(57)【要約】【課題】簡単な構造でアスペクト比を増大させることが可能であり、製作が容易かつ安価に行える高揚力翼を提供する。【解決手段】前後方向に並んで配設される略同一長さの複数の翼で構成され、前方に配設される第１の翼１の後端部１ｂと、後方に配設される第２の翼２の先端部２ａとの間に所定のギャップＳ１が設けられており、第２の翼２の先端部２ａは第１の翼１の後端部１ｂより低い位置に配設される。さらに、第２の翼２の後方にさらに略同一長さの第３の翼３が配設され、第２の翼２の後端部２ｂと、第３の翼３の先端部３ａとの間に所定のギャップＳ２が設けられており、第３の翼３の先端部３ａは第２の翼２の後端部２ｂより低い位置に配設される。この構成により、製作が容易かつ安価でメンテナンスの容易な高揚力翼が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の翼であって、
前後方向に並んで配設される略同一長さの複数の翼で構成され、
前方に配設される第１の翼の後端部と、後方に配設される第２の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、
上記第２の翼の先端部は上記第１の翼の後端部より低い位置に配設される、
ことを特徴とする高揚力翼。
【請求項２】
上記第２の翼の後方にさらに略同一長さの第３の翼が配設され、
上記第２の翼の後端部と、上記第３の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、
上記第３の翼の先端部は上記第２の翼の後端部より低い位置に配設される、
ことを特徴とする請求項１に記載の高揚力翼。
【請求項３】
上記第３の翼の後方にさらに略同一長さの複数の翼が配設され、
上記第３の翼の後端部と、上記複数の翼の内、最前方の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、上記複数の翼同士も直前に配設される翼の後端部とその後方に続く翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、後方の翼の先端部はいずれも直前に配設される翼の後端部より低い位置に配設されることを特徴とする、請求項２に記載の高揚力翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高揚力翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機は高速であることを追求した結果、離着陸時の速度、滑走距離が増大している。航空機の巡航中において主翼を最適な翼面荷重にすることで速度性能を向上させた結果である。その一方で主翼の翼面積は小さくなり、離着陸時の速度と滑走距離を小さくすることが困難となっている。このため、離着陸の際の低速時において不足する揚力を補うべく主翼の最大揚力係数を増す装置として種々の高揚力装置が考案されてきた。
主翼に発生する揚力は速度の２乗に比例し、離着陸時に重要な低速性能を重視すると高速時の揚力が過大となり、巡航時に重要な高速性能を重視すると低速時の揚力が不足するという関係にある。通常、翼の仰角を調整することで揚力を制御するが、仰角を大きくし過ぎると失速の危険がある。
【０００３】
最大揚力係数を増す方法として翼の長さと幅の比であるアスペクト比を増大させる方法があるが、滑走路の問題や機体強度の問題から無制限に翼の長さを増してアスペクト比を大とすることはできない。
また、翼の前縁部や後縁部にフラップと呼ばれる小翼を設け、これを折り曲げることで最大揚力係数を増す方法もある。構造が比較的簡単な割に揚力係数の増加は大きい。しかし、高速でフラップを展開動作させるとフラップ自体や翼の付け根部分に過大な応力が生じることがあり、操作速度に限界値を設ける等の制御が必要である。
さらに、エンジンで圧縮した空気を翼上面に噴出して、翼上面の境界層剥離を遅らせて揚力を増す方法もあるが、装置の構造は複雑なものとなる。
特許文献１には従来の高揚力装置であるスロッテッドフラップ（隙間フラップ）の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２９５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発明では構造が複雑であり、またあくまでも主翼の揚力増大のための補助装置であるため揚力増大効果も十分とは言えない。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造でアスペクト比を増大させることが可能であり、製作が容易かつ安価に行える高揚力翼を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、航空機の翼であって、前後方向に並んで配設される略同一長さの複数の翼で構成され、前方に配設される第１の翼の後端部と、後方に配設される第２の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、第２の翼の先端部は第１の翼の後端部より低い位置に配設される  ことを特徴とする。
