отже, повітряний потік приєднується вздовж передньої кромки 50 з утворенням лінії 62 обтікання прямолінійної форми, що проходить паралельно передній кромці. Для відліку на Фіг.1 додатково показана система координат, в якій "z" означає напрям вздовж передньої кромки (напрям вздовж розмаху крила) і "х" означає напрям, перпендикулярний до передньої кромки (напрям по хорді). Внаслідок прямої 89470 14 стрілоподібності, згаданої вище, лінії обтікання повітряного потоку за межами примежового шару (потенційного потоку), які "відштовхуються" від лінії 62 приєднання безпосередньо вздовж передньої кромки 50, створюють криволінійну траєкторію потоку, показану кривою пунктирною лінією 60. На картині потоків також показаний посилений, вихор поперечного потоку з хвильовим вектором k, локально орієнтованим по суті перпендикулярно до криволінійної траєкторії лінії 60 вільного обтікання. Цей хвильовий вектор k складається зі складової з хвильовим числом b у напрямі z вздовж розмаху крила і складової з хвильовим числом аr у напрямі x хорди. Для кожної величини b величина аr задається хвильовим дисперсійним співвідношенням, яке може бути визначене експериментально або шляхом обчислень звичайним відомим чином для відповідних умов течії [параметрів потоку] у кожному відповідному місці у напрямі хорди заданого аеродинамічного профілю. Виходячи з цих базових моментів і міркувань, розглянутих у зв'язку з Фіг.1, основні відмітні ознаки винаходу спочатку будуть теоретично розроблені у наведеному нижче описі, і потім будуть описані визначені конкретні приклади і випадки їх застосування. На Фіг.2 і 3 показані відповідні зони стійких і нестійких довжин хвиль у напрямі вздовж розмаху крила і хвильові числа для вихорів сталого поперечного потоку в залежності від місця у напрямі хорди (тобто довжини дуги вздовж поверхні аеродинамічного профілю) для випадку польоту типового, наведеного як приклад крила літального апарату на крейсерській швидкості і висоті. Фактичні числові значення наведені тільки як типовий приклад і є другорядними за важливістю для ідей і процедур, які повинні бути описані. Таким чином, більш точно, на Фіг.2 показана діаграма стійкості для збурень сталого поперечного потоку в залежності від хвильових чисел b потоку у напрямі вздовж розмаху крила відносно місць х/с у напрямі хорди поряд з передньою кромкою 50. Також показана виражена у міліметрах довжина хвилі коливань сталого поперечного потоку. У даному прикладі хвильове число b коливання сталого поперечного потоку у напрямі вздовж розмаху крила залишається по суті постійним, коли він поширюється далі по ходу течії, у той час як його хвильове число аr у напрямі хорди змінюється так, що хвильовий вектор k залишається по суті нормальним (у межах 5-10°) до лінії 60 обтікання вільного потоку (див. Фіг.1). На Фіг.3 показані дисперсійні співвідношення між b і аr у вибраних місцях нижче по ходу течії. Фіг.2 і 3 спільно надають інформацію про хвильові числа, необхідну для створення конструкції за даним винаходом. Як було у загальних рисах розглянуто вище, неточності або допуски при прошитті отворів і механічній обробці, а також забивання перфораційних отворів здійснюють істотний вплив на спектр, тобто на розподіл довжин хвиль характеристик відсмоктуваної частини потоку навколо перфораційних отворів. Для демонстраційного прикладу, що наводиться у даному описі, призначеного для ілюстрації даних ефектів, прийняті наступні досить 15 звичайні допуски: прошиття отворів +/-15мкм і розміщення центрів отворів +/-20мкм. Крім того, на основі огляду перфорованої обшивки після використання як в аеродинамічній трубі, так і при застосуванні літального апарату, було встановлено, що велика кількість отворів виявляється засміченою матеріалом у вигляді макрочастинок і забруднюючими частинками. Для даного прикладу прийняті звичайні рівні засміченості від 10 до 14% (тобто від 1 на 10 отворів до 1 на 7 отворів виявляються забитими). Наявність цих допусків на механічну обробку, а також забивання приводять до змін у розподілі відсмоктування при всіх довжинах хвиль. Оскільки енергія при даних довжинах хвиль пропорційна максимальній швидкості відсмоктування через отвір або перфораційний отвір, найпростіший спосіб зменшення негативного впливу неточностей при прошитті