(57)【要約】      （修正有）【課題】翼端デバイスおよび翼によって経験される応力を減少させることができるデバイスを提供する。【解決手段】流れ遮断デバイス１００は、所望の迎え角で流れを翼端デバイス１０２から分離させることができる。流れ遮断デバイスは、翼端デバイスの前縁部に連結され得、流れ中断器１１２が翼端デバイスにかかる荷重を軽減するように構成され得る。流れ中断器は、閾値迎え角で境界層に延在する縁部１１０を備えてもよく、これは、境界層を中断し、かつ流れを翼端デバイスから分離させ得る。この分離された流れは、横断流に遭遇するとき、様々な飛行状態での翼端デバイスおよび翼が経験する応力を減少させることができる。【選択図】図１
2015110416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
境界層遮断デバイスであって、
翼端デバイスの前縁部に固定して連結可能な第１の縁部と、
前記翼端デバイスにかかる荷重を軽減するように構成された流れ中断器を備える第２の縁部と、を備える、デバイス。
【請求項２】
前記流れ中断器は、前記翼端デバイスの第１の迎え角で前記翼端デバイスのよどみ領域に延在する鋭い縁部を備え、前記翼端デバイスの第２の迎え角で前記よどみ領域から突出する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記流れ中断器は、閾値迎え角で前記翼端デバイスのよどみ領域から延在する縁部を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記縁部は、前記デバイスの長さ、前記デバイスの幅、または前記デバイスの高さのうちの少なくとも１つと比較して、小さい有効半径を有する縁部を備える、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記翼端デバイスは、ウイングレット、スパイロイド、分裂したウイングレット、フェンス、エンドプレート、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記翼端デバイスは、前記前縁部を備える実質的に垂直な部分を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の縁部は、翼に取り付け可能な前記翼端デバイスの領域に対して遠位の前記翼端デバイスの端部に実質的により近い前記前縁部の一部分に位置決め可能である、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記翼端デバイスは、ウイングレットを備え、前記第１の縁部は、翼に取り付け可能な前記ウイングレットの根元に対して遠位の前記ウイングレットの先端に実質的により近い前記前縁部の一部分に位置付け可能である、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
前記流れ中断器は、流れが閾値迎え角を超えるときに前記流れを前記翼端デバイスから分離させるように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記閾値迎え角は、１０度未満である、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記閾値迎え角は、５度未満である、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
ウイングレットであって、
前縁部を備える実質的に垂直な部分と、
前記前縁部の一部分に連結される境界層遮断デバイスであって、前記ウイングレットにかかる荷重を軽減するように構成され、閾値迎え角で境界層を遮断するように構成された流れ中断器を備える、境界層遮断デバイスと、を備える、ウイングレット。
【請求項１３】
前記流れ中断器は、前記ウイングレットの第１の迎え角で前記ウイングレットのよどみ領域に延在する鋭い縁部を備え、前記ウイングレットの第２の迎え角で前記よどみ領域から突出する、請求項１２に記載のウイングレット。
【請求項１４】
前記流れ中断器は、閾値迎え角で前記ウイングレットのよどみ領域から延在する縁部を備える、請求項１２に記載のウイングレット。
【請求項１５】
前記垂直な部分は、翼の上方に延在する、請求項１２に記載のウイングレット。
【請求項１６】
前記前縁部の前記部分は、翼に取り付け可能な前記ウイングレットの根元に対して遠位の前記ウイングレットの先端に実質的により近い前記前縁部の一部分を備える、請求項１５に記載のウイングレット。
【請求項１７】
前記流れ中断器は、流れが閾値迎え角を超える角度で前記ウイングレットに遭遇するときに前記流れを前記ウイングレットから分離させるように構成される、請求項１２に記載のウイングレット。
【請求項１８】
前記閾値迎え角は、１０度未満である、請求項１７に記載のウイングレット。
【請求項１９】
前記閾値迎え角は、５度未満である、請求項１７に記載のウイングレット。
【請求項２０】
航空機であって、
翼と、
前記翼に連結される翼端デバイスと、
流れ遮断デバイスであって、
前記翼端デバイスの前記前縁部に固定して連結可能な第１の縁部と、
前記翼端デバイスにかかる荷重を軽減するように構成された流れ中断器を備える第２の縁部であって、前記流れ中断器が、閾値迎え角で前記翼端デバイスのよどみ領域から延在するように構成された特徴を備える、第２の縁部と、を備える、流れ遮断デバイスと、を備える、航空機。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
航空産業において、航空機の効率を高め、かつ消費される化石燃料の量を減少させる必要性が高まり続けている。ウイングレットは、効率、性能、および美観を高めるために、大型の多人数乗りの航空機を含む多くの航空機において設計および導入されている。このようなウイングレットは、通常、翼の端部に取り付け得る水平な本体部、水平な本体部から垂直に上方に延在し得る角度を成した部分からなる。例えば、ウイングレットは、飛行効率を高めるか、航空機の性能を高めるか、またはさらには航空機の美観を改善するために航空機の既存の翼に取り付けられ得る。
【０００２】
しかしながら、ウイングレットは、極限状態および／または設計飛行エンベロープの縁を表し得るある特定の飛行状態のために設計されなければならない。例えば、航空機は、航空機の側面からの突風に遭遇するか、または横滑り操縦等の操縦に関わり得る。これらの状態は、横荷重をウイングレットにかけさせることができ、この荷重は、ウイングレットから翼に転移され得る。これらのさらなる荷重は多くの場合考慮され、荷重を安全に処理するために付加構造を必要とし得る。この付加構造は、航空機の全重量に追加し、最初の段階でウイングレットの追加によって得られたあらゆる効率を損なう場合がある。したがって、改善された航空機ウイングレットおよび翼端デバイスが当該技術分野において依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の概要は、発明を実施するための形態にさらに後述される単純化した形態で選択された概念を導入するために提供される。本発明の概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図されず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図されない。
【０００４】