請求項２の発明は、さらに、第２の翼の後方にさらに略同一長さの第３の翼が配設され、第２の翼の後端部と、第３の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、第３の翼の先端部は第２の翼の後端部より低い位置に配設される
ことを特徴とする。
請求項３の発明は、さらに、第３の翼の後方に略同一長さの複数の翼が配設され、第３の翼の後端部と、複数の翼の内、最前方の翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、複数の翼同士も直前に配設される翼の後端部とその後方に続く翼の先端部との間に所定のギャップが設けられており、後方の翼の先端部はいずれも直前に配設される翼の後端部より低い位置に配設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の高揚力翼によれば、強度を低下させることなくアスペクト比を増大させることを可能とし、滑空比を向上させることができる。これにより、航空機の離着陸時の滑走距離を短くでき、また翼長を短くできるため滑走路の距離、幅をコンパクトにすることができる。
また、簡単な構造であるため従来の高揚力装置と比較して製作が容易かつ安価に行える。さらに、飛行中に操作する動作部分がないためメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す高揚力翼の模式断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す高揚力翼の模式断面図である。
【図３】従来の高揚力装置の模式図であり、（ａ）は前縁フラップ及び後縁フラップの説明図、（ｂ）はファウラーフラップの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。
まず、第１の実施形態の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の高揚力翼は、前後方向に並んで配設される略同一長さの複数の翼で構成され、前方に配設される第１の翼１の後端部１ｂと、後方に配設される第２の翼２の先端部２ａとの間に所定のギャップＳ１が設けられており、第２の翼２の先端部２ａは第１の翼１の後端部１ｂより低い位置に配設される。なお、第２の翼２の先端部２ａと第１の翼１の後端部１ｂとの前後位置は、平面的に見た場合に重ならないことが求められる。各翼の幅であるＢ１、Ｂ２の部分で重なる部分があると、各翼の上面側、下面側の気流が他の翼の影響で独立した本来の状態とならないからである。また、前後方向のギャップが広がり過ぎても翼の強度及びコンパクト性に不利益となるため、ギャップＳ１及び上記前後位置の最適範囲は限られたものとなる。
【００１１】
第１の翼１と第２の翼２とは翼の長さ方向に設けられる数か所の不図示の連結部材で連結される。航空機が前進する際、第１の翼１と第２の翼２の間に設けられるギャップＳ１を空気が通過する。これにより、第１の翼１と第２の翼２各々の上面側圧力ｐ１、ｐ３は負圧となり、第１の翼１と第２の翼２各々の下面側圧力ｐ２、ｐ４は正圧となるため第１の翼１のみの構成に比べて揚力は大幅に増加する。
通常、翼の長さと幅の比を示すアスペクト比が大きいほど翼の揚力は増大し、航空機の滑空比は増大して高性能となるが、その反面、翼の強度は低下し、離着陸時に必要な滑走路の幅は増大してしまう。その点、本実施形態では翼の長さを２倍に増大させるが、形状的には２枚の翼を前後に階段状に配設するため、翼の強度や滑走路幅の問題は生じない。なお、高度Ｈから滑空して進んだ水平飛行距離がＸの場合、Ｘ／Ｈを滑空比といい，その値は翼の揚力と抗力との比，いわゆる揚抗比Ｌ／Ｄに等しい。揚力が増せば滑空比も増す。
従来の翼の前縁又は後縁に配設されるフラップは、巡航時や離着陸時といった航空機の飛行条件の違いに対応して操作することで揚力の調整を行うが、本実施形態は翼の構造によって高揚力を得るものである。本実施形態の高揚力翼に従来のフラップを追加してさらに揚力を微調整することは可能である。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態の構成について説明する。
図２に示すように、本実施形態の高揚力翼は、前後方向に並んで配設される略同一長さの複数の翼で構成され、前方に配設される第１の翼１の後端部１ｂと、後方に配設される第２の翼２の先端部２ａとの間に所定のギャップＳ１が設けられており、第２の翼２の先端部２ａは第１の翼１の後端部１ｂより低い位置に配設される。
