(57)【要約】  翼３は、高圧側面４と、低圧側面５と、高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁６と、高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁７と、を備える。有孔性の気流偏向装置８は、前記低圧側面から延びる。有孔性の気流偏向装置は、翼弦方向において後縁より前縁に近い位置にて低圧側面に取り付けられている。すなわち、前縁と気流偏向装置が取り付けられている位置との距離の、翼弦距離に対する割合は50%未満である。有孔性の気流偏向装置は、各々が低圧側面から離れる方向に該低圧側面から徐々に離間する複数の気流偏向部材８を備え、各気流偏向部材は、低圧側面の局所的正接に対して後方に向けて下方に傾斜している。気流偏向装置は、空気を気流偏向装置を通すことで低圧側面に向けて偏向する。
2011520687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側面と、低圧側面と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁と、前記低圧側面から延びる有孔性の気流偏向装置と、を備える翼であって、
前記有孔性の気流偏向装置は、翼弦方向において前記後縁より前記前縁に近い位置にて前記低圧側面に取り付けられ、
前記有孔性の気流偏向装置は、各々が前記低圧側面から離れる方向に該低圧側面から徐々に離間する複数の気流偏向部材を備え、
前記各気流偏向部材は、前記低圧側面の局所的正接に対して後方に向けて下方に傾斜していることを特徴とする翼。
【請求項２】
請求項１の翼であって、前記有孔性の気流偏向装置が、前記低圧側面に取り付けられた一対の脚部と、前記脚部間に延在するとともに境界層隙間を介して前記低圧側面から離間する第１の気流偏向部材と、一つ以上の追加の気流偏向部材であって、各々隙間を介して隣接する気流偏向部材から離間する該気流偏向部材と、を備える翼。
【請求項３】
請求項１又は２の翼であって、前記気流偏向装置が、前記低圧側面の局所的正接に対して後方に傾斜している翼。
【請求項４】
請求項３の翼であって、前記気流偏向装置と低圧側面の局所的正接との角度が60°よりも大である翼。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの翼であって、前記前縁と前記気流偏向装置が取り付けられた位置との距離の、翼弦距離に対する割合が20%未満である翼。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの翼であって、前記気流偏向装置が、気流偏向装置に対して角度θで延在する複数の気流偏向流路を有し、該θが90°より大きい又は90°より小さい翼。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの翼であって、前記気流偏向装置が、前記低圧側面に枢動可能に取り付けられている翼。
【請求項８】
請求項７の翼であって、前記気流偏向装置をその枢軸周りに回転させるアクチュエータを更に備える翼。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかの翼であって、前記低圧側面に最も近い気流偏向部材は、翼の前部から高まる空気の境界層が、実質的に妨げられることなく低圧側面に隣接してかつ境界層隙間を通して流れるよう、境界層隙間をもって低圧側面から離間している翼。
【請求項１０】
請求項９の翼であって、前記境界層隙間は、細長いスロットであり、該スロットの長さが実質的に翼幅方向に配置されている翼。
【請求項１１】
請求項１０の翼であって、前記気流偏向装置は、それぞれ隣接する一対の気流偏向部材間に位置する気流偏向流路を一つ以上備え、前記境界層隙間の翼幅方向の長さは、各気流偏向流路の翼幅方向の長さより大である翼。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかの翼であって、前記気流偏向装置は、それぞれ隣接する一対の気流偏向部材間に位置する一つ以上の細長い気流偏向スロットを備え、各気流偏向スロットの長さは、実質的に翼幅方向に配置されている翼。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかの翼であって、前記翼が航空機の翼である翼。
【請求項１４】
高圧側面と、低圧側面と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁と、前記低圧側面から延びる有孔性の気流偏向装置と、を備え、前記有孔性の気流偏向装置が、翼弦方向において前記後縁より前記前縁に近い位置にて前記低圧側面に取り付けられた翼を操作する方法であって、空気を前記有孔性の気流偏向装置を通して前記低圧側面に向けて偏向することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、更に、翼の前部から高まる空気の境界層を、実質的に妨げられることなく低圧側面に隣接してかつ有孔性の気流偏向装置を通すようにする方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５の方法であって、後流と境界層の流れとの間の相互作用を介して気流偏向装置の下流の乱れを増大させる方法。
【請求項１７】