本開示は、流れを所望の迎え角で翼端デバイスから分離させ得る流れ遮断デバイスを説明する。例えば、航空機は、胴体と、翼端デバイスを有する翼とを備え得る。流れ遮断デバイスは、翼端デバイスの前縁部に連結可能であり得る第１の縁部と、翼端デバイスにかかる荷重を軽減するように構成された流れ中断器を備える第２の縁部とを備え得る。
【０００５】
様々な実施形態は、流れ中断器が閾値迎え角で境界層に延在する縁部を備え得ることを企図する。様々な実施形態は、境界層に延在された縁部が境界層を中断（または遮断）し、かつ流れを翼端デバイスから分離させ得ることを企図する。この分離された流れは、横断流に遭遇するとき、様々な飛行状態中に翼端デバイスおよび翼によって経験される応力を減少させることができる。
【０００６】
様々な実施形態は、流れ遮断デバイスが翼に取り付け可能な翼端デバイスの領域に対して遠位の翼端デバイスの端部に実質的により近い翼端デバイスの前縁部の一部分上に位置付けされ得ることを企図する。加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、流れ遮断デバイスが前縁部の長さに実質的に及ぶ前縁部の一部分上に位置付けられ得ることを企図する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
発明を実施するための形態は、添付の図面を参照しながら記載される。この図面では、参照番号の最左の桁（複数可）は、参照番号が最初に現れる図面を識別する。異なる図面における同じ参照番号の使用は、類似または同一品目を示す。
【０００８】
【図１】航空機の翼に取り付け可能な垂直に延在する翼端デバイス上の例示的な流れ遮断器を示す。
【図２】例示的な流れ遮断器が取り付けられた航空機を示す。
【図３】例示的な環境下で例示的な流れ遮断器が取り付けられた航空機を示す。
【図４】例示的な流れ遮断器および翼端デバイスの断面図を示す。
【図５】例示的な荷重および応力とともに例示的な流れ遮断器が取り付けられた航空機を示す。
【図６Ａ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図６Ｂ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図６Ｃ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図６Ｄ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図６Ｅ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図６Ｆ】例示的な環境下および流れ表現で翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図７Ａ】翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図７Ｂ】翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図７Ｃ】翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図７Ｄ】翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図７Ｅ】翼端デバイスとともに例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ａ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｂ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｃ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｄ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｅ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｆ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｇ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｈ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｉ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｊ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｋ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｌ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｍ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｎ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｏ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図８Ｐ】翼端デバイスとともに追加の例示的な流れ遮断器の断面図を示す。
【図９Ａ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図９Ｂ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図９Ｃ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図９Ｄ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図９Ｅ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図９Ｆ】翼端デバイス上の例示的な構成における例示的な流れ遮断器を示す。
【図１０】流れ遮断デバイスの動作を図解するフローチャートを示す。
【図１１】例示的な流れ遮断デバイスの揚力係数の前述のデバイスを有しない翼端デバイスと比較した例示的なプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
概要
本出願は、翼端デバイスへの横荷重によって引き起こされた力を減少させるために翼端デバイス上で使用され得る流れ分離デバイスを説明する。これらの力の減少は、航空機上の構造的応力または横断流によって引き起こされた抗力損失を減少させることができる。
【００１０】
航空機は、相当な安全率とともに航空機が経験し得る静荷重および動荷重の両方を処理するように設計される。例えば、航空機は一般的に、対称的多数ｇ操縦、非限定的な例として、２．５ｇ操縦、ロール操縦、または横滑り操縦をもたらす突然の舵入力等の静荷重、ならびに突風または乱流によって引き起こされた荷重等の動荷重を処理するように設計される。航空機はまた、フラッタ誘導荷重を回避するように設計される。
【００１１】
