(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のフラップであって、
母翼に対して展開可能に設けられるフラップ本体と、
前記フラップ本体のスパン方向の少なくとも外舷側の端部における上面に突設されていて、前記航空機の機軸方向に対して傾斜する傾斜部と、
少なくとも外舷側の前記端部における下面から滑らかに突出する突出部と、を備え、
前記傾斜部は、
前記フラップ本体の前記端部における側端縁の位置から、前記スパン方向において前記フラップ本体のコード長だけ離れた位置までの領域内に配置されており、かつ、前記傾斜部の前端を通り前記機軸方向と平行な仮想線に対し、前記傾斜部の後端が、前記フラップ本体の前記側端縁に近接する向きに傾斜しており、
前記領域において、前記後端が前記側端縁に近接する向きに傾斜した前記傾斜部が、前記スパン方向に２つ以上連続して配列されている、
ことを特徴とするフラップ。
【請求項２】
航空機のフラップであって、
母翼に対して展開可能に設けられるフラップ本体と、
前記フラップ本体のスパン方向の少なくとも外舷側の端部における上面に突設されていて、前記航空機の機軸方向に対して傾斜する傾斜部と、を備え、
少なくとも外舷側の前記端部が、下面側において滑らかに形成されており、
前記傾斜部は、
前記フラップ本体の前記端部における側端縁の位置から、前記スパン方向において前記フラップ本体のコード長だけ離れた位置までの領域内に配置されており、かつ、前記傾斜部の前端を通り前記機軸方向と平行な仮想線に対し、前記傾斜部の後端が、前記フラップ本体の前記スパン方向の前記端部における側端縁に近接する向きに傾斜しており、
前記領域において、前記後端が前記側端縁に近接する向きに傾斜した前記傾斜部が、前記スパン方向に２つ以上連続して配列されている、
ことを特徴とするフラップ。
【請求項３】
前記領域に配列された前記傾斜部の後端が、いずれも前記フラップ本体の前記側端縁に近接する向きに傾斜する、
請求項１または２に記載のフラップ。
【請求項４】
前記領域に配列された前記傾斜部のいずれも、前記機軸方向に対する傾斜角度が同一である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフラップ。
【請求項５】
前記傾斜部の前記前端および前記後端は、
いずれも前記フラップ本体の前縁の付近に配置されており、
前記フラップ本体が全体的に展開された状態のとき、
前記傾斜部が前記母翼から露出し、
前記フラップ本体が前記母翼に収納された状態のとき、
前記傾斜部が前記母翼に隠れている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフラップ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のフラップを備える、
ことを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に備えられるフラップに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の主翼の後縁には、高揚力発生装置としてのフラップが備えられている。フラップは、離着陸時に後方かつ下方に向けて展開されることにより、必要な揚力を発生させる。
主翼からフラップが展開されていると、フラップの翼端で翼端渦が生じる。その翼端渦に起因する騒音を低減するため、特許文献１では、フラップの翼端の下面に、下方に向けて突出する突出部を設けている。突出部は、突出量が次第に変化するように流線形に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２８６５２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の突出部をフラップ下面に備えることにより、翼端渦を弱め、かつ翼端渦をフラップの表面から遠ざけることができるので、一定の騒音低減効果が得られる。
しかしながら、航空機の静音性がますます要求される中で、フラップの形態に改良の余地がある。
そこで、本発明は、フラップの翼端渦に起因する騒音を低減することのできる新たなデバイスを案出し、そのデバイスを備えたフラップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、航空機のフラップであって、母翼に対して展開可能に設けられるフラップ本体と、フラップ本体のスパン方向の少なくとも外舷側の端部における上面に突設されていて、航空機の機軸方向に対して傾斜する傾斜部と、少なくとも外舷側の端部における下面から滑らかに突出する突出部と、を備え、傾斜部は、フラップ本体の端部における側端縁の位置から、スパン方向においてフラップ本体のコード長だけ離れた位置までの領域内に配置されており、かつ、傾斜部の前端を通り機軸方向と平行な仮想線に対し、傾斜部の後端が、フラップ本体の側端縁に近接する向きに傾斜しており、領域において、後端が側端縁に近接する向きに傾斜した傾斜部が、スパン方向に２つ以上連続して配列されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、航空機のフラップであって、母翼に対して展開可能に設けられるフラップ本体と、フラップ本体のスパン方向の少なくとも外舷側の端部における上面に突設されていて、航空機の機軸方向に対して傾斜する傾斜部と、を備え、少なくとも外舷側の端部が、下面側において滑らかに形成されており、傾斜部は、フラップ本体の端部における側端縁の位置から、スパン方向においてフラップ本体のコード長だけ離れた位置までの領域内に配置されており、かつ、傾斜部の前端を通り機軸方向と平行な仮想線に対し、傾斜部の後端が、フラップ本体の側端縁に近接する向きに傾斜しており、領域において、後端が側端縁に近接する向きに傾斜した傾斜部が、スパン方向に２つ以上連続して配列されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のフラップにおいて、傾斜部は、フラップ本体の側端縁の位置から、スパン方向においてフラップ本体のコード長だけ離れた位置までの領域内に配置されている。
