DE102009007325A1 - Negative device on the front edge of wing surfaces of a missile with a hull/fuselage or a hull-like body includes a free-flow/wind direction parallel to a hull/fuselage with the converse to the flight direction of a missile/aircraft - Google Patents
Negative device on the front edge of wing surfaces of a missile with a hull/fuselage or a hull-like body includes a free-flow/wind direction parallel to a hull/fuselage with the converse to the flight direction of a missile/aircraft Download PDFInfo
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Abstract
Description
Einführung, Stand der TechnikIntroduction, State of the art
Die Grenzschicht und deren Aufbau und Verteilung über der Oberfläche eines Flugkörpers haben eine wesentliche Bedeutung im zivilen und militärischen Flugzeug-, Fluglenkkörper- und Raketenbau. Auch der Bau von Windturbinen und anderen Turbomaschinen ist davon betroffen.The Boundary layer and its structure and distribution over the surface of a missile have a significant importance in civil and military Aircraft, flight control body and rocket construction. Also the construction of wind turbines and other turbomachinery is affected.
An Flugkörpern mit einem Rumpf und mehreren gepfeilten Tragflächen (Flügel oder Leitwerke) wird die Grenzschichtströmung an den Tragflächen von der Grenzschichtströmung am Rumpf beeinflusst. Die Grenzschichtströmung am Rumpf erreicht in der Regel bis zur Tragflächenwurzel einen stark turbulenten Charakter, deshalb spricht man von einer „Kontaminierung” der Strömung an der Tragfläche durch den Rumpf.At missiles with a fuselage and several swept wings (wings or tail) becomes the Boundary layer flow on the wings of the boundary layer flow influenced on the hull. The boundary layer flow reaches the hull in the Usually up to the wing root a highly turbulent character, therefore one speaks of a "contamination" of the flow through the wing the hull.
Alle Hersteller im Flugzeug- und Raketenbau sind bemüht, eine Lösung für die Vermeidung oder Beseitigung der Kontamination der Tragflügel-Grenzschicht durch die turbulente Rumpfgrenzschicht zu finden. Solche Lösungen können „aktiv” oder „passiv” sein. Die aktiven Lösungen benutzen zusätzliche Energiequellen, z. B. für die Absaugung der kontaminierten Grenzschicht oder zweigen von den vorhandenen Energiequellen des Flugkörpers Energie ab. Einige passive Lösungen versuchen, die Grenzschichtströmung über Transitionssteuerung mittels Kleinwirbelerzeugung durch künstliche Rauhigkeit für bestimmte Druckgradienten zu laminarisieren.All Aircraft and rocket manufacturers are striving to find a solution for avoidance or elimination the contamination of the wing boundary layer through the turbulent hull boundary layer to find. Such solutions can be "active" or "passive". The active solutions use additional Energy sources, eg. For example the extraction of the contaminated boundary layer or branches of the energy available to the missile. Some passive solutions try the boundary layer flow via transition control by means of small vortex generation by artificial roughness for certain Laminate pressure gradient.