多くの場合、航空機の翼は、静荷重および動荷重を処理するために航空機を設計する際の限定要因である。翼は、航空機の胴体への翼の連結部に近い内側部分、ならびに翼端に近い外側部分を有することが多い。多くの場合、翼の各部分は、各部分が経験する最も高い荷重を処理するように設計される。例えば、翼の内側部分は、多数ｇ操縦中、非限定的な例として、２．５ｇ操縦中に最も高い荷重を経験し、結果として生じる荷重を処理するように設計される。同様に、翼の中間から外側部分への最も高い荷重は、スピードブレーキが延在するときに引き起こされることが多い。多くの場合、翼の外側先端は一般的に、ロール操縦を処理するように設計される。しかしながら、ウイングレットが存在すると、外側先端への最も高い荷重は通常、横滑り操縦または横方向の突風の間、ウイングレットへの荷重によって引き起こされる。したがって、ウイングレットを有する翼端は、横滑り操縦または横方向の突風によって引き起こされる荷重を処理するように設計される。
【００１２】
しかしながら、航空機の動作の過程にわたって、横滑り操縦および横方向の突風の事象は、航空機の動作の全過程と比較するとき、頻度および継続時間が限定されることが多い。しかしながら、これらの事象を処理するのに必要とされる構造補強ならびに関連した応力および質量は、この補強がこれらの比較的稀な事象にのみ使用されるものだが、航空機の運用を通してのものである。したがって、付加構造を持つことの比較的より大きい不利のため、これらの低頻度の事象の間、翼端デバイスの効率の多少を失うことが有益であり得る。例えば、翼端デバイスは、航空機の動作の大部分にわたって名目上設計されるように動作するが、これらの限定された低頻度の事象の間、翼端デバイスの効果の一部分またはすべてを効果的に打ち消し得る。
【００１３】
多くの場合、動荷重は、翼の外側部分の最大荷重に寄与する。例えば、突風または乱流に対する機体の反応は、翼およびウイングレット上の動的飛行荷重を作り出す。乱流の間、機体は、その空気力学、慣性、および剛性に応じて異なる周波数で反応することができる。これらのパラメータに対する修正は、機体がいかに乱流に反応するかを変えることができ、これは、翼によって経験される動荷重を変える。空力荷重のウイングレット誘導の増加に加えて、ウイングレット自体の重量およびその翼上の極限外側位置はまた、外側翼に対する動荷重を増加させることができる。例えば、ウイングレットが重ければ重いほど、翼が経験し得る動荷重が高くなる。
【００１４】
多くの場合、航空機のフラッタ特性は、組み合わされた構造的および空気力学的相互作用が不安定または発散状態を生み出し得るときに高速で明らかになる。このような状況下では、ウイングレットを有する航空機は、ウイングレットの重量および重心（ＣＧ）および関連した構造的翼変更に敏感であることが多い。例えば、翼端の近くのさらなる重量は、翼の構造的中立軸より高いか、またはその後部のいずれかで、フラッタに悪影響を与え得る。したがって、翼端の近くの重量を減少させ、および／または翼の中立軸より高いか、もしくはその後部の領域から重量を移すことが望ましい場合がある。
【００１５】
他の技術の中でも、付加構造を翼に追加すること、ウイングレットのトー角または相対迎え角を翼端で流れに適応すること、スピードブレーキの動作の範囲を制限すること、およびこれらの組み合わせを含む、様々な手法がこれらの設計の懸念に対処するために使用されてもよい。
【００１６】
翼端デバイスは、様々な状況および／または様々な飛行状態で荷重を減少させるように設計または修正されてもよい。例えば、横滑り操縦中に、ウイングレットにわたる流れは、流れのさらなる横成分を含むことができる。流れのこの横成分は、ウイングレットによって経験される荷重の増加を引き起こす場合があり、そこでウイングレットにわたるこの増加した荷重は、翼におけるせん断荷重および曲げモーメントを引き起こし得る。
例示的な流れ遮断器
【００１７】
図１は、航空機（図示せず）の航空機の翼１０４の翼端デバイス１０２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器１００を示す。一実施形態では、流れ遮断器１００は、翼端デバイス１０２の前縁部１０８に固定して連結可能な第１の縁部１０６と、翼端デバイス１０２にかかる荷重を軽減するように構成された流れ中断器１１２を備える第２の縁部１１０とを含むことができる。翼端デバイス１０２は、これらに限定されないが、ウイングレット、エンドプレート、スパイロイド、分裂したウイングレット、フェンス、レーキ、スワローテール、またはこれらの組み合わせを含むことができる。翼端デバイス１０２は、実質的に垂直な部分１１４を有し得る。前縁部１０８は、垂直部分１１４の前縁部の一部分またはすべてであり得る。実質的に垂直な部分１１４は、翼１０４の端部または翼端延長部（図示せず）から直接延在することができる。加えてまたはあるいは、翼端デバイスは、ある特定の構成で実質的に垂直であり得る複数の垂直または可動表面を有し得る。加えてまたはあるいは、実質的に垂直な部分１１４は、翼１０４の上、翼１０４の下、またはこれらの組み合わせで延在することができる。加えてまたはあるいは、実質的に垂直な部分１１４は、翼１０４の端部から、例えば、螺旋状の翼端デバイスの外側部分の一部としてオフセットされてもよい。単に例として、図１に示される前縁部１０８は、真っ直ぐであるが、前縁部１０８は、湾曲され、不連続であり、または別の方法で成形されてもよい。
【００１８】
図１はまた、単に例として、実質的に垂直な部分１１４および流れ遮断器１００の例示的な断面１１６を示す。また、単に例として、実質的に垂直な部分１１４から分離された流れ遮断器１００の例示的な断面１１８が図１に示される。
流れ遮断器を有する例示的な航空機
【００１９】
図２は、航空機２０６の航空機の翼２０４の翼端デバイス２０２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器２００を示す。一実施形態では、流れ遮断器２００は、翼端デバイス２０２にかかる荷重を軽減するために翼端デバイス２０２の前縁部２０８に固定して連結可能であり得る。翼端デバイス２０２は、実質的に垂直な部分２１４を有し得る。様々な実施形態では、航空機２０６は、翼２０４に連結される一次飛行制御面２１０、例えば、および補助翼を有し得る。様々な実施形態では、翼２０４は、航空機の胴体２１２に連結され得る。航空機はまた、垂直安定板２１４を有し得、垂直安定板２１４に連結される舵２１６も有し得る。加えてまたはあるいは、航空機２０６は、複数の垂直安定板、Ｖ字型尾部を有するか、または垂直安定板を全く有しない場合がある。
流れ遮断器を有する航空機の周囲の例示的な流れ
【００２０】
図３は、航空機３０６の翼３０４に取り付けられた翼端デバイス３０２上に実装された例示的な流れ遮断器３００を示す。限定ではなく、単に例として、図３は、航空機３０６の各翼端３０２上の流れ遮断器３００を図解する。しかしながら、流れ遮断器３００はまた、航空機３０６の他の表面上に配置されてもよい。
【００２１】
図３はまた、様々な飛行状態における航空機の態様を表す矢印を示す。例えば、矢印３０８は、航空機３０６の軸を表す。様々な実施形態では、矢印３０８は、航空機３０６の主軸、例えば、長手方向軸を表すことができる。この長手方向軸はまた、航空機３０６によって作り出された推力を表し得る力ベクトルと実質的に同一平面上であり得る。
【００２２】
