JPS62275896A - エ−ロフオイル状物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はエーロフオイル状物体に係る。

従来の技術 抗力は粘性効果、特に流体の剥離により生じる泡や剥離
領域（即ち低圧のウェーク）により誘発される表面席数
や表面圧力変化に起因して生じる。

剥離領域は二次元又は三次元的境界層が物体の表面より
離れる場合に生じる。切立った形状や鈍い形状の物体は
、その物体の周りの流体の流れ中に於ける下流側の圧力
勾配を急激に増大させる形状を有し、このことにより流
体バルクが物体の表面より離れて流れるようになる。航
空機の翼、船の舵やセール、ガスタービンエンジンのロ
ータブレードやステータベーンの如きエーロフオイル状
物体は、適度の仰角（約１５６未満）に於てはその全面
に亙り境界層が流れ方向に二次元的に剥離するこを回避
する流線形を有している。仰角が比較的高くなると（或
いは負荷が増大すると）、流体の剥離が発生し、再循環
の流れ領域、即ち低圧つ工一りが発生し、これにより抗
力が大きく増大し、また揚力が大きく減少する。本明細
書に於て、「境界層が流れ方向に二次元的に剥離する」
とは、流体バルクが物体の表面より離れた状態になり、
その結果物体の表面近傍に流体バルクの流れ方向とは逆
方向に移動する流れが生じることを意味する。

流動する流体中に配置された物体に於ける抗力を低減し
、その揚力及び失速特性を改善することが従来より空気
力学の一つの目標であった。エーロフオイル（又は他の
流線形の物体）に於ける境界層の剥離を回避し、又は抗
力を最小限に抑えるべく、境界層の剥離がエーロフォイ
ルの表面に沿ってできるだけ下流側の位置に於て生じる
よう少なくとも境界層の剥離を遅延させる一つの共通の
方法は、例えば流体バルクの流れ方向に見てエーロフオ
イルの長さに沿う表面形状を調整することにより、下流
側に於ける圧力上昇を低減することである。

エーロフオイルに於ける抗力を低減する他の一つの周知
の方法は、境界層の流体にそれを好ましからざる圧力勾
配に抗して物体の表面に沿って更に下流側へ導くより高
い平均運動量を付与し、これにより境界層の剥離を遅延
させるべく、境界層中に乱流を発生させることである。

境界層の運動量を増大させる一つの方法は、例えば米国
特許第２．８００，２９１号に開示された傾斜面型の渦
発生手段を使用することにより流れ方向の渦を発生させ
ることである。

米国特許第４，４５５，０４５号には、物体の表面に形
成された次第に拡張する細長い溝が記載されている。こ
れらの溝は鋭敏な長手方向のエツジを有している。物体
の表面上の境界層は溝内へ流入し、溝のエツジは垂直の
流れ面の場合のレベルよりも低いレベルにて流れ方向の
渦を発生し、このことにより溝内の流れが増強され、境
界層が溝の底面に付着した状態に維持される。

米国特許第１，７７３．２８０号に於ては、航空機の翼
の上面に沿ってそのリーディングエツジよりトレーリン
グエツジまで翼弦方向に延在し、翼の最も厚さの大きい
部分近傍に最も高い点を有する裏数個の互いに横方向に
並べられた畝を設けることにより、翼の抗力を増大する
ことなく揚力が増大されるようになっている。畝それ自
身は上方より見てエーロフオイル状をなしており、翼の
トレーリングエツジに於て尖鋭になるようテーパ状をな
している。この発明に於ては粘性により誘発される境界
層の剥離の影響は考慮されておらず、従ってこの発明に
よっては高揚力条件下に於ける境界層の剥離を回避する
ことができない。

米国特許第３，５８８．００５号に於ては、境界層にエ
ネルギを付与し、通常の好ましからざる圧力勾配の領域
に層流を維持すべく、自由な流れ方向に加速された流れ
のための溝を設けることにより、境界層の剥離の開始を
遅延させる翼弦方向に延在する畝がエーロフォイルの上
面に設けられている。畝は境界層の厚さと同程度の高さ
までエーロフォイルの表面より突出している。横方向の
流れ成分は畝を越えて流れる際に加速され、流体の流れ
が鈍い形状の後端により惹起こされる自由な流れ方向の
好ましからざる急激な圧力勾配に出会うのではなく、後
端より螺旋状に滑かに離れるようにすることにより、物
体の後端近傍に於ける境界層の剥離の虞れを低減する。

上述の米国特許第１，７７３，２８０号の畝の場合と同
様、流体の流れは畝の間に於て加速され、このことによ
ってもエーロフォイルの表面全体に層流を維持すること
が補助される。

米国特許第３，７４１，２３５号及び同第３゜５７８．
２６４号に於ては、実質的に流体の流れ方向を横切る方
向に延在する一連の突起又は窪みを用いて渦を発生させ
ることにより境界層の剥離を遅延させることが記載され
ている。またこれらの米国特許に於ては、突起の最大高
さ又は窪みの最大深さは境界層の厚さよりも小さいこと
が好ましいと記載されている。

