JP2011162154A - 高揚力発生装置、翼、スラット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スラット3の下面において後方に延びる下面板7に、凹凸部20を有し、スラット3の表面に沿って流れる気流が下面板7から剥離して渦を生成する位置が、気流の方向において不均一になるようにした。これにより、凹部20Aで生じた渦と、凸部20Bで生じた渦とで、互いの相関が短く、渦同士が繋がりにくく独立した渦となるので、生成された渦の強さが弱く、物体表面での圧力変動も軽減され、空力音の発生を抑える。
【選択図】図2
Description
さらに、これらの機構を追加することにより、航空機の機体重量が増大するというという問題があった。
ここで、凸部および凹部は、半円形、矩形、三角形状のいずれかとすることができる。もちろん、これ以外の形状とすることもできる。
また、板体の後端部に、後方に向けて延びる短冊状の短冊部が、翼幅方向に互いに間隔を隔てて配列されることで、凹部と凸部とを形成しても良い。
このように、スラット下面に設けられた板体から後方に突出する凸部と、凸部に対して前方に凹となる凹部とを、翼幅方向に交互に形成することで、母翼の前縁部が連続する翼幅方向において板体の後端部からの渦の剥離位置を凸部と凹部とで不均一化して相関の短い渦とすることができる。その結果、スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流によって生成される渦の強さが弱まり、板体表面の圧力変動が軽減される。このような効果により、スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流によって発生する空力音を抑制することができる。
気流通過部は、板体に複数形成された孔、またはスリットとすることができる。
このような構成によれば、スラットおよび板体の下面に沿って流れる気流の一部が、気流通過部を通過して板体の上方に流れる。これにより、境界層の剪断力が低下し、スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流によって生成される渦の強さが弱まり、板体表面の圧力変動が軽減される。このような効果により、スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流によって発生する空力音を抑制することができる。
このような空力音抑制部は、スラットに新たな付加物を設けることなく、既存の下面板の一部を構成する板体に空力音抑制部を形成するのみで実現できることから、スラットの機能や強度、整備性、信頼性等に影響を与えることがなく、しかも低コストである。
[第一の実施形態]
図1に示すように、航空機の翼1には、母翼2と、スラット(高揚力発生装置)3と、が設けられている。なお、図1において左方が航空機の飛行方向(進行方向)であり、左方を前方、右方を後方として説明を行う。
なお、上述の母翼2およびスラット3のみから翼1を構成してもよいし、母翼2の後縁にフラップ等の他の高揚力発生装置を配置してもよく、特に限定するものではない。
翼1を備えた航空機が着陸態勢に入ると、着陸時に必要となる空力特性を実現するため、母翼2からスラット3が、図1(b)に示すように展開される。具体的には、スラット3は、翼1が失速を起こす迎角を増大させる、つまり大きな迎角まで失速させないように展開される。スラット3が展開された場合には、スラット3は母翼2の前縁部2aから斜め前方に下がり、母翼2とスラット3との間に間隔が形成される。なお、離陸時と着陸時とではスラット3を展開する程度が異なり、離陸時と比較して着陸時の方がスラット3はより大きく展開されることもある。
外皮4は、気流の上流側端部である前縁4aに連続して、気流が沿って流れる上面4bおよび下面4cが形成されている。上面4bは、前縁4aから滑らかに繋がる面であり、下面4cよりも母翼2側に突出して延びるように形成されている。下面4cは前縁4aから滑らかに繋がる面を形成し、下流側の端部には下流側に向けて突出する下面板(板体)7が一体に形成されている。
すなわち、図4(a)に示すように、凹凸部20のない従来からのスラット100の場合、スラット展開時には、スラット100の表面に沿って気流が流れると、下面において境界層が形成される。そして、下面板7の下流端で剥離した気流は、境界層の厚さ相当の渦を生成する。このとき、図4(b)に示すように、生成される渦は、スラット100のスパン方向(母翼2が連続する方向)の全域で相関の長い二次元的なものとなる。このような相関の長い渦は渦が強く、物体表面に大きな圧力変動を誘起し、空力音(騒音)を発生させる。
また、スラット100の下面で生成された渦は、スラット100の後端と母翼2との間からスラット100と母翼2との間に入り込み、スラット100のCOVE5に衝突する際に、渦が変形したり崩壊して、COVE5の特に対向面5bに圧力変動を誘起し、空力音を発生させる。
また、このような凹凸部20を備えたスラット3は、既存の航空機の翼1に対しても、スラット3の交換により容易に装着でき、低コストで上記効果を得ることができる。
例えば、図3(b)に示すように、三角形状の凸部を複数連続して設けることで、三角形状の凹部20Cと凸部20Dとを交互に連続させて凹凸部20を構成することもできる。
また、図3(c)に示すように、矩形状の凹部20Eと凸部20Fとを交互に連続させて凹凸部20を構成することもできる。
図3(d)に示すように、気流方向に沿って伸びる櫛歯板状の突起(短冊部)20Gを、翼幅方向に一定間隔ごとに配列することで、凹凸部20を形成することもできる。
次に、本発明の第二の実施形態を示す。ここで、以下で説明する第二の実施形態と上記第一の実施形態との相違は、下面板7のみであり、翼1の他の構成については上記第一の実施形態と共通する。したがって、以下においては、本実施形態における下面板7の構成についてのみ説明し、上記第一の実施形態と共通する構成についてはその説明を省略する。