【０００８】
本発明のフラップは、２つ以上の傾斜部を備え、それらの傾斜部は、スパン方向に所定の間隔をおいて配列されている。
本発明のフラップにおいて、領域に配列された傾斜部の後端が、いずれもフラップ本体の側端縁に近接する向きに傾斜することが好ましい。
本発明のフラップにおいて、領域に配列された傾斜部のいずれも、機軸方向に対する傾斜角度が同一であることが好ましい。
【０００９】
本発明のフラップにおいて、傾斜部の前端および後端は、いずれもフラップ本体の前縁の付近に配置されており、フラップ本体が全体的に展開された状態のとき、傾斜部が母翼から露出し、フラップ本体が母翼に収納された状態のとき、傾斜部が母翼に隠れていることが好ましい。
【００１０】
本発明の航空機は、上述のフラップを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
詳しくは後述するように、傾斜部により発生させた渦を干渉させることで翼端渦を弱め、さらに、傾斜部により発生させた渦に翼端渦を巻き込みつつフラップの表面から遠ざけることができる。それにより、フラップの表面を流れる気流の圧力変動が小さくなる。
また、フラップ本体の少なくとも外舷側の端部の下面から突出する突出部により、あるいは、フラップ本体の少なくとも外舷側の端部が下面側において滑らかに形成される構成によっても、フラップの表面を流れる気流の圧力変動が小さくなる。
上記作用の相乗効果により、フラップによる騒音を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る航空機の右舷を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、航空機のフラップが収納された状態を示す図である。（ｂ）は、フラップが展開された状態を示す図である。
【図３】フラップの基本形態および翼端渦を示す図である。
【図４】フラップの翼端およびフラップ上面に騒音低減デバイスとして設けられた傾斜部を示す斜視図である。
【図５】フラップの翼端およびフラップ上面に騒音低減デバイスとして設けられた傾斜部を示す平面図である。
【図６】フラップの端面を示す側面図である。
【図７】（ａ）は、フラップの下面に設けられたデバイスの斜視図である。（ｂ）は、下面に設けられたデバイスを前方から示す図である。
【図８】（ａ）は、騒音低減デバイスが設けられていないフラップ本体単体を示す図である。（ｂ）は、下面にデバイスが設けられているフラップを示す図である。（ｃ）は、（ｂ）のフラップにおいて上側と下側の翼端渦が合流する様子を示す図である。
【図９】傾斜部により発生された渦が、上側の翼端渦に干渉する様子を示す図である。
【図１０】傾斜部により発生された渦に翼端渦が巻き込まれて後方へと流れる様子を示す図である。
【図１１】（ａ）は、第１実施形態の傾斜部を示す図である。（ｂ）は、（ａ）の傾斜部とは逆向きに傾斜する傾斜部を示す図である。
【図１２】フラップの形態に応じた騒音低減効果を対数表示で示すグラフである。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係るフラップの翼端を示す図である。
【図１４】傾斜部の設置形態の一例を示す図である。
【図１５】第３実施形態に係る航空機およびフラップを示す平面図である。
【図１６】（ａ）は、フラップの内舷側の端部で生じる翼端渦と、それに干渉させる渦を発生する傾斜部を示し、（ｂ）は、フラップの外舷側の端部で生じる翼端渦と、それに干渉させる渦を発生する傾斜部を示す図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の変形例に係る航空機およびフラップを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す第１実施形態の航空機の主翼１の後縁１Ａには、フラップ３が備えられている。
主翼１は、フラップ３が展開可能に設けられる母翼２と、フラップ３とを備えている。
フラップ３は、離着陸時等の低速飛行時に、図１に示すように母翼２から展開されることで高揚力を発生させる。
フラップ３には、主翼１の翼端１Ｂ側に位置するアウトボードフラップ３１と、主翼１が設けられる胴体４側に位置するインボードフラップ３２とがある。これらアウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２をフラップ３と総称する。
アウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２は、同時に展開され、同時に収納される。アウトボードフラップ３１とインボードフラップ３２との間の隙間Ｓ１は、ラバーシールにより封止される。
【００１４】
以下では、胴体４に設定された軸線（一点鎖線）に沿った方向のことを機軸方向Ｄ１と定義する。機軸方向Ｄ１において航空機の機首４１側を「前」、尾翼側を「後」というものとする。
また、胴体４の左側および右側のそれぞれにおいて、主翼１のスパン方向における胴体４側を内舷側、その反対側を外舷側というものとする。
さらに、主翼１の負圧面である上面側を「上」、主翼１の正圧面である下面側を「下」というものとする。
なお、図において、「前」を「FWD」、「後」を「AFT」、「上」を「UPR」、「下」を「LWR」、「内舷側」を「INB」、「外舷側」を「OTB」で表すものとする。
【００１５】