１９８２年に英国にてケンブリッジ大学により出版され
ディー・エル・ホワイトヘッド（Ｄ、　Ｌ。

ＷｈｉＬｃｈｃａｄ’）　、エム・コズ（Ｍ、　Ｋｏｄ
ｚ　）　、及びビー・エム・ヒールド（Ｐ、　Ｓ、　Ｈ
ｌｅｌｄ　）により著わされた「トレーリングエツジを
波状化することによる抗力の低減」と題する論文に於て
は、鈍い形状のトレーリングエツジを有するブレード（
スパン２０ｉｎｃｂ（５１ｃｍ）　、！弦長さ２０１ｎ
ｃｈ　（５１ｃｆｆＩ）、厚さ１．５ｉｎｃｈ（３，８
ｃｍ）の一定値）のベース抗力が、翼弦長さのトレーリ
ングエツジ側の７１ｎｃｈ　（１８ａｍ）の部分を流れ
方向に延在し交互に配列された谷及び畝（波状）に形成
することにより低減されることが記載されている。トレ
ーリングエツジ及びそれより上流側の断面波状の部分は
波長８．　０１ｎｃｈ　（２０ｃｍ）のサイン曲線の形
状を有している。ブレードの材料の厚さは各谷及び畝の
全長に亙り一定に維持されているが、谷の深さ又は畝の
高さく即ち波の振幅）はトレーリングエツジに於ける２
、　　０ｉｎｃｈ（５，１ｅｆｆｌ）の最大値よりトレ
ーリングエツジの上流側に於ける零まで変化している。

第１５図乃至第１７図は「ａ」の単位長さにて寸法が表
わされた上述のブレードを示している。波状部を有しな
い基準プレートに比して、ベース抗力が約３分の１低減
された。波状部を有しない基準ブレードの後端の上縁及
び下縁より交互に流出されるスパン方向の渦は、波状部
により排除されたと説明されている。しかし上述の論文
には境界層の表面剥離については言及されていない。

一般に、従来の剥離遅延装置は本質的に大きい抗力を発
生し、これによりそれらが発揮する効果の幾つかを相殺
してしまうものと考えられる。このことによりそれらの
装置の有効性が制限されることがある。従来の多くの装
置は抗力を低減すること若しくは失速が生じない仰角を
幾分か高くし得る点に於て有効であることが解っている
が、それらを更に改善することが必要とされている。抗
力を更に１％だけでも低減し、或いは仰角を僅かでも大
きくして失速を生じることなくエーロフォイルを作動さ
せ得ることは価値があることであり、しかもエーロフオ
イルの技術が現在高度に研究開発されていることを考慮
すれば、僅かな大きさであっても更に改善することは非
常に困難であることが解っている。

発明の開示 本発明の一つの目的は、高負荷時に於けるエーロフオイ
ル状物体の抗力を低減することである。

本発明の他の一つの目的は、エーロフオイル状物体の揚
力発生能力を増大させることである。

本発明の更に他の一つの目的は、種々の運転条件下に於
けるエーロフオイル状物体の失速開始に対する敏感性を
低減することである。

本発明の更に他の一つの目的は、エーロフオイル状物体
の表面に於ける二次元的な境界層の剥離を排除すること
である。

本発明の更に他の一つの目的は、失速を生じることな〈
従来のエーロフオイル状物体よりも大きい仰角にて作動
させることのできるエーロフオイル状物体を提供するこ
とである。

本発明によれば、比較的薄いトレーリングエッジを有す
るエーロフオイル状物体は、その表面上を流れる流体バ
ルクの流れ方向に延在しトレーリングエツジにて終る波
状の表面起伏を形成する互いに隣接して交互に配列され
た一連の谷及び畝をその吸入側面に有している。谷はそ
れらがトレーリングエツジに近づくにつれて圧力側面に
対応する畝を形成するに十分なほど深くなっている。同
様に吸入側面の畝は圧力側面のトレーリングエツジ近傍
に於て対応する谷を形成している。従ってトレーリング
エツジは波状の形状ををしている。

エーロフオイルの表面に於ける流れ方向の二次元的な境
界層の剥離を防止し又はその面積を低減する好ましい効
果を得るためには、トレーリングエツジに於ける谷の深
さ及び畝の高さの合計（即ちトレーリングエツジに於け
る波形の峰から峰までの振幅）は、谷の上流側端部のす
ぐ上流側に於ける境界層の厚さの９９％の少なくとも２
倍でなければならない。

