Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Schwingungen einer Konstruktion mit einer Oberfläche mit einem aerodynamischen Profil, zum Antreiben eines akustischen Strahlerzeugers mit einer Düse, die vorzugsweise im Wesentlichen tangential in die Grenzschicht der Oberfläche gerichtet ist, um Grenzschichtablösung zu steuern.

Die Grenzschichtablösung ist ein fundamental einschränkender Mechanismus, der die Ausbildung von Fluidströmungssystemen einschränkt. Beispielsweise ist es auf dem Gebiet der Helikopter bekannt, dass Stall bzw. ein Strömungsabriss am rücklaufenden Blatt (retreating blade stall) Einschränkungen hinsichtlich der Rotorlast und der Fluggeschwindigkeit hervorruft. Zusätzlich zu dem Verlust der Fähigkeit zur Erzeugung von Auftrieb überträgt ein instabiler Blattströmungsabriss sehr große, impulsive Blattkippmomente auf das Flugsteuersystem. Um exzessive Steuerlasten zu verhindern, werden Strömungsabriss-Grenzen als Funktion der Rotorlast und der Fluggeschwindigkeit gesetzt. Strömungsabriss-Grenzen definieren die maximalen Blattlasten, die Auswirkungen auf die Manövrierbarkeit und Wendigkeit sowie auch auf die Geschwindigkeit und die Nutzlast haben. Verbesserte Nutzlastfähigkeiten können aus Steigerungen in der aerodynamischen Effizienz im Schwebeflug über eine Reduzierung des Strömungsabrisses an der Spitze (tip stall) sowie beim Vorwärtsflug über eine Reduzierung von Srömungsabriss bei dem zurücklaufenden Blatt resultieren. Ähnliche Grenzschichtprobleme treten als Begleiterscheinung bei anderen aerodynamischen Oberflächen auf, wie z.B. Rumpfeinrichtungen, Kompressoren- und Turbinenschaufeln, Flügeln usw.

Die Fluidströmung in der an eine Oberfläche angrenzenden Grenzschicht zeigt eine Geschwindigkeitsreduzierung aufgrund von Reibung der molekularen Viskosität bei der Wechselwirkung mit der Oberfläche, wobei dies zu einem starken Geschwindigkeitsgefälle als Funktion der rechtwinkligen Distanz von der Wand führt: Diese beträgt im Wesentlichen Null an der Oberfläche und steigt an auf eine Hauptströmungsgeschwindigkeit an dem äußeren Rand der Grenzschicht. Die reduzierte Geschwindigkeit führt zu einem niedrigeren Strömungsimpuls, wobei es sich um das Produkt aus der Dichte des Fluids mal das Quadrat seiner Geschwindigkeit handelt. Entlang einer divergierenden Oberfläche (d.h. einer Oberfläche, die von der mittleren Strömungsrichtung wegschweifend ausgebildet ist), wie dies bei der Saugfläche (der oberen Oberfläche) eines Flügels oder eines Helikopterrotorblatts der Fall ist, ist die Strömung entlang der Oberfläche begleitet von einem Druckanstieg, der nur durch Umwandlung von Strömungsimpuls bedingt ist. Der Impuls und die Energie des Fluids entlang der Oberfläche werden beim Überwinden des Druckanstiegs und der Reibung aufgezehrt, so dass die Fluidpartikel letztendlich zur Ruhe gebracht werden und die Strömung beginnt, von der Wand wegzubrechen, wobei dies zu einer Grenzschichtablösung führt. Die Grenzschichtablösung führt typischerweise zur Beendigung des Druckanstiegs (Wiederherstellung bzw. recovery) und somit zu einem Leistungsverlust (z.B. Strömungsprofilauftrieb) und einer dramatischen Verminderung bei der Systemeffizienz, und zwar aufgrund der Umwandlung von Strömungsenergie in Turbulenz sowie letztendlich in Wärme. Es ist bekannt, dass die Grenzschichtablösung durch Erhöhen des Strömungsimpulses der in der Nähe der Oberfläche strömenden Fluidpartikel abgewendet werden kann. Inder Technik wird das Behindern oder Eliminieren der Grenzschichtablösung typischerweise als „Verzögerung des Einsetzens der Grenzschichtablösung" bezeichnet.