フラップ３は、航空機の高速での巡航時には、図２（ａ）に示すように母翼２に用意された収納部２１内に収納されている。そのときフラップ３は母翼２と一体化されており、主翼１の後縁１Ａを構成している。収納時にフラップ３の下面３０２は母翼２の下方に全体的に露出している。
フラップ３は、図示しないアクチュエータにより駆動されることで、後方かつ下方に向けて展開される。このときフラップ３は、図示しないレールによりガイドされる。
図２（ｂ）は、着陸時のフラップ位置にまでフラップ３が展開された状態を示している。このときフラップ３の全体が母翼２から露出しているので主翼１の面積が拡大される。フラップ３の前縁３Ａと母翼２の後縁２Ａとの間には間隙Ｓ２があいている。
【００１６】
フラップ３の展開時には、図２（ｂ）に一点鎖線で示すように、主翼１の下面１０２側からの気流Ｆが間隙Ｓ２により絞られて、フラップ３の上面３０１側へと速い速度で流入する。そのことと、フラップ３に迎角が与えられていることにより、フラップ３の上面３０１側と下面３０２側との流速差が大きい。そのため、流速差に対応する大きな圧力差が得られるので、高揚力の発生に寄与することができる。
【００１７】
フラップ３は、図１に示すように、展開された状態のとき気流に置かれる翼端４０を有している。翼端４０は、アウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端部に該当する。この翼端４０では、上述の圧力差によりフラップ３の下面３０２側から上面３０１側へと回り込む気流によって翼端渦４０Ｖが生じる。
【００１８】
フラップ３の基本形態を示す図３を参照し、翼端渦４０Ｖについて説明する。
図３に示すように、翼端４０の前縁３Ａで発生した渦は、フラップ３の上面３０１側と下面３０２側とに進路をとる。上側の渦４１Ｖと、下側の渦４２Ｖとは、それぞれ、下面３０２側から上面３０１側へと向かう向きで螺旋を描きつつ後方へと流れる。そして、次第に上方へと進む下側の渦４２Ｖと、上側の渦４１Ｖとが合流する。上側の渦４１Ｖ、下側の渦４２Ｖ、およびそれらが合流した後の渦４３Ｖを翼端渦４０Ｖと総称する。
【００１９】
本実施形態では、インボードフラップ３２（図１）の内舷側INBの端部は胴体４に近接しており、インボードフラップ３２とアウトボードフラップ３１との間の隙間Ｓ１はシールで塞がれている。そのため、インボードフラップ３２の両端部およびアウトボードフラップの内舷側INBの端部では翼端渦が生じないか、生じたとしても軽微である。
【００２０】
フラップ３の翼端４０で生じる翼端渦４０Ｖを形成する気流の圧力は、時間的および空間的に変動しており、その圧力変動が周囲へと拡散されることで騒音が発生する。
フラップ３が途中まで展開される離陸時と比べて、フラップ３が全体的に露出するように最後まで展開される着陸時は（図２（ｂ））、上面３０１と下面３０２との流速差に起因する圧力差が大きくなることで、より大きな騒音が発生する。しかも、着陸時には、騒音を発生するエンジンの出力が低いので、フラップ３の翼端４０からの騒音が顕在化する。
【００２１】
着陸時の翼端渦４０Ｖに起因する騒音を低減するため、フラップ３は、図４および図５に示すように、騒音低減デバイスとしての傾斜部５を上面３０１の翼端４０に備えている。
さらに、本実施形態のフラップ３は、別の騒音デバイスである突出部７をも備えている。
フラップ３は、傾斜部５と、突出部７と、傾斜部５および突出部７が設けられるフラップ本体８とを備えている。フラップ３の各構成要素は、金属や繊維強化樹脂等の適宜な材料を用いて形成することができる。
【００２２】
フラップ本体８は、具体的な図示を省略するが、機軸方向Ｄ１に沿って配置される複数のリブと、各リブの前端を連結する前スパーと、各リブの後端を連結する後スパーと、上スキンおよび下スキンを備えたボックス構造となっている。
フラップ本体８は、機軸方向Ｄ１の寸法よりも主翼１のスパン方向の寸法が長い形状で、横断面が翼形に形成されている。フラップ本体８の両端部にはそれぞれ、エンドリブ８０が配置されている。エンドリブ８０によってフラップ本体８の端面８１が形成されている。フラップ３の収納時、端面８１には、母翼２の収納部２１に形成された内壁２１Ａが対向する。本実施形態のアウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端面８１は、機軸方向Ｄ１に対して傾斜しているが、機軸方向Ｄ１と平行に形成されていてもよい。
【００２３】
２つの騒音低減デバイスのうち、まず、翼端渦４０Ｖに干渉する渦を発生させることで騒音低減を図る傾斜部５の構成について説明する。傾斜部５は、フラップ本体８の翼端４０に、上面３０１から面外方向に突出するように設けられていて、機軸方向Ｄ１に対して傾斜している。傾斜部５の傾斜角度θ（図５）は、一例として、約２０°である。
本実施形態のフラップ３は、複数の傾斜部５を備えている。いずれの傾斜部５も機軸方向Ｄ１に対して同じ向きに傾斜し、所定の長さだけ延びている。
それらの傾斜部５は、フラップ３のスパン方向Ｄ２（翼幅）に所定の間隔をおいて配列されている。
傾斜部５は、必ずしも等しい間隔をおいて配列されている必要がない。
また、各傾斜部５は、必ずしも同じ高さや同じ傾斜角度、同じ長さでなくてもよい。
複数の傾斜部５のコード方向Ｄ３（図５）における位置は統一されていなくてもよい。例えば、スパン方向Ｄ２に間隔をおきつつ、前後互い違いに位置をずらしながら複数の傾斜部５を配置することができる。
また、複数の列をなすように傾斜部５を配置することもできる。例えば、フラップ３の前縁３Ａの付近に１列目の傾斜部５を配置し、それらの傾斜部５よりも後方に２列目の傾斜部５を配置することができる。
【００２４】
図４および図５に示すように、傾斜部５は、前方に位置する前端５１と、後方に位置する後端５２とを有している。
前端５１は、フラップ本体８の前縁３Ａの近傍に配置されている。