Bekannt ist die Verwendung von Grenzschichtzäunen an den Tragflächen (z. B. Fiat G91 oder Suchoi SU22), die „Gaster bump) von M. Gaster (1965) sowie Umlenk- und Trennvorrichtungen nach Krier (2006, 2007, 2008). Die Lösung von Gaster stellt eine Art Beule „bump” dar, die mehr als „Staudamm” für die kontaminierte Grenzschicht fungiert. Im Gegensatz dazu präsentiert die Lösung gemäß Patent Nr. 10 2006 054 428 eine verlustarme Umlenkvorrichtung (strömungsoptimierte Lösung). Diese besteht aus einem stromlinienartig geformten Körper, der auf der Vorderkante der Tragfläche montiert werden kann und somit insbesondere für die „Dekontaminierung” vorhandener Flugkörper geeignet ist. Diese Lösung und die Gaster Lösung werden als „positive” Vorrichtungen gesehen, weil der Vorrichtungskörper in die Strömung vor der Tragfläche hineinragt. Dies erfordert die Realisierung eines sanften Übergangs vom Plateau der Vorrichtung (Ursprung der neuen laminaren Grenzschicht) über die Hinterflanken bis zur Tragflächenvorderkante hinter der Vorrichtung, was eine technologische Herausforderung ist. Für Flugkörper, die sich noch in der Entwurfphase befinden und somit noch alle Optionen und Möglichkeiten offen haben, kann man die Trennvorrichtung (Krier 2008) als mögliche Lösung an der Flügelwurzel verwenden. Wenn aber eine Lösung an der Flügelwurzel für einen Flugkörper in der Designphase nicht möglich ist, wäre eine „negative” Lösung – eine aus der Vorderkante herausgearbeitete Vorrichtung – von Vorteil.Known is the use of boundary layer fences on the wings (z. Fiat G91 or Suchoi SU22), the "Gaster bump" by M. Gaster (1965) as well as deflecting and separating devices according to Krier (2006, 2007, 2008). The solution by Gaster represents a kind of bump "bump" that is more than "dam" for the contaminated Boundary layer acts. In contrast, the solution presents according to patent No. 10 2006 054 428 a low-loss deflection device (flow-optimized Solution). This consists of a streamlined shaped body, the on the leading edge of the wing can be mounted and thus in particular for the "decontamination" existing missile suitable is. This solution and the Gaster solution be considered "positive" devices seen because of the device body into the flow in front of the wing protrudes. This requires the realization of a smooth transition from the plateau of the device (origin of the new laminar boundary layer) over the Trailing edges to the wing leading edge behind the device, which is a technological challenge. For missiles that are still in the design phase and therefore still have all the options and possibilities open, one can use the separation device (Krier 2008) as a possible solution use the wing root. But if a solution at the wing root for one missile not possible in the design phase is, would be a "negative" solution - one from the Front edge machined device - an advantage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine negative passive Vorrichtung zu konzipieren, die in der Lage ist, die kontaminierte Grenzschicht an der Vorderkante aufzuteilen und auf die Ober- und Unterseite der Tragfläche verlustarm umzuleiten.Of the Invention is based on the object, a negative passive device to design, which is capable of the contaminated boundary layer split at the front edge and on the top and bottom the wing Redirect loss.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfüllt.The solution This object is achieved with the characterizing features of claim 1 Fulfills.
Beschreibungdescription
Die Vorderkante der Tragfläche bzw. des Tragflügels ist für die Generierung und für den Transport der Grenzschichtströmung maßgebend, da sich im normalen Fall die kontaminierte Grenzschicht des Rumpfes entlang dieser Vorderkante fortbewegt. Wird die turbulente (kontaminierte) Grenzschicht entlang der Vorderkante der Tragfläche umgeleitet, so entsteht danach an der Vorderkante eine neue laminare Grenzschicht, die durch die Fortbewegung in Spannweitenrichtung die gesamte Grenzschicht über die Tragfläche steuert.The Leading edge of the wing or the wing is for the generation and for the transport of the boundary layer flow prevailing, as in the normal Fall the contaminated boundary layer of the fuselage along this leading edge moves. Will the turbulent (contaminated) boundary layer along the leading edge of the wing Diverted, then arises at the leading edge of a new laminar Boundary layer caused by locomotion in the spanwise direction the entire boundary layer over the wing controls.
Die Lösung gemäß Patentanspruch 1 besteht in einer negativen Vorrichtung an der Vorderkante der Tragfläche. Diese kann man sich einfach vorstellen, in dem man einen Block aus der Tragflächenvorderkante abtrennt, daraus gemäß der Zeichnung Material herausfräst oder -brennt und wieder in die gleiche Stelle hineinsetzt.The solution according to claim 1 consists in a negative device on the front edge of Wing. These can be easily imagined by taking a block out the leading edge of the wing disconnects, from it according to the drawing Milled out material or -brennt and reinksetzt in the same place.