本発明によ′る谷及び畝構造は、運動−の小さい境界層
の流れを三次元的に解放することにより、境界層の二次
元的な剥離が大きく影響することを遅延させ又は防止す
るものと考えられる。谷及び畝により創成される局部的
な流れ面積の変化により、圧力勾配が局部的に制御され
、また境界層が好ましからざる圧力勾配に近づいて物体
の壁面より剥離するのではなく横方向に移動することが
可能になる。境界層が下流側へ流れて畝に到達すると、
その境界層は畝の頂部に沿って薄く拡がり、畝の頂点の
両側に於て谷へ向かう横方向の運動量を獲得する。これ
と同様の態様にて、谷へ流入する境界層は横方向の運動
量を獲得し、谷の両側に於て谷の壁面に沿って横方向に
移動する。その結果境界層の二次元的な剥離が解消され
る。何故ならば、境界層はそれがトレーリングエツジへ
向けて移動する際に圧力上昇することを回避し得るから
である。この機構の全体としての大きさは不可視的なも
のであり、境界層それ自身の大きさに直接的に拘束され
るものではない。

トレーリングエツジに於ける峰から峰までの振幅が、エ
ーロフオイルに本発明による谷及び畝が設けられていな
い場合に於て仰角が所定の角度に設定された場合にトレ
ーリングエツジに発生する剥離泡（ウェーク）の厚さに
匹敵する値である場合に、最良の結果が得られるものと
考えられる。

従って谷の深さ及び畝の高さは境界層の厚さよりも何倍
も（しばしば数次数量上）大きい。

境界層の流れ方向の二次元的な剥離がエーロフオイルの
吸入側面（圧力側面よりもトレーリングエツジに於ける
好ましからざる圧力勾配が大きいことに起因して剥離の
問題が生じる面）に於て生じることを防止し、少なくと
もそれを遅延させるためには、谷及び畝は、それらが設
けられていない場合に於て仰角がエーロフオイルが作動
される際の仰角にある場合に剥離が発生する領域よりも
上流側に於て始まっていなければならない。谷の深さ及
び畝の高さは零より始まり、トレーリングエツジへ向う
につれてそれぞれ対応する最大値まで増大している。

本発明は、米国特許第３，５８８．００５号に於て畝の
みが使用されており、これらの畝は薄い境界層の厚さに
ほぼ等しい最大高さしか有していない点に於て、米国特
許第３，５８８，００５号に記載された構造とは異なっ
ている。この米国特許に記載された構造に於ては、薄い
境界層は畝を越えて横方向に流れる成分を含んでいる。

即ちこの米国特許の構造は、薄い境界層が畝の頂部を越
えて流れる際にその境界層を局部的に加速させることに
よってのみ境界層にエネルギを付与するようになってい
る。また上述の米国特許の公報には、その発明が流体の
流れ方向に垂直に配向された畝にて作動し、更にその発
明に含まれる機構は境界層が畝を越えて流れるようにす
ることにより境界層にエネルギを付与することであるこ
とが示されている。このことは、境界層の高さしか有し
ない突起又は窪みが流体の流れ方向にほぼ垂直に配向さ
れ、自らのエネルギを境界層へ伝達する渦を発生させる
ことによりだた単に境界層にエネルギを付与するにすぎ
ない米国特許第３．５７８，２６４号に記載された装置
と同様である。従来より周知の他の型式の渦発生手段は
、自由な流れより摩擦により減速される境界層へエネル
ギを伝達し、これにより流体の流れが好ましからざる圧
力勾配に打勝つことを補助するエネルギを付与するとい
う原理に基いて作動する。しかし流体の流れ中へ突出す
る型式の渦発生手段はそれら自身抗力を発生し、従って
それらの有効性も減ぜられる。かくしてかかる渦発生手
段は境界層中に軸線方向の渦を発生し、境界層の剥離を
遅延させ又は解消し、揚力を増大させるが、それらはこ
れらの作用と同時にそれら自身の好ましからざる抗力を
発生し、このことにより渦発生手段の効果の幾つかが相
殺される。

本発明の主要な効果は境界層が好ましからざる圧力勾配
を迂回するための経路が与えられることである。物体の
谷及び溝に渦発生構造と言い得る渦発生構造が設けられ
る必要はなく、流体の全ての流れが畝を越えて流れる必
要もない。従って本発明は乱流及び層流の何れついても
境界層の剥離を防止する点で有用なものである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するだめの最良の形態 第１図はエーロフオイル状物体の表面より境界層が二次
元的に剥離するに十分な大きさの仰角に配向された従来
のエーロフオイル状物体１つの周りの流れ場を示してい
る。エーロフオイル状物体１０はリーディングエツジ１
２と、薄いトレーリングエツジ１４と、吸入側面１６と
、圧力側面１８とを有している。エーロフォイルの断面
は平均翼弦線２０を有している。流体の流線が符号２２
により示されており、該流線は物体１０の表面に対する
流体バルクの流れ方向を示している。物体の仰角は記号
Ａにて示されている。

本明細書に於て、「エーロフオイル状物体」とは、二一
口フォイルの形状の断面形状（即ち実質的に流線形の断
面形状）を有すると見做される物体を意味する。「薄い
トレーリングエツジ」を有するエーロフオイル状物体は
、そのトレーリングエツジが大きいベース抗力を生じな
い程度に薄い物体である。

