(57)【要約】【課題】翼の先端部で発生し易い流体の剥離による渦およびトレーリングボルテックスなどの流体の渦の発生を抑え、良好な特性を有する翼を提供する。【解決手段】上面（１）と下面（２）を持つ翼本体（３）の端部（５）に、胴体と側面（１２）と案内面（１３）、および流線形で所定の直径の外表面を持つ整流子（１５）を形成させて頑丈な翼（１６）を構成し、整流子（１５）の前端の近傍を流れる流体の一部を側面（１２）と案内面（１３）によって、それぞれ翼本体（３）の下面（２）および上面（１）の方に導く様にして、翼（１６）の先端部の近傍の流体が交差したり、衝突したりすること無く、翼（１６）の表面に寄り沿って円滑に流れ、流体の渦の発生を抑えて、翼（１６）の揚力の引き上げ、抗力の低減などを進めることを特徴とする。【選択図】図１
2009292451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揚力を発生する上面と該上面の反対側に位置する下面を有し、長手方向に伸長する翼本体の端部に樽形状の胴部を設け、該上面に連なる該胴部の表面の形状を該上面の形状に合わせる様にし、該胴部の前側に略円錐形状の頭部と該胴部の後側に略円錐形状の尾部を設け、該頭部と該胴部と該尾部それぞれの中心部を通り、該端部の周囲の流体に対して、該端部が相対的に移動する方向（相対流の方向）に沿う中心線を有し、該頭部と該胴部と該尾部からなる胴体を該端部に形成させる、
さらに該中心線を含み該長手方向に沿って拡がる中央面の近くで、該胴体の拡張面を該下面に向かって伸長させて該下面に連結し、さらに該頭部に沿う該上面の展延面に交差させて、該胴体に側面と案内面を形成させ、該胴体と該側面と該案内面、および流線形状の外表面を有する整流子を該翼本体の該端部に形成させ、該整流子の該外表面の最大直径を、該翼本体の前縁と該中心線から最も離れた位置にある該上面の頂点との該中心線からの距離差の３〜４倍程度にした該整流子および該翼本体によって構成される翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は飛行機、船舶、流体機械などの流体装置における主翼、水中翼、回転翼などに利用される翼に関する。
【背景技術】
【０００２】  翼の先端部を流れる流体の挙動が翼の特性に大きな影響を及ぼすために多様な対策が講じられており、本発明に係る公知技術として、次の特許文献１および特許文献２および非特許文献を挙げることが出来る。【０００３】
【特許文献１】  特開２００４−１８３５４４号公報
【特許文献２】  特開２００８−０４９９９８号公報
【非特許文献】  「航空宇宙工学便覧（増補版）」（第Ａ１０頁〜第Ａ１１頁）社団法人日本航空宇宙学会編、丸善株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述の様に、従来の翼の先端部では流体の剥離による渦、トレーリングボルテックスなどの流体の渦が発生し易く、この渦が翼の上面近傍において過大になると翼の揚力の低下、抗力や振動および騒音などの増大が顕著になり、翼を有する流体装置の性能や寿命および安全性を損なう様になるので、こうした翼の取り扱いは煩雑なものになっている。本発明は、かかる現況に対処するためになされたもので、翼の先端部の近傍の流体が円滑に流れる様にして流体の渦の発生を抑え、特性の良い翼を提供するものである。
【課題を解決する手段】
【０００５】  本発明においては、揚力を発生する上面と下面を持つ翼本体の端部で、翼本体の上面の延長面を下面に向かって折り曲げる様にして樽形状の胴部を作り、上面に連なる胴部の表面の形状を上面の形状に合わせ、さらに胴部の前側に略円錐形状の頭部を、また胴部の後側に尾部を設け、頭部と胴部と尾部からなり、それぞれの中心部を通り、翼本体の端部が周囲の流体に対して相対的に移動する方向（相対流の方向）に沿う中心線を持つ胴体を形成させる、
【０００６】  次いで中心線を含み、本体の長手方向に沿って拡がる中央面の付近で胴体の拡張面を下面に向けて伸長させて下面に連結し、さらに頭部に沿う上面の展延面に交差させ、頭部に近い胴体に、側面と案内面を設け、胴体と側面と案内面、および流線形状で所定の直径の外表面を持つ整流子を形成して丈夫な翼を構成させ、整流子の前端の近傍を流れる流体の一部を側面に沿わせて下面の方に、また案内面に沿わせて上面の方に導く様にして、翼の先端部の表面に流体が寄り沿い、円滑に流れるようになっている。