図３はまた、航空機３０６が様々な飛行状態で遭遇し得る様々な流れを表すような矢印３１０、３１２、および３１４を示す。例えば、航空機は、流体、例えば、空気を通過することができる。限定ではなく、例として、矢印３１０は、航空機が正常な飛行から遭遇し得る正常な対向流のベクトルを表すことができる。加えてまたはあるいは、矢印３１２は、航空機の長手方向軸に実質的に垂直な流れ、例えば、直交流および／または横断流のベクトルを表すことができる。様々な実施形態では、直交流成分は、突風または操縦、例えば、横滑り操縦によって引き起こされ得る。しかしながら、様々な他の環境の要素または作用は、直交流成分を引き起こし、作り出し、および／または誘導し得る。加えてまたはあるいは、矢印３１４は、航空機３０６によって経験される有効な流れのベクトルを表すことができる。限定ではなく、例として、矢印３１４は、矢印３１０および矢印３１２によって表される任意の通常の流れの組み合わせである流れを表し得る。加えて、図面に示される矢印は、絶対または相対振幅で拡大縮小するように描写されてもよく、または描写されなくてもよい。
【００２３】
図３はまた、航空機３０６の流れ遮断器３００および翼端デバイス３０２が様々な飛行状態で遭遇し得る様々な流れを表すような矢印３１６、３１８、および３２０を示す。限定ではなく、例として、矢印３１６、３１８、および３２０は、それぞれ上述されるような矢印３１０、３１２、および３１４と類似の流れを表すことができる。しかしながら、矢印３１６、３１８、および３２０は、翼３０４の翼端、翼端デバイス３０２、および／または流れ遮断器３００での局所的流れを示すことができる。局所的流れは、航空機３０６の様々な飛行状態、ならびに様々な飛行状態における動作中に翼３０４の上面と下面との間の圧力差によって引き起こされる相対流れによって影響を受け得る。
流れ遮断器の周囲の例示的な流れ
【００２４】
図４は、航空機の翼（図示せず）に取り付けられた翼端デバイス４０２の垂直部分上に実装される例示的な流れ遮断器４００の断面図を示す。様々な実施形態では、流れ遮断器４００および翼端デバイス４０２は、図１〜３に関して記載されるものに類似し得る。図４はまた、それぞれ、航空機が０、４１０および４１２の迎え角で、様々な飛行状態で遭遇し得る様々な流れを表すような矢印４０４、４０６、および４０８を示す。例えば、矢印４０４は、翼端デバイス４０２の垂直部分に対する０迎え角での流れを示す。単に例として、翼端デバイスの迎え角は、翼、例えば、航空機の水平なベースライン翼の迎え角に類似し得る。しかしながら、ベースライン翼の迎え角が航空機のピッチに関連することが多いことが当業者によって理解されよう。ここで、しかしながら、様々な実施形態は、翼端デバイスの迎え角が航空機のヨーに関連し得ることを企図する。例えば、様々な実施形態は、翼端デバイス上の迎え角が航空機の垂直安定板によって経験される迎え角に類似し得ることを企図する。
【００２５】
迎え角は、航空機の様々な特徴ならびに飛行状態によって影響を受け得る。例えば、翼端での気流は、翼端デバイスの垂直部分のトー角を含むがこれに限定されない要素によって影響を受ける場合があり、これは、様々な飛行状態中に、負、正、または中立として静的に位置決めされ、ならびに、負、正、または中立に動的に位置決めされ得る。加えてまたはあるいは、飛行状態は、様々な迎え角および飛行速度での翼、ならびにフラップ、スポイラー、前縁部デバイス、制御可能な気流修正デバイスの展開を含むがこれらに限定されない翼構成、および／またはこれらの組み合わせによって生じる揚力の量を含む翼端での気流に影響を与え得る。
【００２６】
加えてまたはあるいは、翼端デバイスでの局所迎え角の決定は、特別な意味合いを持たせてもよく、胴体に対して測定される有効な対向流の迎え角の単純化された測定は、翼端で経験される実際の角度の代わりと呼ばれ得る。胴体での迎え角は、オフセット、単純な計算、複素変換、またはこれらの組み合わせで直接使用され得る。単純化のために、図４に示される矢印は、トー角が外側に正規化され、かつ翼端で局所化された流れ効果によって引き起こされた流れゆがみが無視される流れ状態を示す。
【００２７】
図４はまた、ある特定の飛行状態での流れを表す矢印４０６を示す。矢印４０６は、矢印４０４によって図解されるような０迎え角からの迎え角４１０で翼端デバイス４０２に接近する流れを表し得る。迎え角４１０は、０迎え角に対して正または負であり得る。単に例として、迎え角４１０は、正として図４に示される。加えてまたはあるいは、迎え角４１０のある角度での対向流は、揚力および推力を含む空気力学的力を誘導することができる。単に例として、流れによって作り出された揚力は、矢印４１４によって表される。加えてまたはあるいは、揚力の量は、翼および翼端デバイス４０２の形状、大きさ、および構成、速度、高度、気象条件、翼端デバイス上の流れの迎え角を含む飛行状態、付着された、剥離された、層流および／または乱流を含む流れのタイプ、ならびにまたはこれらの組み合わせに少なくとも一部基づいている。
流れ遮断器を有する航空機上の例示的な力および応力
【００２８】
図５は、翼５０４に取り付けられた翼端デバイス５０２を有する例示的な航空機５００を示す。図５または、様々な飛行状態で航空機５００によって経験される様々な単純化した代表的な力を例証する矢印を示す。例えば、矢印５０６は、様々な飛行状態で翼端デバイス５０２によって経験される揚力を例証する。この揚力５０６は、図４に関して論述される揚力に類似し得る。加えてまたはあるいは、矢印５０８は、様々な飛行状態で翼５０４によって経験される揚力を例証する。矢印５０６および５０８によって表される揚力は、翼５０４および翼端デバイス５０２内で内部応力を引き起こし得る。例えば、矢印５１０は、矢印５０６によって表される揚力によって引き起こされた翼端デバイス５０２内の結果として生じるせん断力を例証する。加えてまたはあるいは、矢印５１２は、矢印５０６によって表される揚力によって引き起こされた翼端デバイス５０２内のモーメントを表す。加えてまたはあるいは、矢印５１４は、矢印５０８によって表される揚力ならびに翼端デバイス５０２から翼５０４に伝えられる応力によって引き起こされた翼５０４内の結果として生じるせん断力を例証する。加えてまたはあるいは、矢印５１６は、矢印５０８によって表される揚力ならびに翼端デバイス５０２から翼５０４に伝えられる応力によって引き起こされた翼５０４内のモーメントを表す。
【００２９】
様々な実施形態では、図５に図解される応力は、翼構造の設計に導き、これは、航空機の全重量それ故にその効率に影響を与えることが多い場合がある。したがって、ある特定の飛行状態である特定の位置である特定の力を選択的に減少させることは、結果として生じる応力を減少させることができ、構造の全重量を減少させることができ、航空機の効率を改善することができる。
従来のストールストリップとの例示的な相違
【００３０】
従来のストールストリップは、航空機がストールに接近していることをパイロットに通知するか、または航空機の２つの翼間の非対称ストールを補正するように既知の位置（多くの場合、水平な翼の内側部分上に）で部分的ストールを開始するために航空機上で使用されることが多い。ストールの通知の例としては、胴体に対するバフェティング流によって引き起こされる航空機または飛行制御を振動させることが挙げられることが多い。この警告は、望ましくないストールを回避するためにパイロットに航空機の飛行を修正する時間を与えるように設計される。多くの場合、この通知の小さい副産物は、航空機の翼における揚力の損失である。加えて、２つの翼間の非対称ストールを補正することにより、限定された量の揚力を引き起こすことが多い。ストール内での制御に関する安全目的のために、対称的に失速する翼は、有益であり、所望のされることが多い。したがって、従来のストールストリップは従来、荷重軽減ではなく、安全目的のために使用される。