отворів полягає у збільшенні загальної пористості і тим самим зменшенні максимальної швидкості відсмоктування для заданого сумарного відсмоктуваного повітряного потоку. Що стосується забивання, то використання щілин замість круглих отворів приводить до зниження гостроти проблеми забивання, але подовжені щілини або пази, що мають значну довжину, здійснюють шкідливий вплив і, як правило, неприйнятні, оскільки вони приводять до істотного зниження здатності зовнішньої обшивки витримувати напруження. Винахід дозволяє подолати згадані вище проблеми шляхом використання "мікрощілин" або "мікропазів" 200 (див. Фіг.4). Мікрощілини 200 за винаходом мають по суті витягнуту форму у плані з довжиною приблизно 250мкм і шириною приблизно 70мкм у даному прикладі. Як правило, мікрощілини відповідно до винаходу можуть мати довжину у діапазоні від 100 до 3000мкм, більш переважно - фактичну максимальну довжину 500мкм і переважну максимальну довжину від 200 до 300мкм, і ширину у діапазоні від 50 до 250мкм і переважну ширину - біля нижньої межі даного діапазону, наприклад, ширину, що складає не більше 100 або не більше 80мкм. Загальна пористість, тобто співвідношення площі пропускного перерізу отворів до загальної площі поверхні, переважно складає до приблизно 10%, але практично переважно приблизно 5%. У порівнянні з невеликими круглими отворами за відомим рівнем техніки, також показаними на Фіг.4, мікрощілини 200, що переважно використовуються відповідно до винаходу, забезпечують велику площу пропускного перерізу і тому добре підходять для одержання трохи більш високих рівнів пористості, при цьому подовжена форма також робить ймовірність забивання мікрощілин 200 значно меншою у порівнянні з ймовірністю забивання невеликих круглих отворів. З іншого боку, довжина мікрощілин обмежена для уникнення істотного зниження здатності перфорованої зовнішньої обшивки витримувати навантаження, яке мало б місце при більш довгих щілинах. При подальшій розробці даного прикладу оптимізована схема розташування перфораційних отворів може бути створена за рахунок того, що 89470 16 спочатку передбачають використання простого єдиного лінійного ряду мікрощілин 200, при цьому довга вісь кожної мікрощілини 200 вирівняна відносно подовжнього напряму, в якому проходить ряд. Альтернативні схеми розташування з щілинами, орієнтованими під заздалегідь заданим кутом відносно напряму 60 локального вільного потоку, переважні поряд з передньою кромкою 50 аеродинамічного тіла 40 (як буде додатково розглянуто нижче у зв'язку з Фіг.6 і 6А) і у випадках високих рівнів відсмоктування. У даному найбільш простому прикладі в єдиному ряді мікрощілин відстань між послідовно розташованими мікрощілинами складає 400мкм, що створює періодичну картину з періодичним інтервалом 650мкм (тобто утвореним з довжини мікрощілини, яка складає 250мкм, і відстані між мікрощілинами у подовжньому напрямі, що складає 400мкм). Дана періодичність фізичної картини розташування перфораційних отворів приводить до визначеного спектрального розподілу фізичної картини, а також збурень потоку, що створюються нею, як буде розглянуто далі. На Фіг.5 і 5А наведене порівняння спектрів швидкостей відсмоктування для трьох рядів перфораційних отворів, які всі мають однаковий сумарний або середній потік маси. На Фіг.5 показане схематичне зображення амплітуд швидкостей потоку відповідно для трьох рядів перфораційних отворів (a), (b) і (с). Ряд (а) з посилальною позицією 700 являє собою ряд отворів діаметром 50мкм зі звичайною геометрією отворів, розташованих на відстані 0,5мм один від одного, з ймовірністю забивання, що складає 15%, і максимальною швидкістю 1. Іншими словами, незасмічені отвори дають швидкість потоку, що дорівнює 1, у той час як засмічені отвори не дають ніякої швидкості потоку, тобто швидкість потоку дорівнює 0. Ряд (b) з посилальною позицією 702 являє собою ряд таких же отворів, що і у ряді (а) 700, зі звичайною геометрією отворів, але з нульовою ймовірністю забивання, тобто без яких-небудь засмічених отворів. Ряд (с) з посилальним номером 730 являє собою ряд мікрощілин відповідно до даного прикладу здійснення винаходу, що характеризуються відсутністю забивання і максимальною швидкістю 0,26 для кожного отвору. Потрібно зазначити, що більший розмір