そして、前端５１を通り機軸方向Ｄ１と平行な仮想線ＶＬ（図５）を設定すると、この仮想線ＶＬよりも、フラップ本体８の上面３０１の側端縁３０１Ａに近接する側に後端５２が位置している。
つまり、傾斜部５は、前端５１から後端５２に向かうにつれて上面３０１の側端縁３０１Ａに近づくように、機軸方向Ｄ１に対して傾斜している。
【００２５】
本実施形態の傾斜部５は、前端５１から後端５２まで延びる長さの全体に亘り、断面矩形状に形成されている突条である。これに限らず、傾斜部５の形態を適宜に定めることができる。例えば、スパン方向Ｄ２から見たとき三角状に形成されている傾斜部や、スパン方向Ｄ２から見たとき半円状に形成されている傾斜部を採用することができる。
【００２６】
図４に示すようにフラップ３が着陸時の位置まで展開されているとき、傾斜部５は全長に亘り母翼２から露出している。
一方、巡航時には、図６に示すように、傾斜部５の後端５２が母翼２の後縁２Ａよりも前方に位置しており、傾斜部５の全体が母翼２に隠れている。
傾斜部５はフラップ３が展開されているときに気流に曝され、騒音低減効果を発揮する。
【００２７】
母翼２に隠れているとき、傾斜部５は、フラップ３の上面３０１と、母翼２に用意された収納部２１の壁２１Ｂとの間のスペースＳ３内に配置されている。
フラップ３が所定の離陸時の位置まで展開されているとき、傾斜部５は母翼２から露出していても、スペースＳ３内に配置されていてもよい。
フラップ３が展開されているとき、母翼２とフラップ３との間に母翼２の下面側からの気流が通り抜けるスロットが形成されているので、傾斜部５は、母翼２から露出していなくても、そのスロットを通る気流に曝されることで、騒音低減効果を発揮する。
傾斜部５は、スペースＳ３内に収容されるように、所定の高さに形成されている。
傾斜部５の上端と収納部２１の壁２１Ｂとの間には、所定のクリアランスが設定されている。それによって傾斜部５が母翼や周囲の部材（スポイラ等）に干渉することを避けることができる。
【００２８】
傾斜部５の上面３０１からの高さは、後述するように翼端渦４０Ｖに干渉する渦５Ｖ（図９）を発生させる必要から、傾斜部５の設置されるフラップ本体８の表面に生じる境界層の厚さの２倍以上とするのが好ましい。傾斜部５の上面３０１からの高さは、母翼２等と干渉しない限りにおいて、適宜に定めることができる。
傾斜部５の長さと高さとの関係は、長さをＬ、高さをｈとすると、Ｌ／ｈ＞１であることが好ましい。より好ましくは、Ｌ／ｈが３〜１０である。Ｌ／ｈが小さ過ぎると、発生する渦５Ｖが弱くなるので、渦５Ｖを翼端渦４０Ｖに干渉させることによって得られる騒音低減効果が小さくなる。また、Ｌ／ｈが大き過ぎると、発生する渦５Ｖが強くなり過ぎて新たな音源となったり、空力性能が低下する。
【００２９】
傾斜部５の機軸方向Ｄ１に対する傾斜角度θ（図５）は、翼端渦４０Ｖに干渉する適切な渦５Ｖを発生させることができる限りにおいて、適宜に定めることができる。
好ましい傾斜部５の傾斜角度θは、10°〜30°である。傾斜角度θが前述の角度範囲よりも小さいと、発生する渦５Ｖが弱くなるので、渦５Ｖを翼端渦４０Ｖに干渉させることによって得られる騒音低減効果が小さくなる。また、傾斜角度θが前述の角度範囲よりも大きいと、発生する渦５Ｖが強くなり過ぎて新たな音源となったり、空力性能が低下する。
後述する風洞試験において優れた騒音低減効果が確認された最適な傾斜角度θは２０°である。
【００３０】
隣り合う傾斜部５の間の間隔（ピッチ）Ｐ（図５）は、適宜に定めることができるが、好ましくは、高さｈに対する比率（Ｐ／ｈ）として、２〜10（２以上、１０以下）である。その範囲の間隔であれば、隣り合う傾斜部５がそれぞれ発生させた渦５Ｖ同士の干渉を抑制しつつ、それらの渦５Ｖを翼端渦４０Ｖに連続的に十分に干渉させることができる。
一方、Ｐ／ｈが２より小さいと、隣接する傾斜部５がそれぞれ発生する渦５Ｖ同士が干渉し、渦５Ｖのエネルギーが分散し、渦５Ｖを翼端渦４０Ｖに十分に干渉させることが難しくなる。また、Ｐ／ｈが１０より大きいと、各渦５Ｖと翼端渦４０Ｖとの干渉が断続的となるので、騒音低減を十分に図ることが難しい。
【００３１】
フラップ本体８には、適宜な数の傾斜部５を設けることができる。必ずしも複数の傾斜部５を設ける必要はなく、傾斜部５を１つだけフラップ本体８に設けることもできる。
【００３２】
傾斜部５は、フラップ本体８の製造時にフラップ本体８と一体に形成することもできるし、フラップ本体８とは別に製作した傾斜部５をフラップ本体８の上面３０１に接着、締結等の適宜な方法で接合することもできる。
【００３３】
フラップ３のコード（翼弦）方向Ｄ３（図５）において、傾斜部５は、後述する下側翼端渦４２Ｖが上方に向かい、上側翼端渦４１Ｖに合流するコード方向Ｄ３の位置Ｐｓ（図８（ｃ））よりも前に位置していることが好ましい。そのため、コード方向Ｄ３において、傾斜部５の前端５１が、フラップ本体８の前縁３Ａからフラップ本体８のコード長ＣＬ（翼弦長）の０％〜６０％の範囲に位置している状態が好ましい。
本実施形態の傾斜部５の前端５１は、コード方向Ｄ３において、前縁３Ａからフラップ本体８のコード長ＣＬの約１０％だけ離れている。
【００３４】
また、傾斜部５は、隣に位置する側端縁３０１Ａの位置から、スパン方向Ｄ２においてコード長ＣＬだけ離れた位置までの領域Ｒ（図５）内に配置されることが好ましい。領域Ｒに亘り翼端渦４０Ｖによる気流の圧力変動が顕著に大きいので、そこに傾斜部５を配置することにより、翼端渦４０Ｖに起因する騒音を確実に低減することができる。
本実施形態のように複数の傾斜部５を備える場合は、傾斜部５の配列方向（スパン方向Ｄ２）において側端縁３０１Ａに最も近い先頭の傾斜部５を側端縁３０１Ａのすぐそばに配置し、その傾斜部５から所定のピッチＰをおいて傾斜部５を並べるとよい。
【００３５】
次に、別の騒音デバイスである突出部７の構成について説明する。