Das einfachste und üblichste Verfahren zum Überwinden der Grenzschichtablösung beinhaltet kleine Wirbelgeneratoren, bei denen es sich typischerweise um sich von der Oberfläche (beispielsweise der oberen Oberfläche eines Flugzeugflügels) nach außen weg erstreckende Laschen handeln kann und die eine Anordnung von strömungsmäßigen Wirbeln entlang der Oberfläche abgeben. Die Wirbel transportieren die Partikel mit geringem Impuls in der Nähe der Oberfläche von der Oberfläche weg und transportieren die Partikel mit höherem Impuls, die in einer Distanz von der Oberfläche strömen, in Richtung auf die Oberfläche, um dadurch den Strömungsimpuls der in der Nähe der Oberfläche strömenden Partikel in der Grenzschicht zu verbessern. Dies hat die Wirkung einer Behinderung der Grenzschichtablösung bei jeder beliebigen Geschwindigkeit und jedem beliebigen Angriffswinkel. Wie jedoch bekannt ist, erzeugen Wirbelgeneratoren vom Laschen-Typ parasitären Widerstand, wodurch das Ausmaß der Grenzschichtablösung, das effektiv/praktikabel unterdrückt werden kann, begrenzt wird.

Ein weiterer bekannter Weg verwendet eine kontinuierliche Strömung in die Grenzschicht hinein oder aus dieser heraus. Eine Wandsaugwirkung stromaufwärts von der Grenzschicht-Ablöselinie (d.h. der Linie, an der das Einsetzen einer vollständigen Grenzschichtablösung über die Oberfläche eines Strömungsprofils oder Diffusors stattfindet) entfernt einfach Fluidpartikel mit niedrigem Strömungsimpuls aus der an die Oberfläche angrenzenden Strömung, wobei die dadurch gebildete Lücke mit Partikeln mit höherem Strömungsimpuls gefüllt wird, die von der Strömung weiter außen von der Oberfläche angesaugt werden. Ein ähnlicher Weg besteht darin, einfach Fluid mit hoher Energie tangential in Stromabwärtsrichtung durch einen Schlitz einzublasen, um die der Oberfläche benachbarte Strömung direkt zu aktivieren. Beide dieser Strömungstechniken machen jedoch eine Vakuumquelle oder eine Druckquelle sowie innere Rohreinrichtungen von der Quelle zu den Öffnungen an der Oberfläche erforderlich. Bei diesen Techniken werden zyklische Wirbelstörungen in die Grenzschicht eingebracht, die in der instabilen Scherschicht zu großen Wirbelkonstruktionen verstärkt werden, die Impuls durch Konvektion in Richtung auf die Oberfläche leiten; die Ablösung wird dadurch in einem gewissen Maß begrenzt, jedoch ist die Grenzschicht bei Weitem nicht anliegend. Dies führt zu einer starken Erhöhung der Kosten, des Gewichts und der Komplexität von jedem dieser Systeme, die sich noch nicht als ausreichend effektiv erwiesen haben, um einen Gebrauch derselben zu rechtfertigen.