翼端デバイスおよび流れ遮断器の周囲の例示的な流れ
【００３１】
図６Ａ〜Ｆは、航空機の翼（図示せず）に取り付けられた翼端デバイスの例示的な垂直部分の断面図を示す。例えば、図６Ａ〜Ｃは、翼端デバイス６０２の垂直部分に取り付けられた例示的な流れ遮断器６００を示す。加えて、図６Ｄ〜Ｆは、流れ遮断器を有しない翼端デバイス６０４の例示的な垂直部分を示す。様々な実施形態では、流れ遮断器６００および翼端デバイス６０２は、図１〜５に関して記載されるものに類似し得る。図６Ａ〜Ｃはまた、それぞれ、航空機が０、６１０および６１２の迎え角での様々な飛行状態で遭遇し得る様々な流れを表すような矢印６０４、６０６、および６０８を示すが、図６Ｄ〜Ｆは、航空機が０の迎え角６２０および６２２それぞれでの様々な飛行状態で遭遇し得る様々な流れを表すような矢印６１４、６１６、および６１８を示す。上述されるように、迎え角は、航空機の構成の様々な特徴ならびに飛行状態に影響を受け得る。また、上述されるように、図６Ａ〜Ｆに示される矢印は、トー角が外側に正規化され、かつ翼端で局所化された流れ効果によって引き起こされた流れゆがみが無視される流れ状態を示す。
【００３２】
単に例として、迎え角に少なくとも一部に基づく流れによって作り出された揚力は、図６Ａ〜Ｆにおける矢印６２４、６２６、６２８、６３０、６３２、および６３４によってそれぞれ表される。例えば、所定の飛行状態に対して矢印６０６によって示される流れは、矢印６２６によって表される翼端デバイス６０２上の揚力を生じ得る。
【００３３】
加えてまたはあるいは、図６Ａ〜Ｆは、翼端デバイス６０２および６０４上の選択された流れ状態を表す線を示す。例えば、図６Ａ〜Ｆは、流線６３６、６３８、６４０、６４２、６４４、および６４２をそれぞれ示す。
【００３４】
様々な実施形態では、異なるタイプの流れが、流線６３６、６３８、６４０、６４２、６４４、および６４２によって表され得る。単に論述目的のために、異なるタイプの流れは、付着流、剥離流に減らされ得る。しかしながら、流れは、流れ方向ならびにスパン方向の両方で表面に沿って部分的に付着されるか、または部分的に剥離され得ることが当業者に理解されよう。
【００３５】
図６Ａは、矢印６０４によって表されるような流入が低い迎え角、例えば、ほぼ０度で翼端デバイス６０２に接近している飛行状態を示す。この流れは、矢印６２４によって表されるような揚力を翼端デバイス６０２上に発生させることができる。矢印６２４の振幅は、単に例示的な目的のためである。発生された揚力は、飛行状態、航空機、および翼端デバイス６０２によって使用される成形されたエアフォイルに少なくとも一部基づいて、正、負、またはごくわずかであり得る。図６Ａに示されるように、流線６３６は、翼端デバイス６０２にわたる付着流を表す。様々な実施形態は、流れ遮断器６００が翼端デバイスの前縁部の近くに形成するよどみ区域内に実質的に収容されることを企図する。
【００３６】
図６Ｄは、矢印６１４によって表されるような流入が低い迎え角、例えば、ほぼ０度で翼端デバイス６０４に接近している飛行状態を示す。この流れは、矢印６３０によって表されるような揚力を翼端デバイス６０４上に発生させることができる。矢印６３０の振幅は、単に例示的な目的のためである。発生された揚力は、飛行状態、航空機、および翼端デバイス６０４によって使用される成形されたエアフォイルに少なくとも一部基づいて、正、負、またはごくわずかであり得る。図６Ｄに示されるように、流線６４２は、翼端デバイス６０４にわたる付着流を表す。
【００３７】
図６Ｂは、矢印６０６によって表されるような流入が０を超える迎え角６１０、例えば、２〜１０度、３〜７度、および／またはほぼ５度で翼端デバイス６０２に接近している飛行状態を示す。様々な実施形態は、流れが閾値迎え角以上で分離し得ることを企図する。例えば、図６Ｂに示されるように、流線６３８は、翼端デバイス６０２にわたる分離された流れを表す。様々な実施形態は、流れ遮断器６００が翼端デバイスの前縁部の近くに形成するよどみ区域内に実質的に収容されないことを企図する。様々な実施形態は、流れ遮断器６００がよどみ区域から実質的に現れ、翼端デバイス６０２上の境界層を実質的に遮断することを企図する。この遮断は、流れを翼端デバイス６０２から分離または剥離させることができる。この流れは、矢印６２６によって表されるような揚力を翼端デバイス６０２上に発生させることができ、矢印６２６の振幅は、単に例示的な目的のためである。この効果は、ある特定の飛行状態での飛行中に失速する翼に類似し得る。
【００３８】
矢印６２６によって表されるような発生された揚力は、飛行状態、航空機、翼端デバイス６０２によって使用される成形されたエアフォイル、および流れのタイプに少なくとも一部基づいてもよい。単に例示的な目的のために、図６Ｂに示されるように、流れ遮断器６００は、翼端デバイス６０２にわたる流れを遮断し、流れを剥離させることができる。この剥離流は、付着流によって発生された揚力の量と比較して翼端デバイス６０２によって発生された揚力の量を減少させることができる。
【００３９】
図６Ｅは、流入が図６Ｂの迎え角６１０に類似し得る迎え角６２０で矢印６１６によって表されるように、翼端デバイス６０４に接近している飛行状態を示す。図６Ｅに示されるように、流線６４４は、翼端デバイス６０４にわたる付着流を表す。この流れは、矢印６３２によって表されるような揚力を翼端デバイス６０４上に発生させることができ、矢印６３２の振幅は、単に例示的な目的のためである。
【００４０】
上述されるように、図６Ｅに示されるような付着流は、図６Ｂに示される剥離流より大きい揚力を発生することができる。様々な実施形態は、流れが剥離される飛行状態で経験される揚力の減少が、例えば、図５に関して上述されるような翼端デバイスおよび翼によって経験される応力の減少を可能にし得ることを企図する。
【００４１】
図６Ｃは、矢印６０８によって表されるような流入が０を超える迎え角６１２、例えば、１０〜１８度、１２〜１６度、および／またはほぼ１４度で翼端デバイス６０２に接近している飛行状態を示す。図６Ｃに示されるように、流線６４０は、翼端デバイス６０２にわたる分離された流れを表す。様々な実施形態は、流れ遮断器６００が翼端デバイスの前縁部の近くに形成するよどみ区域内に実質的に収容されないことを企図する。様々な実施形態は、流れ遮断器６００がよどみ区域から実質的に現れ、翼端デバイス６０２上の境界層を実質的に遮断することを企図する。この流れは、矢印６２８によって表されるような揚力を翼端デバイス６０２上に発生させることができ、矢印６２８の振幅は、単に例示的な目的のためである。
【００４２】
矢印６２８によって表されるように、発生された揚力は、飛行状態、航空機、翼端デバイス６０２によって使用される成形されたエアフォイル、および流れのタイプに少なくとも一部基づいてもよい。単に例示的な目的のために、図６Ｃに示されるように、流れ遮断器６００は、翼端デバイス６０２にわたる流れを遮断し、流れを剥離させることができる。この剥離流は、付着流によって発生された揚力の量と比較して翼端デバイス６０２によって発生された揚力の量を減少させることができる。
【００４３】