第１図に於て、仰角Ａは高負荷を生じ、図示の断面に於
ける点Ｓに於て吸入側面１６より流体の流線をｔｌｌ離
させるような角度である。一連の断面に沿う各点Ｓはエ
ーロフォイルの吸入側面に沿って剥離線Ｓ′を郭定する
。剥離領域（即ちウェーク２４）が剥離線Ｓ１の下流側
に於て発生され、これによりエーロフオイルに抗力が発
生される。

１す離線が上流側になるほど、エーロフオイルの抗力は
高く、また揚力は小さくなる。後に明らかとなる目的で
、剥離領域（即ちウェーク）の厚さＴは、トレーリング
エツジを通過しトレーリングエツジに於けるエーロフォ
イルの平均翼弦線に垂直な平面Ｐに於て測定した場合に
於けるトレーリングエツジより剥離領域のアウタエツジ
までの距離として定義される。

第２図乃至第５図に於て、本発明による翼３０はエーロ
フオイル状の断面形状を有している。図示の実施例に於
ては、翼３０は上面、即ち吸入側面３６に交互に配列さ
れた複数個の谷３２及び畝３４を有しており、その下面
、即ち圧力側面４２に交互に配列された複数個の谷３８
及び畝４０を宵している。各谷３２及び３８はそれぞれ
一対の互いに対向する側壁４３及び４５を有している。

谷３２．３８及び畝３４．４０は各畝及び谷の近傍に於
て翼上を流れる流体バルクの流線に実質的に沿って延在
している。

第２Ａ図は谷及び畝が設けられていないエーロフォイル
の断面形状が如何なる形状であるかを示しており、この
形状はこれ以降「公称の」エーロフォイル断面形状と呼
ばれる。Ｗ２Ｏが公称のエーロフォイル断面形状と同一
の一定の断面形状ををするものと仮定すれば、成る所定
の仰角についての剥離線Ｓ′が決定される。剥離を回避
するためには、谷３２及び畝３４の上流側端部はその仰
角についての剥離線の上流側に配置されなければならな
い。そしてそれらの谷及び畝はエーロフオイルのトレー
リングエツジまで延在していなければならない。

境界層の剥離がエーロフォイルの圧力側面に於て問題と
はならない場合には、流体の流れが谷を充填することを
確保すること以外に関しては、圧力側面に於ける谷及び
畝の長さは重要ではない。

第３図は谷３２の底に沿う翼３０の断面を示している。

公称のエーロフオイル断面形状の外形が仮想線４６とし
て翼の断面形状に重ね合せられている。第３図より解る
如く、谷の深さはその上流側端部４８に於ける零より二
一口フォイルのトレーリングエツジ３９に於ける最大深
さまで増大している。公称のエーロフオイル断面形状の
厚さはトレーリングエツジへ向うにつれて減少している
ので、谷の面は符号５０にて示されている如くエーロフ
ォイルの公称の圧力側面の位置よりも下方に位置してい
る。点５０よりも更に下流側へ谷を延長するためには、
エーロフオイルの圧力側面に畝４０を設ける必要がある
。同様に番数３４は公称のエーロフオイル断面形状４６
の吸入側面よりも高い位置に位置している。エーロフォ
イルのトレーリングエツジ３９を薄い状態に維持するた
めには、対応する谷３８はエーロフオイルの圧力側面よ
りも低い位置に形成されなければならない。従ってエー
ロフォイルのトレーリングエツジ３つは波形をなす。第
３図及び第４図より、この実施例に於ては、エーロフォ
イルの厚さは谷及び畝の長さ全体に亙りトレーリングエ
ツジへ向うにつれて減少しており、吸入側面及び圧力側
面両方の畝の峰はトレーリングエツジに近い位置まで公
称のエーロフオイル端面形状と同一である。

第１３図に示されている如く、吸入側面の谷の側壁４５
の間の距離はトレーリングエツジへ向うにつれて減少し
、これにより先細状の通路が形成されている。この先細
状の通路は谷内の流体の流れを加速する効果を有してい
る。先細状の谷内を流れる流体バルクが加速されること
により、境界層に運動量が付与されるものと考えられる
。但しこの効果は谷及び畝が存在することにより得られ
る効果に比べれば二次的なものにすぎない。また吸入側
面に設けられた先細状の谷は吸入側面の圧力を低減し、
これにより揚力を増大する。これらの効果に鑑みれば、
吸入側面の谷は必須ではないにしても先細状であること
が好ましい。

圧力側面及び吸入側面両方の谷及び畝はトレーリングエ
ツジ近傍に於て互いに出会い、これにより波形のトレー
リングエツジを形成しているので、吸入側面に於ける先
細状の谷は圧力側面に於ては末広状の谷となり、これに
より圧力を増大する。