Eine relativ neue, so genannte "dynamische Ablösesteuerung" (dynamic separation control) verwendet in der Nähe der Oberfläche schwingende Störungen unmittelbar vor der Ablösestelle, wie dies in dem US-Patent 5,209,438 veranschaulicht ist. Diese beinhalten: Schwenkbare Klappen, die aus einem Zustand bündig mit der Oberfläche derart schwingen, dass ein stromabwärtiger Rand derselben sich aus der Oberfläche heraus erstreckt; parallel zu der Oberfläche verlaufende Bänder, deren mittlere Position zwischen einer Position innerhalb der Oberfläche sowie einer sich nach außen in die Strömung erstreckenden Position schwingt; senkrechte Hindernisse, die in die Strömung hinein und aus dieser heraus schwingen; sowie rotierende Blätter (Mikroturbinen), die für eine periodische Behinderung der Strömung sorgen, sowie oszillatorisches Einblasen. Diese Vorrichtungen bringen eine periodische Störung in die wirbelige Ausbildung der Strömung ein, wobei die Wirbel in der instabilen, sich ablösenden Scherschicht zu großen spannweitenmäßigen Wirbelgebilden verstärkt werden, die hohen Strömungsimpuls in Richtung auf die Oberfläche leiten, um dadurch eine Wiederherstellung des Drucks zu ermöglichen. Eine derartige Strömung ist unter den traditionellen Definitionen weder anliegend noch abgelöst. Derartige Störungen müssen jedoch als Funktion von allen Strömungs- und Geometrieparametern aktiv gesteuert werden, und zwar in dynamischer Weise, wobei dies ein teueres Modellieren von komplexen instabilen Strömungsstrukturen und/oder beträchtliche Testvorgänge zum Schaffen von Information für die Anpassung an Strömungsänderungen entweder durch Planung im offenen Regelkreis oder ansprechend auf eine Rückkopplung von Sensoren in der Strömung erforderlich macht.

Eine jüngere Variation bei der dynamischen Ablösesteuerung ist die Verwendung eines sogenannten "synthetischen Strahls" (der auch als "Schallstrahl" oder "Strömung" bezeichnet wird), der stromaufwärts von der Grenzschicht-Ablöselinie der Oberfläche senkrecht auf die Oberfläche gerichtet wird. Von diesem Weg hat man berichtet, dass er stark Parameter abhängig ist und somit ebenfalls eine dynamische Steuerung benötigt; ferner waren die bisher erzielten Resultate nicht ausreichend, um die Kosten und Komplexität desselben zu rechtfertigen.

Das Dokument DE 42 33 865 C1 ist während des Prüfungsverfahrens als nähester Stand der Technik ermittelt worden. Dieses Dokument offenbart eine Konstruktion, die im Betrieb schwingt und die folgendes aufweist: Eine Oberfläche, die Bestandteil der Konstruktion ist und ein aerodynamisches Profil aufweist; eine Kammer, die in der Konstruktion angeordnet ist und angrenzend an eine Grenzschicht-Ablösestelle der Oberfläche angeordnet ist; sowie eine Düse, die die Kammer in der Nähe der Grenzschicht-Ablösestelle mit der Oberfläche verbindet. Ferner offenbart dieses Dokument eine Konstruktion, die eine Oberfläche mit einem aerodynamischen Profil aufweist; wobei die Konstruktion im Betrieb in wenigstens einem Bereich ihrer beabsichtigten Verwendung konsistent mit Schwingungsmoden schwingt, die einen Modus beinhalten, in dem eine Schwingung in einem Frequenzband erfolgt, das einen wesentlichen Bruchteil der Schwingungsenergie der Schwingungsmoden aufweist; wobei die Oberfläche dann, wenn die Konstruktion in dem wenigstens einen Bereich arbeitet, eine an die Oberfläche angrenzende Fluidströmung aufweist, die einer Grenzschichtablösung ausgesetzt ist; wobei die Konstruktion eine Kammer aufweist, die angrenzend an eine Grenzschicht-Ablösestelle der Oberfläche angeordnet ist; sowie eine Düse aufweist, die die Kammer mit der Oberfläche verbindet.

Das Dokument DE 43 33 865 offenbart eine schwingende Zunge in einer Kammer, die periodische Quermassenströmungen in stromabwärtigen Öffnungen auf der Saugseite eines Blatts erzeugt. Die Zunge benötigt einen Freiraum von den Kammerwänden und weist somit um ihre Ränder herum eine Leckage auf. Aus diesem Grund zügelt sie nicht die gesamte verfügbare Schwingungsenergie in effektiver Weise und ist nicht effizient.