図７（ａ）および（ｂ）に示すように、突出部７は、フラップ本体８の翼端４０における下面３０２に、下面３０２から面外方向に滑らかに突出するように設けられている。なお、図７（ａ）で傾斜部５の図示が省略されている。
突出部７は、母翼２から常時露出する下面３０２に設けられており、着陸時のみならず、離陸時にも騒音低減効果を発揮する。
軽量化のため、突出部７を中空に形成して内部には芯材を配置することが好ましい。
【００３６】
突出部７は、図７（ｂ）に示すように、翼端４０の前縁３Ａから後縁３Ｂまで延在しており、前縁３Ａ側から突出部７の長さ方向の中間側に向かって、フラップ本体８からの突出量が滑らかに増加し、その後、後縁３Ｂに向かって、フラップ本体８からの突出量が滑らかに減少するように、流線形に形成されている。突出部７の長さ方向の中央部７Ａは後端側の部分７Ｂよりも大きく突出している、
【００３７】
突出部７は、図７（ａ）に示すように、スパン方向Ｄ２においても滑らかに突出している。突出部７は、スパン方向Ｄ２の端部７１から突出部７の幅方向の中間側に向かって、フラップ本体８から滑らかに突出量が増加し、その後滑らかに突出量が減少するように形成されている。
突出部７の中央部７Ａは、前方から見たとき半円状を呈している。そして、図７（ｂ）に示すように、突出部７の幅は中央部７Ａから後方にいくにつれて次第に狭まっている。
【００３８】
下面３０２から突出部７が立ち上がる部分は、図７（ｂ）に示すように、下面３０２の側端縁３０２Ａに沿った直線Ｌ１と、側端縁３０２Ａの前端と後端とを結ぶ湾曲線Ｌ２とによって外形が定められている。湾曲線Ｌ２は、側端縁３０２Ａに対して内舷側INBに凸である。
【００３９】
以下、本実施形態のフラップ３による騒音低減効果について説明する。
騒音を低減するためには、フラップ３に入力される圧力変動を小さくする必要がある。そのためには、翼端渦４０Ｖの圧力変動を小さくすることと、フラップ本体８の表面から翼端渦４０Ｖを遠ざけることが重要である。
【００４０】
まず、突出部７の作用について説明する。
図８（ａ）に示すフラップ本体８単体の場合では、下面３０２から上面３０１へと回り込む翼端渦４０Ｖの経路に、下面３０２と端面８１とがなす角部８２が存在する。この角部８２で気流が転向されることにより翼端渦４０Ｖの圧力が急激に変化する。
それに対して、図８（ｂ）に示すように、下面３０２の側端縁３０２Ａから内舷側INBに滑らかな突出部７が設けられていると、下面３０２からの気流が突出部７を介してスムーズに上面３０１側へと流れるので、翼端渦４０Ｖの圧力変動が小さい。
しかも、突出部７により、下面３０２からの気流がフラップ本体８の端面８１から離れる向きへとガイドされる。
【００４１】
さらに、翼端渦４０の気流が下面３０２から突出部７を介してスムーズに上面３０１側へと流れることにより、図８（ｃ）に示すように、フラップ本体８の前縁３Ａから下面３０２側へと進んだ渦４２Ｖが上面３０１側の渦４１Ｖと早期に合流する。そうすると、渦４２Ｖの進路が図３に示す場合に対して短縮された分だけ、渦４２Ｖの圧力変動が入力されるフラップ本体８の領域が狭くなる。渦４２Ｖの進路から外れたフラップ本体８の部位からは渦４２Ｖが遠ざかることとなる。
以上より、突出部７によれば、フラップ３の表面を流れる気流の圧力変動が小さくなるので、フラップ３表面の圧力変動が減り、騒音を低減することができる。
【００４２】
本実施形態の突出部７の高さおよび幅は、コード方向Ｄ３（図７（ｂ））において変化するフラップ本体８の厚みに対応して変化している。圧力変動を低減するため、フラップ本体８が厚いコード方向Ｄ３位置では突出部７の高さおよび幅が大きく、フラップ本体８が薄いコード方向Ｄ３位置では突出部７の高さおよび幅が小さい。
突出部７の形状は、本実施形態には限らず、圧力変動の低減を考慮して適宜に定めることができる。
【００４３】
次に、傾斜部５の作用について説明する。
傾斜部５は、翼端渦４０Ｖに干渉する渦５Ｖを発生させる。
図９には、前方から後方に向けてフラップ本体８へと流入する気流Ｆ１を直線の矢印で示している。この気流Ｆ１は機軸方向Ｄ１に平行であり、気流Ｆ１に対して傾斜部５が傾斜している。気流Ｆ１が傾斜部５に流入し、傾斜部５により転向されることで、曲線の矢印で示す渦５Ｖが矢印の回転向きに発生する。図９のように後方から見ると、渦５Ｖの向きは左回り（反時計回り）の矢印で表される。渦５Ｖは、右ねじの向きで螺旋状に回転しながら後方へと流れていく（図１０）。この渦５Ｖの回転の向きは、翼端４０で下面３０２から上面３０１へと回り込む向きに生じる翼端渦４０Ｖの回転の向きと同様である。発生した渦５Ｖは、傾斜部５に倣い、後方へと進むにつれて側端縁３０１Ａ側へと移動する（破線矢印参照）。
渦５Ｖは、翼端４０の上面３０１に配列された傾斜部５の各々から発生する。図９には、一つの傾斜部５により発生した渦５Ｖを代表して示している。他の傾斜部５によってもこれと同様の渦５Ｖが発生する。図１１（ａ）や図１６でも同様である。
傾斜部５の各々から発生して側端縁３０１Ａ側へと移動した渦５Ｖは、上側翼端渦４１Ｖに干渉する。干渉により上側翼端渦４１Ｖのエネルギが弱まる。弱められた上側翼端渦４１Ｖ（−）は、同様の向きに回転する渦５Ｖに巻き込まれる。
【００４４】
上側翼端渦４１Ｖを巻き込んだ渦５Ｖは、図１０（ａ）に示すように、さらに下側翼端渦４２Ｖをも巻き込んで後方へと流れる。
図１０（ａ）および（ｂ）には、仮に、上側翼端渦４１Ｖが渦５Ｖにより干渉されないとした場合に、上側翼端渦４１Ｖおよび下側翼端渦４２Ｖが合流して流れる進路Ｆ２を一点鎖線の矢印で示している。その進路Ｆ２がフラップ本体８の上面３０１にほぼ沿っているのに対して、渦５Ｖの進路はフラップ本体８の上面３０１から離れている（図１０（ｂ））。つまり、上側翼端渦４１Ｖおよび下側翼端渦４２Ｖは、渦５Ｖにより巻き込まれつつ当初の進路Ｆ２から引き上げられるので、フラップ本体８の上面３０１から遠ざかる。