請求項１４、１５又は１６の方法であって、前記有孔性の気流偏向装置は、各々が前記低圧側面から離れる方向に該低圧側面から徐々に離間する複数の気流偏向部材を備え、前記各気流偏向部材は、前記低圧側面の局所的正接に対して後方に向けて下方に傾斜しており、前記気流偏向部材を、気流偏向装置の直ぐ上流の気流に対して後方に傾斜させる方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１７の何れかの方法であって、空気を前記有孔性の気流偏向装置へ通すことによる前記低圧側面への空気の偏向は、気流偏向装置の低圧側面下流に隣接した境界層の剥離に対抗する効果を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気流偏向装置（気流ディフレクター）を備えた翼、および翼を操作する方法に関するものである。翼は、航空機の翼や制御面を構成するものでもよく、あるいはタービン翼のような他の翼を構成するものでもよい。
【背景技術】
【０００２】
境界層剥離は、図１に示すように、境界層１が、流れに逆行する逆圧力こう配の結果、航空機の翼または他の翼の固体表面２から離れる現象である。境界層１が剥離すると、揚力が低下し、抗力が劇的に増大し、航空機は失速する。
【０００３】
したがって、航空機にとって、境界層剥離の制御は、非常に重要である。仮に、剥離を高角度の迎角で制御できれば、航空機の高揚力性能を向上させることができる。
【０００４】
既に構築されているスラットおよびフラップを用いた高揚力システムは、非常に高い成熟度に達しており、それらの性能を更に向上させることは困難である。渦発生装置は、従来、局所的な流体剥離を抑制するために用いられていたが、高い迎角では非効率である。
【発明の概要】
【０００５】
この発明の第１態様は、高圧側面と、低圧側面と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁と、前記低圧側面から延びる有孔性の気流偏向装置と、を備える翼であって、前記有孔性の気流偏向装置は、翼弦方向において前記後縁より前記前縁に近い位置にて前記低圧側面に取り付けられ（すなわち、前縁と気流偏向装置が取り付けられている位置との距離の、翼弦距離に対する割合は50%未満であり）、前記有孔性の気流偏向装置は、各々が前記低圧側面から離れる方向に該低圧側面から徐々に離間する複数の気流偏向部材を備え、前記各気流偏向部材は、前記低圧側面の局所的正接に対して後方に向けて下方に傾斜している翼を提供するものである。
【０００６】
この発明の第２態様は、高圧側面と、低圧側面と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁と、前記低圧側面から延びる有孔性の気流偏向装置と、を備え、前記有孔性の気流偏向装置が、翼弦方向において前記後縁より前記前縁に近い位置にて前記低圧側面に取り付けられた翼を操作する方法であって、空気を前記有孔性の気流偏向装置を通して前記低圧側面に向けて偏向する方法を提供するものである。
【０００７】
空気を低圧側面に向けて偏向することによって、気流偏向装置は、気流偏向装置の低圧側面下流に隣接する境界層の剥離に対抗するという効果を有する。
【０００８】
この発明の種々の好適な特徴は、従属する請求項に提示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、境界層剥離を示す概略図である。
【図２】図２は、この発明の実施形態にしたがう気流偏向装置を備えた航空機の翼の断面図である。
【図３】図３は、翼の上前部の拡大図である。
【図４】図４は、気流偏向装置の斜視図である。
【図５】図５は、気流偏向装置に関する各種のパラメータを示す、翼の上前部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
航空機翼３は、図２に示すように、下側（高圧側）面４、上側（低圧側）面５、面４，５が翼の前側で集まる前縁６、および面４，５が翼の後側で集まる後縁７を備える。有孔性の気流偏向装置８は、前縁６の近接位置にて上側面５から延在する。気流偏向装置８は、翼の全翼幅に沿って延び、前縁の固定部に取り付けられている。
【００１２】
有孔性の気流偏向装置の詳細を図４に示す。有孔性の気流偏向装置は、上側面５に取り付けられた一対の支持脚９と、支持脚９間に延びる底部ストリップ１０および上部ストリップ１１と、中央支持部材１２とを備える。複数の右側ストリップ１３は、右側の支持脚９と中央支持部材１２との間に延び、複数の左側ストリップ１４は、左側の支持脚９と中央支持部材１２との間に延びる。
【００１３】
底部ストリップ１０は、上側面５から境界層スロット１５を介して離間し、各ストリップ１０，１１，１３，１４は、気流偏向スロット１６を介して隣接するストリップから離間し、各スロット１６は、上側面５から異なる距離をもって離間している。図２および３に示す気流偏向装置８は、全部で９層のストリップを有しているが、図４に示す気流偏向装置は、６層しか有していないことに留意されたい。図４にみることができるように、スロット１６は細長く、かつスロットの長さは、実質的に翼幅方向に配置されている。境界層スロット１５の長さは、各気流偏向スロット１６の長さよりも大きい。また、底部ストリップ１０は、隣接するストリップ間の空間よりも大きい距離をもって上側面５から離間し、すなわち、境界層スロット１５の高さは、気流偏向スロット１６の高さよりも大きい。
【００１４】
気流偏向装置８は、単一の部材から製造されており、例えば放電加工によって、単一部材から金属片を取り除き、孔を形成してスロット１５，１６を形成することによって製造される。
【００１５】