Ziele der Erfindung beinhalten eine verbesserte Grenzschichtströmung; eine verbesserte aerodynamische Leistungsfähigkeit von Konstruktionen, die Strömungsprofile, Rumpfeinrichtungen, Blätter usw. beinhalten; ein verbessertes Behindern der Grenzschichtablösung, eine gesteigerte Effizienz und einen gesteigerten Auftrieb von Flügeln und Helikopterrotorblättern; eine verbesserte Fluggerätstabilität; eine Grenzschichtsteuerung, die effektiv und effizient ist und niedrige Initialkosten sowie Null Betriebskosten hat, sowie eine Grenzschichtsteuerung, die relativ einfach ist und keine parasitären Auswirkungen auf die damit ausgestatteten Konstruktionen und Systeme hat.

Die vorliegende Erfindung begründet sich zum Teil auf der Tatsache, dass die ausströmende Strahlströmung eines akustischen Strahlerzeugers die Öffnung oder den Düsenbereich bereits ausreichend vor dem Einsetzen eines Unterdrucks verläßt, was somit ein Wiederauffüllen von Fluidmasse innerhalb des Strahlhohlraums mit Molekülen hervorruft, bei denen es sich um andere handelt, als diejenigen in der ausgestoßenen Strahlströmung. Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auch auf der Feststellung, dass ein synthetischer Strahl, der tangential in eine Grenzschicht einer Fluidströmung hinein gerichtet wird, eine über die Zeit gemittelte negative Nettoströmung, die allgemein senkrecht zu der Oberfläche ist, sowie eine über die Zeit gemittelte positive Nettoströmung erzeugt, die allgemein parallel zu der Oberfläche ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 19.

Ein Schallstrahl, der in die Grenzschicht einer Fluidströmung (wie z.B. Luft) entlang der Oberfläche einer schwingenden Konstruktion mit einem aerodynamischen Profil hinein gerichtet wird, um die Grenzschicht derselben zu steuern, wird durch eine federnd nachgiebig abgestützte Masse mit Energie versorgt, die eine Wand einer akustischen Kammer bildet, wobei Oszillationen der Masse als Ergebnis von Schwingung der Konstruktion gleichzeitig Luftdruckschwankungen hervorrufen, um den Schallstrahl anzutreiben. Der Strahlerzeuger kann vorzugsweise in einem niedrigen Einfallswinkel in Bezug auf die Oberfläche orientiert sein, so dass Impulse von Fluidpartikeln im Wesentlichen tangential in die Grenzschicht injiziert werden. Bei einer Anwendung der Erfindung ist der akustische Strahlerzeuger in einem geringen Einfallswinkel in der Nähe der Grenzschicht-Ablösestelle eines aerodynamischen Profils ausgerichtet, um dadurch die Grenzschichtablösung zu behindern oder zu verhindern.

Der Unterdruckanteil des akustischen Strahlzyklus erzeugt eine Strömung von Fluidpartikeln mit niedrigem Strömungsimpuls rechtwinklig zu der Oberfläche, die in die Kammer eintritt, um dadurch Fluidpartikel mit niedrigem Strömungsimpuls von der sich nähernden Grenzschicht zu entfernen. Die aktivierten Fluidpartikel, die einen höheren Strömungsimpuls aufweisen und vorzugsweise im Wesentlichen tangential in die Grenzschicht injiziert werden, sorgen für einen angemessenen Strömungsimpuls in der Grenzschicht, um das Einsetzen einer Grenzschichtablösung stromabwärts davon zu behindern. Die Verwendung von Schwingungsenergie kann zu einem gleichmäßigeren, ruhigeren System führen.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den Begleitzeichnungen noch deutlicher.

Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines Helikopters, der von der Erfindung Gebrauch macht;

2 eine im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht eines Helikopterblatts, bei dem ein einfaches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, und zwar entlang der Linie 2-2 der 1;

3 eine im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht eines Helikopterblatts, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit zwei Kammern und zwei Düsen verwendet;

4 eine fragmentarische Frontaufrissansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit zwei Kammern und zwei Schlitzen, wobei die Schlitze spannweitenmäßig voneinander getrennt sind, und zwar entlang der Linie 4-4 der 5;

5 eine im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht einer aerodynamischen Konstruktion, die zwei Kammern und zwei spannenweitenmäßige Schlitze verwendet, und zwar entlang der Linie 5-5 in 4;

6 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht eines Vehikels mit Raketenantrieb, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Kammern und mehreren strömungsmäßigen Schlitzen verwendet;

7 eine von oben gesehene Draufsicht auf das Vehikel der 6;

8 eine vereinfachte, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht eines Luftfördergebläses unter Darstellung der Schlitze, der Membran und der Masse der vorliegenden Erfindung;

9 eine imaginäre, schematische Darstellung der Anordnung der Erfindung bei Anwendung an dem Blatt der 8, und zwar gesehen von der Sogseite des Blattes;

10 eine imaginäre, schematische Darstellung der Anordnung der Erfindung, gesehen durch Abschnitte des Blattes in Richtung auf die Blattspitze;

11 eine imaginäre, schematische Darstellung der Anordnung der Erfindung, gesehen von dem vorderen Rand des Blattes;

12 eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht eines elektrischen Windenergie-Stromgenerators, der von der Erfindung Gebrauch macht;

13 eine Schnittansicht entlang der Linie 13-13 in 12.

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 weist ein Strömungsprofil 9, das die Blätter des Hauptrotors 10 eines Helikopters 11 bilden kann, einen hohlen Kern 13 auf, der durch eine federnd nachgiebige Membran 16 mit einer darauf angeordneten Masse 17 in zwei Kammern 14, 15 unterteilt ist. Eine Düse 20 verbindet die Kammer 14 mit der Sogfläche 22 des Blattes, um dadurch einen schwingungsbetriebenen akustischen Strahlerzeuger zu bilden. Die Düse 20 ist vorzugsweise in einem kleinen spitzen Winkel in Bezug auf die Sogfläche 22 ausgerichtet, so dass Luftpartikel im Wesentlichen tangential in die Grenzschicht auf der Sogfläche 22 injiziert werden, um dadurch Grenzschichtablösung abzuwenden oder zu verhindern. Der Strahlerzeuger wird durch Bewegung der Masse 17 ausgetrieben, die in oszillierender Weise auf die flexible Membran 16 einwirkt, wobei diese Bewegung durch Schwingung hervorgerufen wird, die in natürlicher Weise in dem Blatt 9 auftritt, wenn der Helikopter in Betrieb ist. Die Masse 17 und die Membran 16 können zusammen mit den Kammern 14, 15 derart dimensioniert sein, dass große Luftdruckoszillationen bei niedrigen Frequenzen erzeugt werden, wie z.B. 40 Hz bis mehreren Hundert Hz. Gemäß der Erfindung ist der auf die Grenzschicht wirkende Strahleffekt anders als zur Maximierung der Masseströmung durch die Düse nicht frequenzabhängig. Es können auch andere Frequenzen verwendet werden, die für jede beliebige Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Bei der Masse 17 kann es sich um separates Stück handeln, das in einer beliebigen geeigneten Weise an der Membran angebracht ist, wie dies in 2 gezeigt ist, oder sie kann als integraler Bestandteil der Membran 16 ausgebildet sein, wie dies in 4 gezeigt ist. Die Membran 16 kann vorzugsweise aus einem geeigneten Polymer oder aus einem Metall gebildet sein, wobei dies von den Ausbildungsparametern jeder beliebigen Verwendung der Erfindung abhängig ist. Der hohle Kern 13 ist typischerweise von einem Gehäuse 26 umgeben, und der Rest des Blattes kann aus Wabenmaterial 27 mit einer Außenhaut 28 aus Faserverbundmaterial gebildet sein, wobei all dies herkömmlicher Art ist. In 2 sind weitere Merkmale von Helikopterblättern, die herkömmlicher Art sind, aus Gründen der Klarheit weggelassen worden. Wie in 1 zu sehen ist, können die Düsen 20 länglich ausgebildet sein, und es können mehrere Düsen im Wesentlichen entlang der gesamten Länge jeden Blattes angeordnet sein, wobei jede Düse oder jede Gruppe von Düsen durch einen oder mehrere akustische Stralerzeuger betrieben wird.