【発明の効果】
【０００７】  上述の様に、本発明による翼の先端部には、胴体と側面と案内面および流線形状で所定直径の外表面を持つ整流子が設けられ、丈夫な翼が構成されているので、流体は翼の先端部の表面に寄り沿う様に流れ、各々の流体は、交差したり、衝突したり、回転したりすること無く、円滑に流れるので、翼の先端部において、流体の渦の発生が少なく、翼の揚力の引き上げ、誘導抗力の低減を行うことが出来、振動や騒音の発生が少なく、揚抗比が高いなどの良い特性を持つ翼が得られ、この翼を利用した流体装置は高性能で取り扱いも容易であり、永い寿命を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１〜図４は本発明の実施の形態に係り、図１は実施例を前方より見た正面図で翼の先端部を示す、図２は本発明の実施例の平面図で、翼の先端部の裏側における翼本体と整流子の形状を示す、図３はＸ−Ｘ線断面図で３°程度の迎角を持つ翼の先端部の近傍における流体の移動状態を示す、図４は図１と同様な正面図で翼の先端部の正面の近傍における流体の移動状態を示す。
図５、図６は本発明の実施例に似た形状を持ち、特殊な小形高速飛行機、大型観測用飛行機などに利用され、翼の先端部に燃料タンクなどを有している従来の翼の正面図で、翼の先端部の近傍における流体の移動状態を示す。【０００９】  図１、図２に示すように、近傍を流れる流体の圧力が、多くの場合低くなる上面１とこの圧力がより高くなる下面２によって揚力を得る翼本体３は長手方向４に伸長しており、翼本体３の端部５で上面１の延長面を下面２に向かって折り曲げ、上面１に連なる胴部６の表面の形状を上面１の形状に合わせる様にして作られる樽形状の胴部６の前側に略円錐形状の頭部７と、胴部６の後側に略円錐形状の尾部８を設け、胴部６と頭部７と尾部８からなり、それぞれの中心部を通り、端部５が周囲の流体に対して相対的に移動する方向（相対流の方向）に沿う中心線９を持つ胴体１０を端部５に形成させる、【００１０】  次いで、中心線９を含み、長手方向４に沿って拡がる中央面１１の付近で、胴体１０の拡張面を下面２の方に伸長させて下面２に連結し、さらに頭部７に沿う翼本体３の上面１の展延面に交差させ、頭部７に近い胴体１０に、側面１２と案内面１３を作り、胴体１０と側面１２と案内面１３、および流線形状に近い外表面１４を持つ整流子１５を形成させ、薄肉な部分を有する従来の翼と異なり、発振源また共振構造を持つことが無い頑丈な構造を有する翼１６を構成する。
特に翼１６を回転翼として利用する際には、端部５の回転移動方向に合わせ、中心線９を曲げて翼１６を製作することもある。【００１１】  図３、図４に示す様に、整流子１５の前端１７および翼本体３の近傍の流体は流線１８、１９の様に、また翼本体３の周辺および整流子１５の外表面１４を流線１８、２０、２１、２２の様に放射線状に、また平行に流れ、それぞれの流体は交差したり、衝突したり、回転したりすること無く円滑に流れ、流体の渦が発生しない様になっている。【００１２】  整流子１５の長手方向２３で、整流子１５の外表面１４が最大直径Ｄになる位置と同じ位置に中心線９から最も離れた翼本体３の上面１の頂点２４があって、外表面１４の最大直径Ｄを、翼本体３の前縁２５と上面１の頂点２４との中心線９からの距離差Ｈの４倍程度にすると、翼本体３の上面１の頂点２４の近傍を流れる流体の速度Ｖ１と、外表面１４が最大直径Ｄになる位置の外表面１４の近傍を流れる流体の速度Ｖ２とが合う様になる、同様に、外表面１４が最大直径Ｄになる位置から翼本体３の後縁２６までの整流子１５の後半部における長手方向２３の各位置でも、中心線９に直交する断面において上面１と外表面１４それぞれの近傍を流れる流体の速度は略同じものとなる、【００１３】  また流線２０，２１で示す流体の流れは、それぞれ側面１２、案内面１３に沿って、下面２、上面１の方に導かれる様になっていて、部分的に速度斑を発生するが、外表面１４の直径が整流子１５の後端２７に向かって増大する整流子１５の前半部において、隣接する流線１８，２２で示す流れにより減速されて、速度斑は縮小され、翼１６の特性への影響は少なく、翼本体３の上面１および下面２、さらに整流子１５の外表面１４の各々の表面即ち翼１６の先端部の全表面を流体が円滑に流れる様になっており、従来の翼の先端部の流体の流動状況とは、かなり様相を異にするものとなっている。