Die turbulente Grenzschicht entlang der Vorderkante wird durch eine speziell geformte Zuleitfläche verlustarm in Richtung Inneres der Tragfläche geleitet, durch eine Teilungskante geteilt und über die Ober- und Unterseite der Vorrichtung in Strömungsrichtung weitergeleitet. Der Startpunkt für eine neue, nicht kontaminierte Grenzschicht entsteht auf der Vorderkante, unmittelbar nach der Teilungskante. Die Teilung und die Weiterleitung haben so zu erfolgen, dass stromauf und stromab von der Vorrichtung eine möglichst geringe Störung auftritt. Numerische Untersuchungen der Lösung gemäß Patentanspruch 1 zeigen, dass die Anwesenheit dieser Vorrichtung praktisch keine Erhöhung des Widerstandes zur Folge hat.The turbulent boundary layer along the leading edge is replaced by a specially shaped feed surface low loss directed towards the interior of the wing, through a dividing edge shared and over the top and bottom of the device forwarded in the flow direction. The starting point for a new, uncontaminated boundary layer is created on the leading edge, immediately after the dividing edge. The division and the forwarding have to be done so that upstream and downstream of the device one possible minor disturbance occurs. Numerical investigations of the solution according to claim 1 show that the presence of this device virtually no increase in the Resistance has.
Die Vorrichtung besteht entweder:
- – aus einem speziell geformten Körper in einem Ausschnitt der Vorderkante eingesetzt,
- – oder aus der speziell geformten Vorderkante, der/die mittels verschiedener Kanten und Flächen zwei Funktionen gleichzeitig erfüllt:
- – die verlustarme Zuleitung, Teilung, Lenkung und Weiterleitung der entlang der Vorderkante kommenden, turbulenten Grenzschicht über die Ober- und Unterseite der Vorrichtung,
- – die Erzeugung einer neuen, nicht kontaminierten Grenzschicht auf der Vorderkante unmittelbar nach der Vorrichtung, die verlustfrei entlang der Vorderkante in Spannweitenrichtung weitergeleitet wird.
- - Inserted from a specially shaped body in a section of the front edge,
- - or from the specially shaped front edge, the / by means of various edges and surfaces fulfilled two functions simultaneously:
- The low-loss supply line, division, steering and forwarding of the turbulent boundary layer along the leading edge via the top and bottom of the device,
- - The generation of a new, uncontaminated boundary layer on the leading edge immediately after the device, which is forwarded lossless along the leading edge in the spanwise direction.
Außerdem hat diese Vorrichtung folgende Eigenschaften:
- a) die Funktionsweise ist passiv, d. h. sie arbeitet ohne Energiezufuhr
- b) sie ist praktisch für alle Arten von Tragflächen (Flügel, Leitwerke) eines Flugkörpers in Unter-, Trans- oder Überschallströmung, die vom Rumpf kontaminiert werden, anwendbar
- c) sie führt zu geringerem spezifischen Kraftstoffverbrauch, geringerer Lärmentwicklung und geringerer Schadstoffemission.
- a) the operation is passive, ie it works without energy
- b) it is practically applicable to all types of wings (tail, tail) of a missile in sub, trans or supersonic flow, which are contaminated by the fuselage
- c) it leads to lower specific fuel consumption, less noise and lower pollutant emissions.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen
-
1 -
2 -
3 -
4 -
5
-
1 -
2 -
3 -
4 -
5
Die Ausführungsbeispiele sind für ein Windkanalmodell vorgesehen.The embodiments are for a wind tunnel model provided.
Gemäß der Bezugszeichenliste
am Ende dieser Beschreibung sind mit verschiedenen Zahlen die wichtigsten
Bereiche der Vorrichtung in der
Die
Prinzipskizze in
- A) Sie hat eine speziell geformte Zuleitfläche (
7 ), die eine S-Form (2 und3 ) oder eine halbe S-Form (4 und5 ), je nach Form der Leitlinie, haben kann. Diese geht in zwei Übergansflächen zur Tragfläche über. - B) Sie hat eine Teilungskante (
5 ) mit einer spitz zulaufenden oder abgerundeten Nase, die ungefähr senkrecht zur Vorderkante (4 ) liegt, um verlustarm die gesamte ankommende turbulente Grenzschicht zu teilen. - C) Sie hat zwei Umlenk- und Führungsflächen (
6 ), die in Stromlinienrichtung zu der Ober- und auf der Unterseite der Tragfläche verlaufen und die geteilte turbulente Grenzschicht (11 ) in Windrichtung über die Tragfläche leiten.