さらに、第２の翼２の後方にさらに略同一長さの第３の翼３が配設され、第２の翼２の後端部２ｂと、第３の翼３の先端部３ａとの間に所定のギャップＳ２が設けられており、第３の翼３の先端部３ａは第２の翼２の後端部２ｂより低い位置に配設される。
【００１３】
第１の翼１と第２の翼２及び第２の翼２と第３の翼３は各々翼の長さ方向に設けられる数か所の不図示の連結部材で連結される。航空機が前進する際、第１の翼１と第２の翼２の間に設けられるギャップＳ１を空気が通過し、第２の翼２と第３の翼３の間に設けられるギャップＳ２を空気が通過する。これにより、第１の翼１、第２の翼２及び第３の翼３各々の上面側圧力ｐ１、ｐ３、ｐ５は負圧となり、第１の翼１、第２の翼２及び第３の翼３各々の下面側圧力ｐ２、ｐ４、ｐ６は正圧となるため第１の翼１のみの構成に比べて揚力は大幅に増加する。
本実施形態では翼の長さを３倍に増大させるが、形状的には３枚の翼を前後に階段状に配設するため、翼の強度や滑走路幅の問題は生じない。
本実施形態も翼の構造によって高揚力を得るものであるが、本実施形態の高揚力翼に従来のフラップを追加してさらに揚力を微調整することは可能である。
【００１４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態の構成は上記の第２の実施形態にさらに、第３の翼３の後方に略同一長さの複数の翼４、５、…ｎが配設され、第３の翼３の後端部３ｂと、複数の翼４、５、…ｎの内、最前方の翼４の先端部４ａとの間に所定のギャップＳ３が設けられており、複数の翼４、５、…ｎ同士も直前に配設される翼ｍ（ｍ＜ｎ）の後端部ｍｂとその後方に続く翼（ｍ＋１）の先端部（ｍ＋１）ａとの間に所定のギャップＳｍが設けられており、後方の翼（ｍ＋１）の先端部（ｍ＋１）ａはいずれも直前に配設される翼ｍの後端部ｍｂより低い位置に配設されることを特徴とする。なお、記号ｍ、ｎは整数を示す。
各翼同士の連結部材が設けられる点は上記第１、第２の実施形態と同様である。
本実施形態では翼の長さをｎ倍に増大させるが、形状的にはｎ枚の翼を前後に階段状に配設するため、翼の強度や滑走路幅の問題は生じない。
本実施形態も翼の構造によって高揚力を得るものであるが、本実施形態の高揚力翼に従来のフラップを追加してさらに揚力を微調整することは可能である。
【００１５】
従来の高揚力装置として代表的なものに図３（ａ）の前縁フラップあるいは後縁フラップがある。前縁フラップは主翼前面に折りたたんでいたフラップを前下方へ突き出すことで主翼面積を増加させて揚力の増大を図るものである。後縁フラップは主翼後縁を単に下げて翼のキャンバーを増加させるもので、角度は普通何段階かに設定でき、離陸時は中程度の、着陸時は最大の角度にすることが多い。
従来の高揚力装置である図３（ｂ）のスロッテッドフラップ（隙間フラップ）は主翼とフラップの間にギャップを空けてやることにより、翼上面に翼下面の気流を流し上面の層流境界層にエネルギーを供給して剥離を遅らせる方式である。これにより、より高い仰角まで失速せずに揚力を増大させることができる。
【００１６】
これらの高揚力装置は主翼の揚力を高めるための補助装置であって、揚力を大幅に高めることはできなかった。これに対し本発明の高揚力翼は、ある１つの翼の揚力を高めるのではなく、翼全体としてアスペクト比を高める方式である。その手段として翼を前後に階段状に配設し、その間にギャップを設ける構成とし、翼の強度及びコンパクト性を維持しつつ高揚力を得ることを可能としている。
【００１７】
本発明の高揚力翼は、簡単な構成で飛行中に操作する部分を持たないため容易かつ安価に製作することができる。半面、翼の抵抗力が増すため巡航速度を大きくすることは困難となる。したがって、短い滑走距離で、しかも幅の狭いコンパクトな滑走路で離着陸を行う必要のある航空機といった、高揚力が得られる性能を活かせる航空機に応用することが効果的と考えられる。
【符号の説明】
【００１８】
１  第１の翼
１ｂ  後端部
２  第２の翼
２ａ  先端部
２ｂ  後端部
３  第３の翼
３ａ  先端部
３ｂ  後端部
４  第４の翼
４ａ  先端部
５  第５の翼
ｎ  第ｎの翼
ｍ  第ｍの翼
ｍｂ  後端部
ｍ＋１  第（ｍ＋１）の翼
（ｍ＋１）ａ  先端部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓｍ  ギャップ
ｐ１、ｐ３、ｐ５  翼上面圧
ｐ２、ｐ４、ｐ６  翼下面圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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