従来のウィンッグレット、翼端板などの装着物を有する翼において、この装着物の外形寸法はかなり大きく、この装着物の外周を廻って流体が流れる様になるために翼の周囲の流体の移動範囲は広く、この装着物の外周では流体の渦が残留し易い、さらにこの装着物の長大化は翼の耐振動特性を減少させるなどの不具合がある。
本発明の実施例では、翼１６の先端部の周囲の流体が翼１６の表面に寄り沿う様になっており、翼１６の周囲の流体移動範囲は小さく、流体の渦の発生を効果的に抑えることが出来る。
回転翼を製作する際などで、特に抗力の大きさの制限がある場合、外表面１４の最大直径Ｄを小さくし、Ｄ／Ｈを３程度にすることもある。
下面２が翼弦線より離れる方向に大きく湾曲し、下面２が中央面１１の近くに突出する翼型を利用している翼本体３では、胴体１０の表面を下面２に連結するようにしている。【００１４】  整流子１５の主要な形状は翼本体３の翼型（翼本体の断面形状）によって決定され、前縁２５の曲率半径、下面２と側面１２との連結部の曲率半径、頭部７の形状などは利用する流体の特性、流体装置の仕様に合わせて変えられる。【００１５】  図５、図６において単純な形状の燃料タンク２８、２９を有する従来の翼３０、３１の場合、流線３２，３３，３４，３５で示す翼３０，３１の近くを流れる流体の流れは翼３０，３１の上面の近傍において、それぞれ交差したり、衝突したりするために、多様な渦を発生し、翼３０，３１の特性を低下させている。
【実施例】
【００１６】  滑空模型用機体［全幅：１３００ｍｍ、全長：９００ｍｍ、主翼：矩形翼（翼型：クラークＹ、迎角：３°、アスペクト比：８）］による評価試験において、揚抗比の増加率：１４（％）を得ている。
【産業上の利用可能性】
【００１７】  本発明による翼は剛性が高く、特性は安定しているので、運転状態の変動、振動、過負荷などに対して高い耐性を有し、離着陸が頻繁な作業用機体、遊具、滑空機、短距離用旅客機、水中翼船などにも利用出来、用途は多様である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による実施例の翼の先端部の外観の正面図
【図２】本発明による実施例の翼の先端部の下面図
【図３】図１のＸ−Ｘ線断面図
【図４】図１と同様な正面図
【図５】燃料タンクを有する翼の先端部の正面図
【図６】燃料タンクを有する翼の先端部の正面図
【符号の説明】
【００１９】  １  上面          １１  中央面      ２１  流線        ３１  翼
２  下面          １２  側面        ２２  流線        ３２  流線
３  翼本体        １３  案内面      ２３  長手方向    ３３  流線
４  長手方向      １４  外表面      ２４  頂点        ３４  流線
５  端部          １５  整流子      ２５  前縁        ３５  流線
６  胴部          １６  翼          ２６  後縁
７  頭部          １７  前端        ２７  後端
８  尾部          １８  流線        ２８  燃料タンク
９  中心線        １９  流線        ２９  燃料タンク
１０  胴体          ２０  流線        ３０  翼
【図１】
2009292451.tif 000003
【図２】
2009292451.tif 000004
【図３】
2009292451.tif 000005
【図４】
2009292451.tif 000006
【図５】
2009292451.tif 000007
【図６】
2009292451.tif 000008