【００４５】
以上のように、傾斜部５により発生させた渦５Ｖを干渉させることで上側翼端渦４１Ｖを弱め、上側翼端渦４１Ｖおよびそれに合流した下側翼端渦４２Ｖを渦５Ｖに巻き込むことで、翼端渦４０がフラップ３の表面から遠ざけられる。そうすると、フラップ３の表面を流れる気流の圧力変動が小さくなるので、フラップ３の圧力変動が減り、騒音を低減することができる。
【００４６】
上述したように、本実施形態の傾斜部５は、フラップ３の上面３０１において上側翼端渦４１Ｖと下側翼端渦４２Ｖとの合流位置Ｐｓ（図８（ｃ））よりも前であって、フラップ３の前縁３Ａの近くに位置しており、傾斜部５により発生した渦５Ｖは、上側翼端渦４１Ｖに対して、フラップ３の前縁３Ａにおける発生からの早い段階で干渉する。渦５Ｖによる干渉によって上側翼端渦４１Ｖはフラップ３の表面から離れて渦５Ｖに巻き込まれる。その渦流に下側翼端渦４２Ｖが合流する。
傾斜部５が前縁３Ａの近くに配置されていると、渦５Ｖによる干渉によって翼端渦４１Ｖがフラップ３の表面から早期に離れることとなるので、その分、フラップ３の表面に入力される圧力変動がより一層減少し、騒音をさらに低減することができる。
【００４７】
本実施形態によれば、フラップ本体８に傾斜部５を設けるだけで、低騒音化が特に求められる着陸時の騒音を低減することができる。傾斜部５はフラップ３の上面３０１の僅かな領域を占める小片であって軽量なので、フラップ３の重量を殆ど増加させない。
また、傾斜部５は、フラップ３の収納時には母翼２に隠れているため、巡航時の空力性能に影響しない。
もっとも、傾斜部５の一部または全体が、離陸時に母翼２から露出するコード方向Ｄ３における位置にあってもよい。その場合にも、気流に傾斜部５が与える影響は小さく、離陸時の騒音を傾斜部５の作用により低減でき、離陸時における所定の空力性能を実現することができる。
【００４８】
以下、傾斜部５の傾斜の向きについて説明する。
図１１（ａ）は、本実施形態の傾斜部５を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の傾斜部５とは逆向きに傾斜している傾斜部１５を示している。
図１１（ｂ）に示す傾斜部１５は、前端１５１から後端１５２に向かうにつれて上面３０１の側端縁３０１Ａから離れるように、機軸方向Ｄ１に対して傾斜している。
前端１５１を通り機軸方向Ｄ１と平行な仮想線ＶＬを設定すると、傾斜部１５の後端１５２は、仮想線ＶＬよりも側端縁３０１Ａから離れる側に位置している。
【００４９】
機軸方向Ｄ１と平行に気流Ｆ１が傾斜部１５に流入し、傾斜部１５により転向されることで、曲線の矢印で示す渦１５Ｖが矢印の回転向き（時計回り）に発生する。渦１５Ｖは、図１１（ａ）の傾斜部５により発生する渦５Ｖとは逆に、左ねじの向きで螺旋状に回転しながら、傾斜部１５に倣いつつ後方へと流れていく（破線矢印参照）。この渦１５Ｖは、翼端４０で下面３０２から上面３０１へと回り込む向きに生じる翼端渦４０Ｖとは回転の向きが逆である。
【００５０】
傾斜部１５から発生した渦１５Ｖは、傾斜部１５に倣い、側端縁３０１Ａから離れていくので、上側翼端渦４１Ｖに対して十分には干渉しない。そのため、上側翼端渦４１Ｖはそのエネルギを維持する。
しかも、渦１５Ｖと翼端渦４０Ｖとは回転の向きが逆なので、渦１５Ｖは、翼端渦４０Ｖを巻き込むことなく、フラップ本体８の上面３０１へと押し付ける。それによって翼端渦４０Ｖがフラップ本体８の上面３０１に保持される。
【００５１】
以上より、本実施形態の傾斜部５とは逆向きに傾斜した傾斜部１５により、翼端渦４０Ｖとは逆向きの渦１５Ｖが発生すると、翼端渦４０Ｖによりフラップ３に入力される圧力変動が増大するので、騒音が助長されてしまう。傾斜部１５によりフラップ３の上面３０１の渦の強さが増大することは、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics;CFD)シミュレーションによって確認されている。
【００５２】
航空機の全機模型を用いた風洞試験結果を用いて評価した騒音低減効果について説明する。
図１２に、傾斜部５および突出部７を備えた第１実施形態のフラップ３について確認された音圧レベル（SPL；Sound Pressure Level）を三角（△）でプロットしている。また、傾斜部５を備えず、突出部７を備えたフラップについて確認された音圧レベルを四角（□）でプロットしている。比較のため、何ら騒音低減デバイスを備えていない基本形態のフラップ（図３）について確認された音圧レベルを太線で示している。
図１２より、基本形態のフラップ（フラップ本体８）に突出部７を設けると、フラップ騒音のピーク周波数を含む帯域に亘り、騒音低減効果を得ることができる。
そして、突出部７に加え傾斜部５を設けると、より一層の騒音低減効果を得ることができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
次に、図１３を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るフラップ６は、上述の突出部７を翼端４０に備えていない代わりに、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、翼端４０の下面３０２側が滑らかに形成されている。フラップ６は、騒音低減デバイスとして、傾斜部５（図１３（ａ））を備えている。図１３（ｂ）では傾斜部５の図示を省略する。
フラップ６の翼端４０の下面３０２側に、下面３０２と端面８１とがなす角が丸められることで滑らかに形成されたラウンド部６１が存在していると、図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した突出部７による作用と同様の作用が得られる。