図6(a)に示すように、せん断力抑制部30としては、下面板7の後端部に、下面板7の上下を貫通する多数の孔を有したメッシュ部(気流通過部)31を形成することができる。このメッシュ部31は、多数の線材を網状に組むことで形成されたメッシュ材を用いることができる。
また、図6(b)に示すように、メッシュ部31に代えて、下面板7の上下を貫通する多数の孔(気流通過部)32aが板材32bに配列形成された、いわゆるパンチングメタル材32をせん断力抑制部30として設けることもできる。
この他、図6(c)に示すように、気流方向に沿って伸びる多数の線材(気流通過部)33を、母翼2の前縁部2aが連続する方向に一定間隔ごとに配列してブラシ状とすることで、せん断力抑制部30を構成することもできる。
図6(d)に示すように、下面板7の後端部に、下面板7の上下を貫通する多数のスリット(気流通過部)34aを有したスリット部34を形成することができる。
この防氷機構を設けたスラット3に対しては、本発明の上記実施形態の凹凸部20、せん断力抑制部30をエアの流出路の一部として機能させることもできる。すると、別途エア排出口を設ける必要がなくなる。
Claims (9)
- 母翼の前縁部に沿って配置され、前記母翼の前記前縁部に近接した位置と、前記前縁部から前方に離間した位置との間で移動可能に設けられたスラットと、
前記スラットの下面板に連続して一体に形成され、後方に向けて延びるとともに、前記スラットが前記母翼の前記前縁部に近接した状態では、前記スラットと前記母翼との間を塞ぐように設けられる板体と、
前記板体の後端部に形成され、前記スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流に生成される渦による空力音を抑制する空力音抑制部と、を備え、
前記空力音抑制部は、前記母翼の前記前縁部が連続する翼幅方向において、前記板体の後端部からの前記渦の剥離位置を不均一にさせるため、前記スラットから後方に突出する凸部と、前記凸部に対して前方に凹となる凹部とが、前記翼幅方向に交互に形成されていることを特徴とする高揚力発生装置。 - 前記凸部および前記凹部は、半円形、矩形、三角形状のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の高揚力発生装置。
- 前記板体の後端部に、後方に向けて延びる短冊状の短冊部が、前記翼幅方向に互いに間隔を隔てて配列されることで、前記凹部と前記凸部とが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の高揚力発生装置。
- 母翼の前縁部に沿って配置され、前記母翼の前記前縁部に近接した位置と、前記前縁部から前方に離間した位置との間で移動可能に設けられたスラットと、
前記スラットの下面板に連続して一体に形成され、後方に向けて延びるとともに、前記スラットが前記母翼の前記前縁部に近接した状態では、前記スラットと前記母翼との間を塞ぐように設けられる板体と、
前記板体の後端部に形成され、前記スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流に生成される渦による空力音を抑制する空力音抑制部と、を備え、
前記空力音抑制部は、前記板体の上下を貫通し、前記スラットおよび前記板体の下面に沿って流れる気流の一部を、前記板体の上方に通過させる気流通過部を有していることを特徴とする高揚力発生装置。 - 前記気流通過部は、前記板体に複数形成された孔であることを特徴とする請求項4に記載の高揚力発生装置。
- 前記気流通過部は、前記板体に複数形成されたスリットであることを特徴とする請求項4に記載の高揚力発生装置。
- 母翼と、
請求項1から6のいずれか一項に記載の高揚力発生装置と、
を備えることを特徴とする翼。 - 航空機の母翼の前縁部に沿って配置され、前記母翼の前記前縁部に近接した位置と、前記前縁部から前方に離間した位置との間で移動可能に設けられたスラットであって、
前記スラットの下面板に連続して一体に形成され、後方に向けて延びるとともに、前記スラットが前記母翼の前記前縁部に近接した状態では、前記スラットと前記母翼との間を塞ぐように設けられる板体と、
前記板体の後端部に形成され、前記スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流に生成される渦による空力音を抑制する空力音抑制部と、を備え、
前記空力音抑制部は、前記母翼の前記前縁部が連続する翼幅方向において、前記板体の後端部からの前記渦の剥離位置を互いに異ならせるため、前記スラットから後方に突出する凸部と、前記凸部に対して前方に凹となる凹部とが、前記翼幅方向に交互に形成されていることを特徴とするスラット。 - 航空機の母翼の前縁部に沿って配置され、前記母翼の前記前縁部に近接した位置と、前記前縁部から前方に離間した位置との間で移動可能に設けられたスラットに装着される空力音抑制部材であって、
前記スラットの下面板に連続して一体に形成され、後方に向けて延びるとともに、前記スラットが前記母翼の前記前縁部に近接した状態では、前記スラットと前記母翼との間を塞ぐように設けられる板体の後端部に形成され、前記スラットの下面に沿って進行方向前方から後方に流れる気流に生成される渦による空力音を抑制するため、前記母翼の前記前縁部が連続する翼幅方向において、前記スラットから後方に突出し、前記板体の後端部からの前記渦の剥離位置を互いに異ならせる凸部と、前記凸部に対して前方に凹となる凹部とが、前記翼幅方向に交互に形成されていることを特徴とする空力音抑制部材。
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