かくして圧力が増大することによっても揚力が増大され
る。

この実施例に於ては、谷及び畝はそれらの長さに垂直な
任意の断面に於てＵ形をなしており、谷及び畝は互いに
接続されており、これによりエーロフォイルの表面は抗
力を発生させる軸線方向の渦が発生することを低減する
一連の比較的滑がな起伏をなしている。即ちこれらは鋭
敏なエツジを有していない。畝及び谷のそれらの長さに
沿う形状は、エーロフオイルの表面の何れの部位に於て
も境界層の二次元的な剥離が発生せず、従って谷はその
全長に亙り流体の流れにて充填されるよう選定されるこ
とが好ましい。これと同一の理由で、谷の深さの増大率
及び畝の高さの増大率は過剰であってはならない。谷及
び畝の寸法及び形状を最適化するとは試行錯誤によって
行われざるを得ず、例えば所望の仰角及び公称のエーロ
フオイル断面形状に依存している。場合によっては、ト
レーリングエツジに於ける振幅Ｍ（第５Ａ図参照）は、
谷の上流側端部のすぐ上流側に於て測定した場合に於け
る境界層の厚さの９９％の約２倍でも十分である。好ま
しくは振幅Ｍは境界層の厚さの９９％の少なくとも約４
倍でなければならない。トレーリングエツジに於ける振
幅Ｍが、全長に亙り公称のエーロフオイル断面形状を有
する物体が所定の仰角に設定された場合に発生する剥離
領域の最大厚さと少なくとも同一であり、最も好ましく
は最大厚さＴの約２倍である場合に、最良の結果が得ら
れるものと考えられる。振幅Ｍが小さすぎると、境界層
の剥離の開始が遅延されるだけであり、剥離を完全に防
止することはできない。本発明は有益な結果を達成する
任意の振幅を含むものである。

Ｗがトレーリングエツジに於ける互いに隣接する畝の峰
の間の距離、即ちトレーリングエツジに於ける波長であ
るものとすれば、大きい粘性損失を生じることなく十分
な横方向の圧力勾配を達成するためには、Ｍに対するＷ
の比は約４．０以下であり且約０，５以上であることが
好ましい。

エーロフォイルの圧力側面よりの境界層の剥離が問題と
はならない場合には、谷及び畝は吸入側面に於ける境界
層の剥離に最も良好に対処し得るよう設計されなければ
ならず、圧力側面に於けδ谷及び畝の形状及び寸法は吸
入側面に於て必要とされている事柄によって成る程度規
定される。また状況によっては、エーロフォイ・ルの上
面及び下面の両方に実質的に同一の形状及び寸法の畝及
び谷を設けることが望ましい。更に製造上の考慮すべき
点や構造上の要件の如く、最適ではないにしても非常に
有益な寸法、形状、長さの谷及び畝を使用することを要
求する実際的な理由がある。かかる状況に於ては、谷は
それらの全長に亙っては流体の流れにより充填されない
が、少なくとも境界層の剥離の開始を遅延させる。

ＮＡＣＡ６５シリーズ、即ち標準形状より２１％厚いエ
ーロフォ・ｆル及び本発明に従って修正されたエーロフ
ォイルの二つのエーロフォイルについて風洞試験が行わ
れた。修正されたエーロフォイルは第２図に示されたエ
ーロフオイルの外観と同様の外観を有していた。修正さ
れたエーロフォイル及び修正されていないエーロフォイ
ルは３゜０ｉｎｃｈ（７，６ｃｍ）の翼弦長さ、９．　
０ｉｎｃｈ（２３ｃｍ）のスパン長さ、０．０３ｉｎｃ
ｈ（０，０７６ｃｍ）のトレーリングエツジ厚さを有し
ていた。溝及び畝はトレーリングエツジより１．７８ｉ
ｎｃｈ（４、５ｃｏ＋）の位置に上流側端部を有してお
り、上流側端部の位置はエーロフオイルの断面形状の最
も厚さの大きい（０，６３ｉｎｃｂ（１，６ｃｍ））の
領域の位置の近傍であった。トレーリングエツジに於て
は、波長Ｗは０．６２４ｉｎｃｈ（１，５８ｃｍ）であ
り、吸入側面に於ける谷の幅Ｄ（第５Ａ図参照）は０．
　１７８ｉｎｃｈ　（０，４５２ｃ＋ｎ）であり、圧力
側面に於ける谷の幅Ｅは０．　３８６１ｎｃ１１（０、
９８０ｃｌｌｌＩ）であり、振幅Ｍは０．３１２ｉｎｃ
ｈ（０，７９２ｃｍ）であった。吸入側面の谷は、それ
らの上流側端部に於ける０、２８２１ｎｃｈ（０゜７１
６ｃｍ）の幅よりトレーリングエツジに於ける０、１７
８１ｎｃｈ（０，４５２ｃｍ）まで先細状をなしていた
。また圧力側面の谷は０　、　２８２１ｎｃｈ（０，７
１６ｃｍ）より０．３８６ｉｎｃｈ（０，９８００Ｉ１
１）まで末広状をなしていた。