つまり、翼端４０の下面３０２からの気流がラウンド部６１を介してスムーズに上面３０１側へと流れるので、翼端渦４０Ｖの圧力変動が小さい。
しかも、ラウンド部６１により、下面３０２からの気流が、端面８１から離れる向きへとガイドされる（図１３（ｂ）の矢印参照）。
さらに、気流が下面３０２からラウンド部６１を介してスムーズに上面３０１側へと流れることにより、図８（ｃ）に示すのと同様に、下側翼端渦４２Ｖが上側翼端渦４１Ｖと早期に合流するので、下側翼端渦４２Ｖの圧力変動が入力されるフラップ６の領域が狭くなる。
以上より、ラウンド部６１によれば、フラップ６の表面を流れる気流の圧力変動が小さくなるので、フラップ６表面の圧力変動が減り、騒音を低減することができる。
【００５４】
ラウンド部６１が備えられた第２実施形態のフラップ６に、さらに、第１実施形態の突出部７が備えられていてもよい。その場合は、ラウンド部６１および突出部７により、フラップ６表面の圧力変動を減らし、騒音を低減することができる。
【００５５】
上述した傾斜部５の設置形態の一例を示す。
図１４は、傾斜部５をフラップ本体８の上面３０１にファスナ８７を用いて設置する例を示している。
傾斜部５は、ファスナ８７が挿入される複数の孔５３１〜５３４が形成された台座５３と、台座５３から起立する突起５４とを備えている。台座５３は、突起５４の両側に略対称に形成されている。
傾斜部５は、ファスナ８７によりフラップ本体８に締結される。
ファスナ８７として、リベットやボルトを採用することができる。
【００５６】
フラップ本体８は、翼端４０の上面３０１から突出していて傾斜部５を設置可能な設置部８５を備えている。設置部８５は、複数の傾斜部５と同じ数だけ、傾斜部５の各々に対応する位置に配置されている。台座５３が配置されるフラップ本体８上の領域を二点鎖線で示している。
各設置部８５は、フラップ本体８の前縁３Ａの近傍に配置されてファスナ８７が挿入される複数のファスナ挿入部８５１〜８５４を有している。
ファスナ挿入部８５１，８５２は、傾斜部５の台座５３の一方側に対応しており、それらのうちファスナ挿入部８５１は前方に位置し、ファスナ挿入部８５２は後方に位置している。そして、ファスナ挿入部８５２は、ファスナ挿入部８５１を通り機軸方向Ｄ１と平行な仮想線ＶＬよりも、側端縁３０１Ａに近接する側に位置している。
傾斜部５の台座５３の他方側に対応しているファスナ挿入部８５３，８５４の位置関係も上記と同様である。
【００５７】
傾斜部５を備えていない既存のフラップにも、設置部８５を設け、傾斜部５の台座５３とフラップとをファスナ８７により締結することにより、傾斜部５を装備することができる。
ファスナ８７にボルトを用いると、傾斜部５をフラップ本体８に着脱可能に設けることができるので、交換、修理等のメンテナンス性が向上する。
傾斜部５を締結するため、より多くの数のファスナ８７を用いることもできる。
【００５８】
〔第３実施形態〕
図１５および図１６を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、図１５に示すように、アウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端部に加えて、内舷側INBの端部にも傾斜部５が設けられている。
そして、アウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端部と、内舷側INBの端部とのそれぞれにおいて、各フラップの下面３０２から滑らかに突出する突出部７（図７）が設けられている。
また、インボードフラップ３２の外舷側OTBの端部に、傾斜部５が設けられている。その傾斜部５の裏面側、つまりインボードフラップ３２の外舷側OTBの端部の下面３０２にも、滑らかに突出する突出部７（図７）が設けられている。
図１５および図１６において、突出部７の図示を省略する。
【００５９】
図１５では、アウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２のいずれも展開されている。しかし、本実施形態では、アウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２が異なるタイミングで展開される場合がある。図１５に、収納されている状態のアウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２をそれぞれ二点鎖線で示している。
図１５（ｂ）に、アウトボードフラップ３１が展開され、インボードフラップ３２が収納されている状態を示す。このとき、アウトボードフラップ３１の傾斜部５が機能する。
図示を省略するが、インボードフラップ３２が展開され、アウトボードフラップ３１が収納されている状態のとき、インボードフラップ３２の傾斜部５が露出し、機能する。
【００６０】
アウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２のうち、アウトボードフラップ３１だけが展開されているとき、アウトボードフラップ３１の内舷側INBの端部が、気流中で突出し、翼端渦を発生させる翼端に該当する。
また、インボードフラップ３２だけが展開されているとき、インボードフラップ３２の外舷側OTBの端部も、気流中で突出し、翼端渦４０Ｖを発生させる翼端に該当する。
そこで、それらの翼端にも傾斜部５を配置し、その翼端で生ずる翼端渦に起因する騒音を低減することが好ましい。
【００６１】
インボードフラップ３２の外舷側OTBの端部では、アウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端部（図８の翼端４０）と同様の向きに翼端渦４０Ｖが生じる。そのため、その翼端渦４０Ｖに干渉させる渦５Ｖを発生させる傾斜部５の傾斜の向きは、アウトボードフラップ３１の外舷側OTBの端部に位置する傾斜部５の傾斜の向きと同様である。インボードフラップ３２の外舷側OTBに位置する傾斜部５により、第１実施形態で説明したアウトボードフラップ３１の外舷側OTBに位置する傾斜部５と同様の作用効果が得られるため、それについての説明は省略する。