Es ist zwar in 2 nicht dargestellt, jedoch kann die Kammer 15 eine Entlüftungseinrichtung benötigen. Andererseits kann die Kammer 15 auch zur Schaffung einer Masseströmung durch einen Schlitz verwendet werden, wie dies in 3 gezeigt ist. Dabei wird bei der vor- und zurückgehenden Oszillation der Masse 17 und der Membran 16a eine nach vorne gehende Druckwelle in der Kammer 14 gebildet, und eine komplementäre Gegenwelle wird in der Kammer 15 gebildet. Die Kammer 14 ist mit einer schlitzförmigen Düse 30 versehen, und die Kammer 15 ist mit einer schlitzförmigen Düse 31 versehen, die stromabwärts von der Düse 30 an der Saugfläche 22 vorgesehen ist. Dies führt im Wesentlichen zu einer Verdoppelung der Effizienz und ermöglicht bei der Konfiguration der 3 im Allgemeinen ein Halten der Grenzschicht sehr eng an der Oberfläche 22.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sowohl den Überdruck als auch den Unterdruck der schwingenden Membran verwendet, ist in den 4 und 5 dargestellt. Dabei stützt ein Paar von Wandkonstruktionen 32, 33 eine kombinierte Massen- und Membraneinrichtung 34, die einen Überdruck in einer Kammer 35 erzeugt, der eine schlitzförmige Düse 37 betätigt, sowie einen Unterdruck in einer Kammer 36 erzeugt, die eine schlitzförmige Düse 38 entleert, die spannweitenmäßig (querströmungsmäßig) von der Düse 37 getrennt ist; die Massen-/Membraneinrichtung 34 sorgt abwechselnd für einen Unterdruck in der Kammer 35 und einen Überdruck in der Kammer 36. Selbstverständlich könnte jede Kammer eines Schallstrahls eine Mehrzahl von Düsen, die strömungsmäßig und/oder spannweitenmäßig von anderen, von der gleichen Kammer betriebenen Düsen getrennt sind, sowie auch von anderen Kammern betriebene, weitere Düsen betätigen, und zwar in jeder beliebigen Konfiguration im Umfang der Erfindung.

Die 6 und 7 veranschaulichen die Erfindung bei Anwendung derselben an dem Rumpf eines aerodynamischen Geräts 40, bei dem es sich um ein raketenbetriebenes Gerät oder ein anderes handeln kann.