図３に示すように、気流偏向装置８のストリップは、気流偏向装置の直ぐ上流の高エネルギー気流２０に対して、後方に向けて下向きに傾斜しており、該ストリップは、気流を気流偏向装置に通した際に、気流２０を上側面５に向けてかつ気流偏向装置８に垂直な線２１に向かって偏向し、その一方で、翼の前部から高まる空気の境界層２２を、実質的に妨げることなく上側面５に隣接してかつ境界層スロット１５を通して流すことができる。
【００１６】
これは、境界層２２に、境界層を表面から剥離させる逆圧力こう配に対抗するエネルギーを与える。この理由から、気流偏向装置は、前縁近傍に配置する。気流偏向装置８の伴流はまた、後流と境界層の流れとの間の相互作用を介して下流の乱れを増大させるという好ましい効果をもたらす。この増大した乱れはまた、境界層の剥離に対抗するに役立つ。
【００１７】
気流偏向装置８の幾何学的構成を図５に示す。Ｌは、翼の上側面５から計測した偏向装置の全長であり、φは、上側面５の局所的正接２３（すなわち、気流偏向装置が上側面５に出会う点における局所的正接２３）に対する気流偏向装置８の角度であり、ｗは、ストリップ１０，１１，１３，１４の幅であり、ｔは、各ストリップの厚さであり、ｄは、隣接する２つのストリップのセンタ間の距離であり、θは、各ストリップ（およびスリップ間にスロット１６によって区画される関連する気流偏向流路）の、気流偏向装置８に対する角度であり、ｓは、前縁６と気流偏向装置の支持脚９が取り付けられた点との間を上側面５に沿って計測した距離であり、β（なお、β=θ−φ+90°である。）は、各気流偏向ストリップに、上側面５の局所的正接に対する角度であり、ｃは、翼の全翼弦長の割合としての、前縁６と気流偏向装置の支持脚９が取り付けられた点とのなす距離の翼弦長の割合である。なお、これらのパラメータは、スラットおよびフラップを引っ込めた巡航設定状況（cruise configuration）における翼に対して定義されたものである。
【００１８】
翼は、300mmの翼弦長を有し、これらのパラメータは、典型的には、20mm>L>10mm，90°>φ>60°，3mm>w>0.5mm，0.3mm>t>0.1mm，3mm>d>lmm，120°>θ>80°，50mm>s>5mm，20%>ｃ>l%、の範囲に収まる。
【００１９】
好ましくは、各気流偏向ストリップ（および各気流偏向流路１６）は、低圧の上側面５の局所的正接に対して後方に下向きに傾斜する。すなわち、0<β<90°である。したがって、気流偏向装置が上側面の局所的正接に対して直角で延びる特殊な場合（すなわち、φ =90°）では、気流偏向ストリップは、ルーバーブラインドを用いて、気流偏向装置に対して後方に下向きに傾斜させることが好ましい（すなわち、θは90°より大きく180°より小さくなければならない。）。
【００２０】
翼は、300mmの翼弦長を有し、これらのパラメータの好適な値は、L= 15mm，φ=70°，w=lmm，t=0.1mm，d= 2mm，θ= 110°，s= 10mm，c=2%である。
【００２１】
気流偏向装置の脚９は、翼に固定角度φをもって取り付けてもよい。この場合、脚９は、翼に開けられた穴に挿入され、開けられた穴は、所望角度の軸を有する。
【００２２】
あるいは、脚９は、翼に枢動（回転）可能に取り付けられていてもよい。例えば、脚９は、翼に取り付けられたピボット（枢軸）に翼弦方向スロット（chord-wise slots）によって接合し、これにより脚９の角度を変更可能に構成してもよい。気流偏向装置８は揚力を発生し、この揚力により、気流偏向装置を、上側面５と平行な姿勢をとる後退位置（すなわち、φ=0°）からφ=70°のような上昇位置まで受動的に配備することが可能となることが分かる。また、角度φは、例えば、脚部９が取り付けられた上記ピボットを駆動する回転電気アクチュエータのような手段により制御するようにしてもよい。
【００２３】
もし一つの気流偏向装置８では不十分な場合には、一つ以上の追加の気流偏向装置を配置して互いに翼弦方向に離間した気流偏向装置の縦列（cascade）を形成してもよい。これらの気流偏向装置の各々が、気流が表面に完全に付くまで、気流を限られた角度に偏向する。上記縦列内の各気流偏向装置の偏向角度φは、気流の状況に応じて独立して制御してもよい。
【００２４】
以上、この発明を一又はそれ以上の好適な実施形態を参照して説明したが、この発明は、添付の特許請求の範囲で規定された発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変更、修正が予想される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月18日(2011.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
高圧側面と、低圧側面と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の前部でつながる前縁と、前記高圧側面及び低圧側面が翼の後部でつながる後縁と、前記低圧側面から延びる有孔性の気流偏向装置と、を備え、前記有孔性の気流偏向装置が、翼弦方向において前記後縁より前記前縁に近い位置にて前記低圧側面に取り付けられた翼を操作する方法であって、空気を前記有孔性の気流偏向装置を通して前記低圧側面に向けて偏向することによって、前記低圧側面に隣接する境界層のエネルギーを増大させることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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