試験されたエーロフオイルについての揚力曲線が第６図
に示されている。第６図の揚力曲線は種々の仰角Ａに於
ける揚力係数ＣＬを示している。

修正されていないエーロフォイルについての曲線には記
号ＵＭが付されており、本発明に従って修正されたエー
ロフオイルについての曲線には「Ｒｌｐｐｌｅｄ　Ｔｒ
ａｉｌｉｎｇ　Ｅｄｇｅ　　（波形のトレーリングエツ
ジ）」の省略である記号ＲＴＥが付されている。

第６図より、修正されたエーロフォイルに於ては全ての
仰角に於て揚力が高く、修正されたエーロフオイルは失
速する前の段階に於て約１５％揚力を増大していること
が解る。

第７図は揚力係数Ｃ２と修正されていないエーロフオイ
ルの揚力０の場合の抗力（グラフに於けるＣＤ−６）に
対し正規化された抗力係数との関係を示す上述の試験に
ついての抗力極線を示している。修正されたエーロフオ
イルによれば、揚力が小さい条件下に於ては抗力が僅か
に増大しているが、揚力が高い条件下に於ては一定の抗
力に対し揚力がかなり増大していることが解る。

第８図乃至第１２図は本発明の他の用途を示している。

特に第８図には、圧縮機セクション１゜２とバーナセク
ション１０４とタービンセクション１０６とを含むガス
タービンエンジン１００が示されている。圧縮機セクシ
ョン１０２は周方向に互いに隔置された複数個のロータ
ブレード１１０を含むロータ段１０８を含んでいる。ロ
ータ段１０８の下流側には周方向に互いに隔置された複
数個のステータベーン１１２よりなる段が設けられてい
る。ベーン１１２はそれらの内端部に於てはインナエン
ジンケーンング１１６に取付けられており、それらの外
端部に於てはアウタエンジンケーンング１１４に取付け
られている。

ロータブレード及びステータベーンには、それぞれ第９
図及び第１０図に詳細に示されている如く、本発明の波
形のトレーリングエツジが組込まれている。

第９図に於て、ベーン１１２の圧力側面及び吸入側面は
トレーリングエツジ領域に延在し交互に配列された複数
個の谷１１８及び畝１２０を膏しており、これによりス
テータベーンは第２図に示された翼３０と幾分か類似す
る外観を有している。

３Ａ３０とベーン］１２との間の一つの相違点は、ベー
ンの圧力側がトレーリングエツジ領域に於て凸状をなす
のではなく、凹状をなしていることである。本発明は任
意の型式のエーロフオイル形状、特に薄いトレーリング
エツジを有する平坦な表面のエーロフオイルにも適用可
能なものである。

第１０図に最もよく示されている如く、各ロータブレー
ド１１０もその圧力側面及び吸入側面に交互に配列され
た複数個の谷１２２及び畝１２４を有しており、これに
より比較的薄い波形のトレーリングエツジを形成してい
る。説明の目的で、作動流体は矢印１２６により示され
た方向にてロータブレード１１０に近づくものと仮定す
る。ブレードの回転により空気がブレードの表面を越え
て下流側へ移動する際にその空気に半径方向の運動成分
が与えられる。空気がトレーリングエツジ領域に到達す
る時までに、空気は矢印１２８の方向にブレード１１０
に対し相対的に運動するようになる（矢印１２８はその
矢印の位置に於ける流体バルクの流れ方向を表わしてい
る）。本発明によれば、トレーリングエツジ領域に於て
は谷及び畝をかかる流体バルクの流れ方向にほぼ平行に
配向することが好ましい。

第１１図には、境界層の剥離に起因する抗力を低減する
ことを主たる目的として幾つかの位置に本発明が組込ま
れた帆船が図示されている。図示の帆船は船体１５０と
、マスト１５４に取付けられたセール１５２と、キール
１５６と、舵１５８とを含んでいる。セール、キール、
及び舵の全てに本発明が組込まれている。従って舵及び
キールはエーロフオイルの断面形状を有しており、それ
らの薄いトレーリングエツジ領域には船が水面を移動す
る際にそれらの表面より境界層が剥離することを遅延さ
せるための谷及び畝が形成されている。

第１２図に於て、セール１５２はトレーリングエツジに
沿って交互に左右の方向に突出する一連の滑かな曲線（
即ち波形）を形成するよう、トレーリングエツジに沿っ
て局部的に配置された湾曲した強化材１６０を有してい
る。ロープ１６２がセールの両側に沿って配置された強
化材１６０により形成された畝の峰に取付けられたアイ
レット１６４を貫通して延在しており、マスト１５４の
上端及びブーム１６８の横方向の延長部１６６に接続さ
れている。セールのトレーリングエツジを強制的に波形
にすることにより、セールの両側に交互に配列された複
数個の谷及び畝が、セールのトレーリングエツジのすぐ
上流側の領域及びトレーリングエツジの領域に沿って形
成されている。