Unter Bezugnahme auf 8 weist ein Lufthandhabungsgebläse bzw. Luftfördergebläse 44, bei dem es sich um ein Blatt-Axialgebläse handeln kann, eine Mehrzahl von Blättern 41 bis 45 auf, wobei die Blätter 43 bis 45 aus Gründen der Klarheit im Schnitt dargestellt sind. Die Blätter 41 bis 45 sind an einer Nabe 48 befestigt, die über ein Lager 49 von einem Motor 50 angetrieben wird, der an Flügeln 51 angebracht ist, die das Lager 49 ebenfalls abstützen. Die Flügel 51 sind innerhalb einer Zwischenraumabdeckung 53 angeordnet. Bei diesem Beispiel erfolgt die Rotation des Gebläses derart, dass die Blätter an der Oberseite des Zeichnungsblatts von dem Betrachter weglaufen, während die Blätter an der Unterseite des Zeichnungsblatts zu dem Betrachter hinlaufen. Bei der Sichtfläche des Blattes 41 handelt es sich somit um die Saugfläche, während es sich bei der Sichtfläche des Blattes 42 um die Druckfläche handelt. Jedes dieser Blätter weist mindestens ein Paar Schlitze 55, 56 auf, die die Düsen für einen Zwei-Kammern-Schallstrahl mit einer Membran 58 und einer Masse 59 bilden, wie dies in den 9 bis 11 deutlicher dargestellt ist. Dabei weist eine Seite der Membran 58 eine Schallstrahl-Kammer 61 mit einem Kanal 62 auf, der zu dem Schlitz 55 führt, und die andere Seite der Membran 58 weist eine Schallstrahl-Kammer 64 sowie einen Kanal 65 auf, der zu dem Schlitz 56 führt. In den 9 bis 11 stellen die gepunkteten Linien den Rand der Kammer 64 und des Kanals 65 dar, während die gestrichelten Linien den Rand der Kammer 61 und des Kanals 62 darstellen. Wie bekannt ist, erzeugt jedes Blatt des Gebläses einen Wirbel, der für eine aerodynamische Wechselwirkung mit dem nachfolgenden Blatt sorgt, wodurch Variationen im Blattwiderstand und Variationen im Auftrieb (d.h. nutzbare Arbeit) entstehen. Diese Variationen zeigen sich in schwingungsmäßigem Blatt-Schlagen mit einer im Wesentlichen konstanten Frequenz, wodurch eine Energiequelle geschaffen wird, um Schwingung der Masse 59 hervorzurufen und dadurch den akustischen Strahlerzeuger zu betätigen. Dies führt zur Erzeugung einer im Wesentlichen stabilen, stromlinienförmigen Strömung an dem Blatt in dem Bereich stromab von den Schlitzen, wobei die dem Blatt benachbarte Grenzschicht der Strömung an der Blattoberfläche anliegt, wodurch die Effizienz des Gebläses beträchtlich gesteigert wird.

Unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beinhaltet ein elektrischer Windenergie-Stromgenerator 70 eine Konstruktion 71, die einen Generator 73 abstützt, der durch an einer Nabe 79 angebrachte Blätter 75 bis 77 angetrieben wird. Eine Mehrzahl von vorderen Schlitzen 80 bilden jeweils die Düse eines akustischen Strahlerzeugers mit einer Kammer 81, und eine Mehrzahl von hinteren Schlitzen 83 bilden jeweils die Düse eines akustischen Strahlerzeugers mit einer Kammer 84, wobei beide Kammern von dem gleichen Massen-/Membran-Schwingungssystem 86 betätigt werden. Sollte es in einem beliebigen Fall erwünscht sein, könnte das Schwingungssystem 86 auch derart angebracht sein, dass es in einer anderen Richtung schwingt als in der zu der Sehne des Blattes senkrechten Richtung, wie dies dargestellt ist, wie z.B. parallel zu der Sehne des Blattes oder auch anders.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf Blatt- und Rumpfeinrichtungen beschrieben worden ist, kann die Erfindung, die mit einem schwingungsbetriebenen, mechanisch schwingenden synthetischen Strahlerzeuger für die Steuerung von Grenzschichten arbeitet, auch bei anderen Konstruktionen ausgeführt werden, die eine Oberfläche mit einem aerodynamischen Profil aufweisen, oder auch bei anderen Anwendungen mit anderen Fluiden, bei denen ein Grenzschichtproblem vorhanden ist und ausreichende mechanische Schwingungsenergie zum Betreiben des synthetischen Strahlerzeugers vorhanden ist. Zum Beispiel kann es sich bei den vorliegend dargestellten aerodynamischen Oberflächen um Rumpfeinrichtungen, Helikopterblätter, Flügel, Blätter von Luft bewegenden Maschinen, Blätter von elektrischen Windenergie-Stromgeneratoren oder um Stützstreben innerhalb einer Fluidströmung usw. handeln.