図６Ｆは、流入が図６Ｃの迎え角６１２に類似し得る迎え角６２２で矢印６１８によって表されるように、翼端デバイス６０４に接近している飛行状態を示す。例えば、図６Ｆに示されるように、流線６４６は、翼端デバイス６０４にわたる分離された流れを表す。この流れは、矢印６３４によって表されるような揚力を翼端デバイス６０４上に発生させることができ、矢印６３４の振幅は、単に例示的な目的のためである。ウイングレット等の翼端デバイスを有する様々な航空機では、流れは、約１４度の迎え角で分離することができる。この分離は、飛行状態、航空機、および／または翼端デバイスに使用されるエアフォイルによって引き起こされ得る。この効果は、ある特定の飛行状態での飛行中に失速する翼に類似し得る。
【００４４】
例示的な流れ遮断器
図７Ａ〜Ｅは、航空機の翼の翼端デバイスの一部分に取り付け可能であるか、またはそれに組み込まれ得る流れ遮断器の例示的な断面図を示す。例えば、図７Ａ〜Ｃは、それぞれ流れ遮断器７００、７０２、および７０４が翼端デバイス７０６、７０８、および７１０に取り付けるように構成され得ることを図解する。様々な実施形態は、流れ遮断器が正規の製造者、第三者の据付者、エンドユーザ、またはこれらの組み合わせによって翼端デバイスに取り付けられ得ることを企図する。図７Ａ〜Ｃはまた、流れ遮断器７００、７０２、および７０４の様々な実施形態を図解する。例えば、流れ遮断器７０２は、流れ遮断器７００より比較的長くてもよいが、翼端デバイス７０６および７０８の厚さに対する相対厚さ比を実質的に維持することができる。加えてまたはあるいは、流れ遮断器７０４は、流れ遮断器７００より比較的長くてもよいが、相対形状を実質的に維持し、翼端デバイス７０６および７１０の厚さに対する異なる厚さ比を作り出すことができる。加えてまたはあるいは、流れ遮断器７００、７０２、および７０４は、様々な先端の鋭さを有し得る。例えば、流れ遮断器７０２は、流れ遮断器７００および７０４より比較的鋭い前縁部を有し得る。様々な実施形態は、流れ遮断器の鋭い縁部が接触する２つの隣接する側面間に実質的に小さい半径を含み得ることを企図する。加えてまたはあるいは、流れ遮断器の鋭い縁部は、９０度以下で接触する隣接する側面を備え得る。加えてまたはあるいは、流れ遮断器の鋭い縁部は、４５度以下で接触する隣接する側面を備え得る。加えてまたはあるいは、流れ遮断器の鋭い縁部は、３０度以下で接触する隣接する側面を備え得る。加えてまたはあるいは、流れ遮断器の鋭い縁部は、１５度以下で接触する隣接する側面を備え得る。
【００４５】
図７Ｄおよび７Ｅは、それぞれ流れ遮断器７１２および７１４が翼端デバイス７１６および７１８に組み込まれるように構成され得ることを図解する。例えば、図７Ｄおよび７Ｅは、それぞれ流れ遮断器７１２および７１４から翼端デバイス７１６および７１８への実質的に円滑な移行を示す。加えてまたはあるいは、この移行は、例えば、図７Ｄに示されるように、流れ遮断器から翼端デバイスへの実質的に凸面であってもよい。加えてまたはあるいは、この移行は、例えば、図７Ｅに示されるように、流れ遮断器から翼端デバイスへの実質的に凹面であってもよい。
【００４６】
図８Ａ〜Ｐは、航空機の翼の翼端デバイスの一部分に取り付け可能であるか、またはそれに組み込まれ得る流れ遮断器の例示的な断面図を示す。例えば、図８Ａは、翼端デバイス８０２に取り付け可能な流れ遮断器８００を示す。図８Ａはまた、図８Ｂに拡大され、示される領域８０４を示す。図８Ｃは、流れ遮断器８０６が流れ遮断器８００より短い長さを有し、かつ流れ遮断器８０６の前縁部で効果的により低い鋭さを有する翼端デバイス８０８に連結される例示的な流れ遮断器８０６を示す。図８Ｄは、流れ遮断器８１０が流れ遮断器８００より長い長さを有し、かつ流れ遮断器８１０の前縁部で効果的により高い度合いの鋭さを有する翼端デバイス８１２に連結される例示的な流れ遮断器８１０を示す。図８Ｅは、流れ遮断器８１４が流れ遮断器８００と比較して比較的凹面を有し、かつ流れ遮断器８１４の前縁部で効果的により高い度合いの鋭さを有する翼端デバイス８１６に連結される例示的な流れ遮断器８１４を示す。図８Ｆは、流れ遮断器８１８が流れ遮断器８１８の内面と翼端デバイス８１２との間に実質的に中空領域を作り出し得る一実施形態を示す。加えてまたはあるいは、図８Ｅは、流れ遮断器８２２が流れ遮断器８２２の内面と翼端デバイス８２４との間に実質的に中空領域を作り出し得る別の実施形態を示す。様々な実施形態は、中空領域が追加されたストリップの全重量を減少させ得ることを企図する。加えてまたはあるいは、中空領域は、他の標準化された材料が流れ遮断器を製造するのに使用されることを可能にし得る。
【００４７】
加えてまたはあるいは、流れ遮断器は、１つの側面に対して他の側面より鋭い縁部を有するように構成されてもよい。様々な実施形態は、迎え角が正であるとき、かつ迎え角が負であるとき、流れ状態が遭遇した流れとは異なり得ることを企図する。例えば、様々な実施形態は、迎え角が例として、図３に関して上述されるような正であるとき、応力、例として、せん断力およびモーメントが例として、図５に関して上述されるような翼上に発生されることを企図する。様々な実施形態は、迎え角が正である状況では、応力が揚力によって発生した翼における応力と実質的に同じ方向であり得ることを企図する。これらの応力をかけることは、翼構造をある特定の設計基準または制限に到達させ得る。しかしながら、様々な実施形態は、迎え角が負であると、応力が揚力によって発生した翼における応力とは実質的に反対方向であり得ることを企図する。これらの応力をかけることは、揚力によって引き起こされた翼における応力のうちの一部を打ち消すことができ、翼構造における全応力の有益な減少をもたらすことができる。
【００４８】
様々な実施形態は、正または負の迎え角のいずれかから生じる応力のこの非対称性質および効果を企図する。例えば、図８Ｈは、流れ遮断器８２６が１つの側面にバイアスがかけられる前縁部を有する翼端デバイス８２８に連結される例示的な遮断器８２６を示す。これは、流れが１つの側面からより高い迎え角、および他の側面からより低い迎え角で分離することを可能にし得る。例えば、流れが上述されるような正の迎え角から接近している場合、流れ遮断器８２６の前縁部は、よどみ区域から現れ、類似の負の迎え角からより低い迎え角で流れ剥離を引き起こし得る。図８Ｉは、流れ遮断器８３０が１つの側面にバイアスがかけられる前縁部を有する翼端デバイス８３２に連結される例示的な流れ遮断器８３０を示す。例えば、流れが上述されるような負の迎え角から接近している場合、流れ遮断器８３０の前縁部は、よどみ区域から現れ、類似の正の迎え角からより低い迎え角で流れ剥離を引き起こし得る。
【００４９】
加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、流れ遮断器が複数の前縁部を備え得ることを企図する。例えば、図８Ｊは、流れ遮断器が２つ以上の前縁部８３８および８４０を備え得る翼端デバイス８３２に連結される例示的な流れ遮断器８３４を示す。図８Ｋは、流れ遮断器８４２が翼端デバイス８４４に連結され、流れ遮断器８４２が少なくとも２つの前縁部を備え、流れ遮断器８４２が流れ遮断器８３４と比較して比較的凹面を有し、かつ流れ遮断器８４２の前縁部でより高い度合いの鋭さを効果的に有する、一実施形態を示す。
【００５０】