セールのトレーリングエツジ領域に形成された畝及び谷
は、セールの吸入側面のトレーリングエツジ領域に於け
る境界層のｔｌｌ　ｆｉ及びこれに伴なう抗力を少なく
とも部分的に低減するものと考えられる。

また本発明の谷及び畝は、境界を有しない流体が下流側
方向へ隣接して流れる物体であって、その外面と共働し
て薄いトレーリングエツジを形成し且物体内にて下流側
方向へ流れる流体を囲繞する下流側方向へ延在する内面
を有する物体の下流側方向へ延在する外面より境界層が
二次元的に剥離することを解消するために使用されても
よい。

このことを第１４図に示されたガスタービンエンジン２
００について説明する。

ガスタービンエンジン２００は、ファンバイパイ型のエ
ンジンであり、コアエンジンケーンング２０４を囲繞し
且該ケーシングより隔置されたケーシング、即ちナセル
２０２を含んでいる。ナセル２０２の内面２０６はファ
ンバイパス流路２０８の外面を郭定しており、流路２０
８はナセル２０２の薄いトレーリングエツジ２］０の位
置に出口２０９を有している。ナセルの外面２１２はそ
の外面上を下流側方向へ流れる空気の境界のない外部流
れにより発生される抗力を低減すべく、エンジンの軸線
を通る断面で見て流線形の凸状の断面形状を有している
。

互いに隣接して交互に配列された複数個の実質的にＵ形
をなす谷２１４及び畝２１６が外面に設けられており、
谷及び畝が設けられていない場合に境界層の剥離が生じ
る領域の上流側より下流側へ延在しており、それらの深
さ及び高さが出口２０９に於ける最大値まで徐々に増大
している。トレーリングエツジ２１０は薄いので、外面
２０２に設けられた谷は内面２０６に於て対応する畝を
形成しており、逆に外面に設けられた畝は内面に対応す
る谷を形成している。エーロフオイル状物体に関し既に
詳細に説明した如く、谷及び畝の寸法及び形状はそれら
の少なくともかなりの部分、好ましくはそれらの全長に
亙り流体にて充填されるよう決定され、これにより境界
層が外面２１２より流れ方向に二次元的に剥離すること
が解消され、或いは少なくとも剥離の開始が遅延される
。

エーロフオイル状物体について前述したガイドラインを
用いて周方向に互いに隔置された谷及び畝の寸法及び間
隔を決定する目的で、波形の振幅Ｍが半径方向に測定さ
れ、波長Ｗ、即ち谷の間の間隔が半径方向最も外側の峰
と峰との間の円弧長さ及び半径方向最も内側の峰と峰と
の間の円弧長さの平均値として測定される。

第１４図に示されている如く、コアエンジンケーシング
２０４の表面上にもファンバイパス排気と大気との混合
流体の境界を有しない流れが流れるようになっている。

ケーシング２０４はエンジンテールプラグ２１７を囲繞
し且これより半径方向外方へ隔置されており、これによ
り一次流、即ちコアエンジン流のための流路の一部を形
成している。境界層が流れ方向に二次元的に剥離するこ
とを解消し、又は少なくともこれを低減若しくはその開
始を遅延させるべく、ケーシング２０４の外面のトレー
リングエツジ領域２１８にも本発明による谷及び畝が設
けられている。