【００６２】
図１６（ａ）に示すように、アウトボードフラップ３１の内舷側の端部４０INBでは、図１６（ｂ）に示す外舷側の端部４０OTBで生じる翼端渦４０ＶOTBとは逆向きの翼端渦４０ＶINBが生じる。
そのため、その翼端渦４０ＶINBに干渉させることのできる渦の向きも、外舷側の傾斜部５OTBが発生する渦５ＶOTBの向きとは逆となるから、端部４０INBの傾斜部５INBは、外舷側の傾斜部５OTBとは逆向きの傾斜角度で配置される。
但し、外舷側の傾斜部５OTBも内舷側の傾斜部５INBも、仮想線ＶＬを基準とすれば同様の向きに傾斜している。つまり、内舷側の傾斜部５INBの前端５１を通り機軸方向Ｄ１と平行な仮想線ＶＬよりも、内舷側の傾斜部５INBの後端５２は端部４０INBの側端縁３０１Ａに近接する側に位置している。
内舷側の端部４０INBに位置する傾斜部５INBが発生する渦５ＶINBの働きにより、翼端渦４０ＶINBを弱め、かつフラップ本体８の表面から遠ざけることができるので、翼端渦４０ＶINBに起因する騒音を低減することができる。
【００６３】
図１７（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の変形例を示す。
上述したアウトボードフラップ３１およびインボードフラップ３２は、互いに隣接して配置されているが、図１７（ａ）に示すように、所定の間隔Ｓ４をおいて配置されていてもよい。アウトボードフラップ３１とインボードフラップ３２との間に他の部材が配置されていてもよい。
また、本発明において、航空機に備えられるフラップの数に制約はなく、右舷および左舷のそれぞれに、図１７（ｂ）に示すように３つのフラップ３１，３２，３３が配置されていてもよい。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す各構成では、全部のフラップ３について、少なくとも外舷側の翼端の上面に傾斜部５が突設されているとともに、少なくとも外舷側の翼端４０における下面から、上述した突出部７（図示省略）が滑らかに突出している。
なお、航空機に備えられた複数のフラップのうちの一部についてのみ、傾斜部５および突出部７を設けることもできる。
突出部７に代えて、あるいは、突出部７と併せて、ラウンド部６１（図１３）を設けることも可能である。
【００６４】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明は、スローテッドフラップやファウラーフラップ等の適宜な形式のフラップに適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１        主翼
１Ａ      後縁
１Ｂ      翼端
２        母翼
２Ａ      後縁
３        フラップ
３Ａ      前縁
３Ｂ      後縁
４        胴体
５        傾斜部
５INB     傾斜部
５OTB     傾斜部
５Ｖ      渦
５ＶINB   渦
５ＶOTB   渦
６        フラップ
７        突出部
７Ａ      前端
８        フラップ本体
１５      傾斜部
１５Ｖ    渦
２１      収納部
２１Ａ    内壁
２１Ｂ    壁
３１      アウトボードフラップ
３２      インボードフラップ
４０      翼端
４０INB   端部
４０OTB   端部
４０Ｖ    翼端渦
４０ＶINB  翼端渦
４０ＶOTB  翼端渦
４１Ｖ    上側翼端渦
４２Ｖ    下側翼端渦
４３Ｖ    渦
５１      前端
５２      後端
５３      台座
５４      突起
６１      ラウンド部
７１      端部
８０      エンドリブ
８１      端面
８２      角部
８５      設置部
８７      ファスナ
１０２    下面
１５１    前端
１５２    後端
３０１    上面
３０１Ａ  側端縁
３０２    下面
３０２Ａ  側端縁
５３１，５３２      孔
８５１，８５２      ファスナ挿入部
ＣＬ      コード長
Ｄ１      機軸方向
Ｄ２      スパン方向
Ｄ３      コード方向
Ｆ        気流
Ｆ１      気流
Ｆ２      進路
Ｌ１      直線
Ｌ２      湾曲線
Ｒ        領域
Ｓ１      隙間
Ｓ２      間隙
Ｓ３      スペース
ＶＬ      仮想線
θ        傾斜角度
【図１】
0006569303.tif 000002
【図２】
0006569303.tif 000003
【図３】
0006569303.tif 000004
【図４】
0006569303.tif 000005
【図５】
0006569303.tif 000006
【図６】
0006569303.tif 000007
【図７】
0006569303.tif 000008
【図８】
0006569303.tif 000009
【図９】
0006569303.tif 000010
【図１０】
0006569303.tif 000011
【図１１】
0006569303.tif 000012
【図１２】
0006569303.tif 000013
【図１３】
0006569303.tif 000014
【図１４】
0006569303.tif 000015
【図１５】
0006569303.tif 000016
【図１６】
0006569303.tif 000017
【図１７】
0006569303.tif 000018