- A) It has a specially shaped feed surface (
7 ), which have an S-shape (2 and3 ) or half an S-shape (4 and5 ), depending on the form of the guideline. This transitions to the wing in two transition areas. - B) It has a dividing edge (
5 ) with a pointed or rounded nose, which is approximately perpendicular to the leading edge (4 ) to share the entire incoming turbulent boundary layer with little loss. - C) It has two deflecting and guiding surfaces (
6 ), which run in the direction of the streamline to the top and on the underside of the wing and the divided turbulent boundary layer (11 ) in the wind direction over the wing.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Lösung
ist als Zeichnung in
Die
Teilungskante – mit
Nr.
Werkstoffe:materials:
Die negative Vorrichtung kann aus ähnlichen Werkstoffen wie die Vorderkante der Tragfläche (Aluminium-, Stahl-, Titanlegierungen oder Verbundstoffe) gefertigt werden.The negative device may be made of similar materials like the leading edge of the wing (Aluminum, steel, titanium alloys or composites) become.
Montage:Assembly:
Die negative Vorrichtung soll möglichst nah an den Rumpf, aber außerhalb dessen Grenzschicht, in einem dafür vorgesehenen Ausschnitt in der Vorderkante der Tragfläche fest montiert sein, um die maximalen Vorteile erreichen zu können. Es darf kein spürbarer Übergang (keine Stufe) zwischen der Tragfläche und der Vorrichtung entstehen.The negative device should as possible close to the hull, but outside its boundary layer, in a designated section in the leading edge of the wing be firmly mounted in order to achieve maximum benefits. It allowed no noticeable transition (no step) between the wing and the device arise.
- 11
- negative Umlenkvorrichtungnegative deflecting
- 22
- Tragflächewing
- 33
- Rumpfhull
- 4 4
- Vorderkante der Tragfläche oder Staulinieleading edge the wing or stagnant line
- 55
- Teilungskante der Vorrichtungdividing edge the device
- 66
- Seitenflanken (Umleitflanken)side flanks (Umleitflanken)
- 77
- Zuleitflächen oder VorleitflächenZuleitflächen or Vorleitflächen
- 88th
- Anströmungsrichtunginflow direction
- 99
- turbulente Rumpfgrenzschichtturbulent Fuselage boundary layer
- 1010
- kontaminierte Grenzschicht entlang der Vorderkantecontaminated Boundary layer along the front edge
- 1111
- umgeleitete kontaminierte Grenzschichtredirected contaminated boundary layer
- 1212
- Entstehung einer neuen laminaren Grenzschichtformation a new laminar boundary layer
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009007325A DE102009007325A1 (en) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | Negative device on the front edge of wing surfaces of a missile with a hull/fuselage or a hull-like body includes a free-flow/wind direction parallel to a hull/fuselage with the converse to the flight direction of a missile/aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102009007325A DE102009007325A1 (en) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | Negative device on the front edge of wing surfaces of a missile with a hull/fuselage or a hull-like body includes a free-flow/wind direction parallel to a hull/fuselage with the converse to the flight direction of a missile/aircraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009007325A1 true DE102009007325A1 (en) | 2010-08-19 |
Family
ID=42338507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009007325A Withdrawn DE102009007325A1 (en) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | Negative device on the front edge of wing surfaces of a missile with a hull/fuselage or a hull-like body includes a free-flow/wind direction parallel to a hull/fuselage with the converse to the flight direction of a missile/aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009007325A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2979974A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-03 | The Boeing Company | Submerged vortex generator |
-
2009
- 2009-02-03 DE DE102009007325A patent/DE102009007325A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2979974A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-03 | The Boeing Company | Submerged vortex generator |
US9340281B2 (en) | 2014-07-31 | 2016-05-17 | The Boeing Company | Submerged vortex generator |
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