第１４図に示された実施例に於ては、ケーシング２０４
に形成された起伏は出口の全周に延在しており、エンジ
ンの後方より見て波形の外観を有している。例えば二次
元排気ノズルを有するエンジンの場合の如く、エンジン
ケーシングが実質的に長方形の出口を有している場合に
は、若し何らかの理由で不可能であるならば、ケーシン
グの４つの側部の全てに谷及び畝が設けられる必要はな
い。ケーシングのどの部分に本発明が採用されても、本
発明の効果が得られる。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本明細書に於て使用される用語を定義し説明す
る目的で図示された従来のエーロフォイルを示す解図で
ある。 第２図は本発明が組込まれたエーロフオイルを示す傾斜
図である。 第２Ａ図は谷及び畝が形成されていない二一口フォイル
の断面形状を示す断面図である。 第３図は第２図の線３−３に沿う断面図である。 第４図は第２図の線４−４に沿う断面図である。 第５Ａ図は第３図の線５Ａ−５Ａに沿う矢視図である。 第５Ｂ図は第３図に線５Ｂ−５Ｂに沿う断面図である。 第６図は第２図に示されたエーロフォイルと同様のエー
ロフオイル及び本発明が組込まれていない比較例として
のエーロフォイルの揚力係数を仰角を横軸にとって示す
グラフである。 第７図は第２図に示されたエーロフォイルと同様のエー
ロフオイル及び本発明が組込まれていない比較例として
のエーロフォイルについて揚力係数と抗力係数との間の
関係を示すグラフである。 第８図は本発明に従って構成されたステータベーン及び
ロータブレードが組込まれたガスタービンエンジンを示
す解図である。 第９図は第８図に示されたステータベーンを示す拡大部
分傾斜図である。 第１０図は第８図に示されたロータブレードを示す拡大
部分傾斜図である。 第１１図は本発明が組込まれたセール、キール、及び舵
を有する帆船を示す簡略化された側面図である。 第１２図は第１１図の線１２−　］、　２に沿う矢視図
であり、第１１図に示されたセールのトレーリングエツ
ジを示している。 第１３図は第３図の線１３−１３に沿う矢視図であり、
第２図に示された翼の吸入側面を示している。 第１４図は本発明が組込まれたアウタケーシングを有す
るガスタービンエンジンを一部破断して示す傾斜図であ
る。 第１５図は従来のブレードを示す部分傾斜図である。 第１６図は第１５図の線１６−１６に沿う断面図である
。 第１７図は第１５図の線１７−１７に沿う断面図である
。 １０・・・ニー〇フォイル状物体、１２・・・リーディ
ングエツジ、１４・・・トレーリングエツジ、１６・・
・吸入側面、１８・・・圧力側面、２０・・・平均翼弦
線。 ２２・・流線、２４・・・剥離領域５３０・・・翼、３
２・・・谷、３４・・・畝、３６・・・吸入側面、３８
・・・谷、３９・・・トレーリングエツジ、４０・・・
畝、４２・・・圧力側面、４３．４５・・・側壁、４６
・・・公称のエーロフォイル断面形状、４８・・・上流
側端部１１００・・・ガスタービンエンジン、１０２・
・・圧縮機セクション。 １０４・・・バーナセクション、１０６・・・タービン
セクション、１０８・・・ロータ段、１１０・−・ロー
タブレード、１１２・・・ステータベーン、１１４・・
・アウタエンジンケーシング、１１６・・・インナエン
ジンケーシング、１１８・・・谷、１２０・・・畝、１
２２・・・谷、１２４・・・畝、１５０・・・船体、１
５２・・・セール。 １５４・・・マスト、１５６・・・キール、１５８・・
・舵。 １６０・・・強化材、１６２・・・ロープ、１６４・・
・アイレット、１６６・・・延長部、１６８・・・ブー
ム、２００・・・ガスタービンエンジン、２０２・・・
ナセル、２０４・・・コアエンジンケーシング、２０６
・・・内面。 ２０８・・・ファンバイパス流路、２０９・・・出口、
２１０・・・トレーリングエツジ、２１４・・・谷、２
１６・・・畝、２１７・・・エンジンテールプラグ、２
１８・・・トレーリングエツジ領域 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レインヨン 代　　理　　人　　　弁理士　　　明　　石　　昌　　
毅ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）物品に対し相対的に下流側へ移動する流体中に配
   置されるよう構成された物品にして、互いに隔置され互
   いに共働して薄いトレーリングエッジを有するエーロフ
   ォイル状物体を郭定する第一の面及び第二の面を含み、
   前記物体は前記トレーリングエッジにて終る下流側部分
   を有し、前記下流側部分は前記第一及び第二の面の両方
   に交互に配列された畝及び谷を郭定する形状に形成され
   ており、各面の谷は少なくとも前記トレーリングエッジ
   に沿って他方の面に畝を郭定しており、各畝及び谷は前
   記畝又は前記谷の表面に近接して流れる流体バルクの流
   線に実質的に沿って延在している物品。
2. （２）公称の断面形状と、薄いトレーリングエッジと、
   前記トレーリングエッジにて終る吸入側面とを有し、前
   記公称の断面形状に於て前記トレーリングエッジより上
   流側に位置する剥離線に沿って開始する剥離領域が前記
   吸入側面に発生する高負荷を生じる所定の仰角Ａにて相
   対的に下流側へ移動する流体中に配置されるよう構成さ
   れたエーロフォイル状物体にして、前記仰角に於て剥離
   領域が前記吸入側面に発生することを防止する手段であ
   って、前記剥離線の上流側より前記吸入側面に近接して
   流れる流体バルクの流線に実質的に沿って延在し互いに
   隣接して交互に配列された複数個の谷及び畝を前記吸入
   側面に有する手段を含み、互いに隣接する谷の深さ及び
   畝の高さの合計はそれらの上流側端部に於ては実質的に
   零であり、前記トレーリングエッジに於ける前記谷の深
   さとこれに隣接する畝の高さとの合計は少なくとも排除
   されるべき剥離領域の厚さに等しいエーロフォイル状物
   体。
3. （３）帆船用のセールにして、前記セールはその上げら
   れた位置に於ては圧力側面及び吸入側面とトレーリング
   エッジとを有するエーロフォイルを郭定するよう構成さ
   れており、前記トレーリングエッジは前記セールの前記
   トレーリングエッジのすぐ上流側及び前記トレーリング
   エッジを含む領域に沿って前記セールの両側に交互に配
   列された複数個の畝及び谷を形成する波形を有するセー
   ル。