図８Ｌは、流れ遮断器８４６が少なくとも２つの前縁部８５０および８５２を備える翼端デバイス８４８に流れ遮断器８４６が連結される一実施形態を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器の前縁部が、異なる前縁部が異なる構成を有するように構成され得ることを企図する。例えば、前縁部８５０は、前縁部８５２と比較して、比較的より大きくてもよく、およびまたはより鋭い縁部を有し得る。上述されるように、これは、１つの側面からの所定の迎え角であるが、他の側面からの同じ迎え角ではなく、流れの分離を引き起こし得る。図８Ｍは、流れ遮断器８５４が翼端デバイス８５６に連結され、流れ遮断器８５４が少なくとも２つの前縁部を備え、流れ遮断器８５４が流れ遮断器８４６と比較して比較的凹面を有し、かつ流れ遮断器８５４の前縁部でより高い度合いの鋭さを効果的に有する、一実施形態を示す。
【００５１】
加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、翼端デバイスに連結される２つ以上の流れ遮断器があり得ることを企図する。例えば、流れ遮断器８５８および８６０は、翼端デバイス８６２に連結され得る。流れ遮断器８５８および８６０は、形状および大きさが同じまたは実質的に類似し得るか、あるいは、それらは、大きさおよび形状が実質的に異なり得る。加えてまたはあるいは、流れ遮断器は、翼端デバイス８６２の前縁部上の対応する位置または異なる位置に位置し得る。
【００５２】
加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、翼端デバイス８６６に取り付けられた流れ遮断器８６４が比較的積極的な凹面および／または比較的鋭い前縁部を有し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、流れ遮断器８６８が、比較的矩形の縁部を有する実質的に鈍的前縁部を有し得、翼端デバイス８７０に連結され得ることを企図する。上述されるように、図８Ａ〜Ｐに示される流れ遮断器は、各々の特徴が流れ遮断器の他の特徴と組み合わせて使用され得る例示である。
例示的な流れ遮断器の構成
【００５３】
図９Ａ〜Ｆは、翼端デバイスに連結され得る流れ遮断器の例示的な図を示す。例えば、図９Ａは、航空機の取り付け領域９０４で航空機の翼（図示せず）の翼端デバイス９０２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９００を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９００が翼端デバイス９０２の前縁部９０６の一部分またはすべてを覆い得ることを企図する。加えてまたはあるいは、翼端デバイス９０２は、実質的に垂直な部分９０８を有し得る。様々な実施形態は、垂直部分９０８が実質的に翼の上、翼の下、またはこれらの組み合わせで延在し得ることを企図する。
【００５４】
図９Ｂは、翼端デバイス９１２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９１０を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９１０が翼端デバイス９１２の前縁部９１４の一部分に連結し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、流れ遮断器９１０に連結される前縁部９１４の部分は、翼（図示せず）に取り付け可能な翼端デバイス９１２の領域９１８に対して遠位の翼端デバイス９１２の端部９１６に実質的により近くてもよい。単に例として、翼端デバイス９１２は、流れ遮断器９１０に連結される前縁部９１４の部分が翼に取り付け可能なウイングレットの根元に対して遠位のウイングレットの先端に実質的により近くてもよいウイングレットを備え得る。
【００５５】
図９Ｃは、翼端デバイス９２２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９２０を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９２０が翼端デバイス９２２の前縁部９２４の一部分に連結し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、流れ遮断器９２０に連結される前縁部９２４の部分は、翼端デバイス９２２の端部９２６に対して実質的に遠位であり、翼（図示せず）に取り付け可能な翼端デバイス９２２の領域９２８に実質的により近くてもよい。
【００５６】
図９Ｄ〜Ｆは、流れ遮断器が翼端デバイスの前縁部に沿って分割され得る例示的な実施形態を示す。例えば、図９Ｄは、航空機の取り付け領域９３４で航空機の翼（図示せず）の翼端デバイス９３２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９３０を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９３０が翼端デバイス９３２の前縁部９３６の一部分またはすべてを覆い得ることを企図する。様々な実施形態は、流れ遮断器９３０が前縁部９３６に沿った断片からなり得ることを企図する。様々な実施形態は、断片が前縁部９３６の部分に沿って規則的または不規則に分散され得ることを企図する。加えてまたはあるいは、翼端デバイス９３２は、実質的に垂直な部分９３８を有し得る。様々な実施形態は、垂直部分９３８が実質的に翼の上、翼の下、またはこれらの組み合わせで延在し得ることを企図する。
【００５７】
図９Ｅは、翼端デバイス９４２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９４０を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９４０が翼端デバイス９４２の前縁部９４４の一部分に連結し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、流れ遮断器９４０に連結される前縁部９４４の部分は、翼（図示せず）に取り付け可能な翼端デバイス９４２の領域９４８に対して遠位の翼端デバイス９４２の端部９４６に実質的により近くてもよい。単に例として、翼端デバイス９４２は、流れ遮断器９４０に連結される前縁部９４４の部分が翼に取り付け可能なウイングレットの根元に対して遠位のウイングレットの先端に実質的により近くてもよいウイングレットを備え得る。様々な実施形態は、流れ遮断器９４０が前縁部９４４に沿った断片からなり得ることを企図する。様々な実施形態は、断片が前縁部９４４の部分に沿って規則的または不規則に分散され得ることを企図する。
【００５８】
図９Ｆは、翼端デバイス９５２の一部分に取り付け可能な例示的な流れ遮断器９５０を示す。様々な実施形態は、流れ遮断器９５０が翼端デバイス９５２の前縁部９５４の一部分に連結し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、流れ遮断器９５０に連結される前縁部９５４の部分は、翼端デバイス９５２の端部９５６に対して実質的に遠位であり、翼（図示せず）に取り付け可能な翼端デバイス９５２の領域９５８に実質的により近くてもよい。様々な実施形態は、流れ遮断器９５０が前縁部９５４に沿った断片からなり得ることを企図する。様々な実施形態は、断片が前縁部９５４の部分に沿って規則的または不規則に分散され得ることを企図する。
【００５９】
加えてまたはあるいは、様々な実施形態は、流れ遮断器の形状および外形が前縁部の部分に沿って変化され得ることを企図する。例えば、流れ遮断器は、翼に取り付ける領域により近い外形よりも翼に取り付ける領域から離れて先端での閾値迎え角で境界層を中断する、より長く、より鋭い特徴を有する外形を有し得る。