мікрощілини у порівнянні зі звичайними отворами приводить до одержання тієї ж сумарної масової швидкості повітряного потоку з меншою максимальною швидкістю для кожного перфораційного отвору. Дані результати були одержані шляхом усереднення 1000 конфігурацій, кожна з яких мала задані випадковим чином рівні забивання, виражені у відсотках, і допуски на обробку у межах їх допустимого діапазону. Фіг.5А являє собою графік, що показує результат перетворення Фур'є для спектрів хвильових чисел b профілів потоків, що створюються відповідними рядами 700, 702 і 730, при цьому відповідні спектри позначені відповідними посилальними позиціями 700', 702', 730'. Як можна бачити, спектр 730' мікрощілин дає приблизно триразове зменшення амплітуди при всіх хвильових числах у порівнянні зі звичайною геометрією (b) 702'. Це зме 17 ншення обумовлене більш низькою максимальною швидкістю потоку через щілини. Більш важливе те, що мікрощілини забезпечують 30-50-разове зменшення амплітуди по суті при всіх хвильових числах у порівнянні зі звичайною конфігурацією (а) 700', яка у більшій мірі характерна для реальних звичайних перфорованих пластин із засміченням. Таким чином, мікрощілини дозволяють істотно мінімізувати вплив допусків на прошиття отворів і обробку, а також забивання. Проте, це зменшення було досягнуте у даному прикладі за рахунок введення великого піка 732' амплітуди (b=9,66 1/мм) у межах смуги зони посилених нестійких режимів поперечного потоку, позначеної сірою зоною на фігурі. Через цей пік просте, або правильне, розташування рядів мікрощілин приводить до гірших робочих характеристик у порівнянні зі звичайною схемою розташування, у якої перший великий пік знаходиться поза посиленою зоною. Саме такий небажаний пік 732' може бути і буде "видалений" або "знищений" за рахунок інтерференції з взаємним послабленням відповідно до винаходу, як буде розглянуто нижче. Потрібно зазначити, що розміщення мікрощілин ближче одна до одної, наприклад, з періодичними інтервалами 0,5мм, приведе до зміщення піка 732' амплітуди тільки за межу посиленого діапазону. У той час як цей інтервал являє собою опцію у даному прикладі (і при подальших діях також використовується даний інтервал), існують інші випадки застосування ламінарної течії, в яких дана опція недоступна. Для демонстрації універсальності і високої ефективності методу і пристрою за винаходом винайдена схема розташування перфораційних отворів, що дає високі показники роботи, далі буде розроблена з вибраним інтервалом. При використанні основної ідеї даного винаходу, а саме того, що повний результуючий спектр всієї схеми розташування отворів повинен мати по суті малу енергію, якою можна знехтувати (понад базовий рівень "шумів"), при хвильових числах збурень нестійкої течії, потенційно шкідливий вплив піка 732' при b+=9,66 1/мм буде усунений за рахунок спеціального введення іншого збурення течії за допомогою іншого ряду мікрощілин зі складовою спектра, яка буде інтерферувати з взаємним посиленням з небажаним піком 732' при відповідній довжині хвилі. Це здійснюється за допомогою створення групи рядів мікрощілин, яка називається тут "пучком" 250, таким чином, що загальна геометрія всіх пучків, піддана перетворенню Фур'є, по суті не буде мати ніякої результуючої амплітуди (наприклад, внаслідок інтерференції з взаємним послабленням) при таких, що розглядаються у напрямі течії, хвильових числах аr+ коливань поперечного потоку з хвильовим числом b=b+ у напрямі вздовж розмаху крила. Потрібно зазначити, що якщо найбільш посилені коливання являли собою біжучу хвилю, то було вибране значення ar, що відповідає даному типу коливань. Даний винахід не обмежений сталими типами поперечних потоків. На Фіг.3 показано, що при виборі х/с=0,0076 для даного прикладу, b +=9,66 відповідає аr+=6,4 1/мм. Далі, утворюючи пучок 250 з невеликого чи 89470 18 сла N рядів мікрощілин, наприклад, з восьми рядів, розташованих по суті поблизу у напрямі хорди, і приймаючи точне місцеположення хn у напрямі течії і фазу jn у напрямі вздовж розмаху крила (і можливо ширину rn) кожного ряду як невідомі, які мінімізують квадрат функції перетворення, [одержуємо]: ({x }{jn }{rn })= ò aa12 F(a )F* (a )da , , (1) e n F(a ) = N å eij - iax n é sin(rn a ) ù ê ú ë a û (2) n =1 в інтервалі a1