例示的な方法
【００６０】
図１０は、流れ遮断デバイスを動作する１つの例示的な方法１０００のフローチャートである。理解を容易にするために、方法１０００は、図４および６Ａ〜Ｃに示される構成において記載される。しかしながら、方法１０００は、このような構成を用いる性能に限定されず、他の航空機および他のタイプの翼端デバイスに適用可能であり得る。
【００６１】
この特定の実装では、方法１０００は、航空機が翼端デバイスへの横荷重を引き起こす翼端デバイス上の横断流を経験し得るブロック１００２から開始する。様々な実施形態は、横断流成分が対向正常流れ成分と組み合わせて、迎え角で翼端デバイスに係合し得る有効な流れを発生し得ることを企図する。
【００６２】
ブロック１００４では、横断流は、横荷重を減少させるために翼端デバイスからの流れ分離を引き起こすように、遮断され得る。様々な実施形態は、横断流が例えば、有効な流れが閾値迎え角を超える迎え角で翼端デバイスに係合するとき、有効な流れを遮断することによって遮断され得ることを企図する。加えてまたはあるいは、分離された流れは、流れが翼端デバイスに付着された場合、流れによって加えられる揚力未満のレベルまで翼端デバイス上の流れによって加えられた揚力を減少させ得る。
【００６３】
ブロック１００６では、流れは、横断流が弱まった後、翼端デバイスに再付着され得る。加えてまたはあるいは、流れは、横断流がまだ０を超え得るが、有効な流れが閾値迎え角未満の迎え角で翼端デバイスに係合し得るように横断流が十分に低くあり得る点で再付着し得る。
【００６４】
様々な実施形態は、横断流が遭遇し、そこから出る際に本方法が繰り返され得ることを企図する。
【００６５】
例示的な揚力係数
図１１は、翼端デバイスの迎え角（β）に対する２つの翼端デバイス、例えば、ウイングレットの揚力係数のプロット１１００の例示的としての例を示す。例えば、線１１０２は、所定の構成の翼端デバイスのβの関数としてＣＬの例示的な傾斜を示す。様々な実施形態は、他の特徴の中でも、所定の構成が所定のエアフォイル、平面図、曲線、トー角を有し得ることを企図する。境界層遮断デバイスを有しない所定の構成の翼端デバイスは、翼端デバイスによって発生した揚力が減少を開始する点まで迎え角が増加した閾値β１１０４に到達し、その後、線１１０６が示すように下落することをことができる。翼端デバイスは、流れが翼端デバイスから分離する前に、ＣＬmax１１０８を経験し得る。
【００６６】
図１１はまた、境界層遮断デバイスを有する所定の構成の翼端デバイスのβの関数としてＣＬの線１１０２の例示的な傾斜を示す。様々な実施形態は、境界層遮断デバイス自体を除いて、所定の構成が境界層遮断デバイスを有する翼端デバイスおよび境界層遮断デバイスを有しない翼端デバイスに対して実質的に同じであり得ることを企図する。様々な実施形態は、境界層遮断デバイスによって、境界層遮断デバイスを有する所定の構成の翼端デバイスが、翼端デバイスによって発生した揚力が減少を開始する点まで迎え角が増加した閾値β１１１０に到達し、その後、線１１１２を示すように下落し得ることを企図する。翼端デバイスは、流れが翼端デバイスから分離する前に、ＣＬｍａｘ１１１４を経験し得る。
【００６７】
単に例として、様々な実施形態は、境界層遮断デバイス、例えば、流れ遮断器１００を有する翼端デバイスが境界層遮断デバイスを有しない翼端デバイスの５０％のＣＬで閾値迎え角に到達し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、単に例として、様々な実施形態は、境界層遮断デバイスを有する翼端デバイスが境界層遮断デバイスを有しない翼端デバイスの２５％〜７５％のＣＬで閾値迎え角に到達し得ることを企図する。加えてまたはあるいは、単に例として、様々な実施形態は、境界層遮断デバイスを有する翼端デバイスが境界層遮断デバイスを有しない翼端デバイスの１０％〜６０％のＣＬで閾値迎え角に到達し得ることを企図する。
【００６８】
考え得る便益のうちの１つは、例えば、図５に関して論述されるように、境界層遮断デバイスを有する翼端デバイス上の揚力の減少であり得る。例えば、揚力は、Ｌ＝ｑ＊Ｓ＊ＣＬで定義されることが多く、式中、ｑは、翼端デバイスによって経験される動圧であり、Ｓは、翼端デバイスの面積であり、ＣＬは、翼端デバイスの揚力係数である。様々な実施形態は、翼端デバイス上の力、例えば、揚力が、翼端デバイスによって経験されるＣＬを制限することによって減少され得ることを企図する。例えば、Ｌ＝ｑ＊Ｓ＊ＣＬmaxである。様々な実施形態は、ＣＬｍａｘが流れ遮断デバイスを有する翼端デバイスによって減少される場合、揚力から結果として生じる力は、同様に減少されることを企図する。例えば、境界層遮断デバイスを有しない翼端デバイスは、βが閾値迎え角１１１０超える迎え角βで、境界層遮断デバイスを有する翼端デバイスより高い揚力を経験し得る。
【００６９】
結論
実施形態は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の表現で記載されるが、本開示および添付の特許請求の範囲は、記載される特定の特徴または行為に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。それよりむしろ、特定の特徴および行為は、実施形態を実装する例示的な形態として開示される。例えば、方法論的行為は、本明細書に記載される順序または組み合わせで実施される必要はなく、１つ以上の行為の任意の組み合わせで実施されてもよい。加えてまたはあるいは、構造的特徴および／またはその動作は、記載されるように、または本開示においてどこかに論述されるすべて、部分、もしくは他の構造的特徴および／もしくはその動作とともに使用されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2015110416.tif 000017
【図７Ｅ】
2015110416.tif 000018
【図８Ａ】
2015110416.tif 000019
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2015110416.tif 000022
【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
2015110416.tif 000027
【図８Ｊ】
2015110416.tif 000028
【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図８Ｍ】
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【図８Ｎ】
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【図８Ｏ】
2015110416.tif 000033
【図８Ｐ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2015110416.tif 000036
【図９Ｃ】
2015110416.tif 000037
【図９Ｄ】
2015110416.tif 000038
【図９Ｅ】
2015110416.tif 000039
【図９Ｆ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2015110416000001.pdf