DE69309666T2 - Supersonic aircraft and process - Google Patents

Supersonic aircraft and process

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Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überschallflugzeug und ein Verfahren zum Betreiben desselben, und mehr im besonderen eine solche Einrichtung und ein solches Verfahren, die eine Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung (und in einigen Fällen eine Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung) in bzw. an den Tragflächen des Flugzeugs enthalten.The present invention relates to a supersonic aircraft and a method of operating the same, and more particularly to such an apparatus and method incorporating suction boundary layer control (and in some cases laminar flow control) in the wings of the aircraft.

HintergrundtechnikBackground technology

Es gibt eine Anzahl von Aufgaben bzw. Problemen in der Ausbildung von Überschallflugzeugen, die Leistungsfähigkeitserfordernissen entsprechen und trotzdem bezüglich der Lärmerzeugung für die Gemeinschaft akzeptabel sind. Zum Erreichen von verbesserter Überschallreiseflugleistungsfähigkeit werden in einer bevorzugten Überschallflugzeugkonfiguration in hohem Grade gepfeilte (hochgepfeilte) (Unterschall-)Vorderkantentragflächen angewandt. Jedoch erzeugt diese Ausbildung spezielle Probleme bezüglich der Hochauftriebsbedingungen, die typisch für Steigflug und Anflug sind, wo hohe Anstellwinkel erforderlich sind. Mehr im besonderen entwickeln diese hochgepfeilten Tragflächen zwei Vorderkantenwirbel, welche, obwohl sie den Auftrieb erhöhen, auch zu einer Erhöhung des Strömungswiderstands führen, was zu einem schlechten Auftriebs-zu-Strömungswiderstands-Verhältnis (L/D-Verhältnis) führt. Ein höheres (L/D)- Verhältnis wird erhalten, wenn eine vollständig anliegende Strömung über die Tragflächen vorhanden ist.There are a number of challenges in the design of supersonic aircraft which meet performance requirements and are still acceptable to the community in terms of noise generation. To achieve improved supersonic cruise performance, a preferred supersonic aircraft configuration employs highly swept (subsonic) leading edge wings. However, this design creates special problems in the high lift conditions typical of climb and approach where high angles of attack are required. More particularly, these highly swept wings develop two leading edge vortices which, although increasing lift, also increase drag, resulting in a poor lift-to-drag ratio (L/D ratio). A higher (L/D) ratio is obtained when there is fully attached flow over the wings.

In dem Überschall-Transportflugzeug Concorde hat die Tragfläche eine hochgepfeilte Vorderkante, aber es werden keine Vorderkanteneinrichtungen verwendet. Während des Starts und Steigflugs arbeitet die Konfiguration mit einem hohen Anstellwinkel, und die beiden starken Wirbel, die weggehend von der Vorderkante erzeugt werden, erzeugen genügend Auftrieb für den Start und Steigflug. Wegen des hohen Strömungswiderstands werden jedoch die Triebwerke bei einer relativ hohen Leistungseinstellung betrieben, so daß demgemäß Lärm beträchtlich über dem Maximalniveau erzeugt wird, das in der Nähe von den meisten aller Flughäfen gestattet ist. Infolgedessen gibt es sehr wenige Flughäfen, auf denen die Concorde betrieben werden kann. Signifikante Forschungsbemühungen sind auf die Verbesserung des L/D-Verhältnisses von Überschallflugzeugen während des Starts und Steigflugs gerichtet worden.In the Concorde supersonic transport aircraft, the wing has a highly swept leading edge, but no leading edge devices are used. During takeoff and During climb, the configuration operates at a high angle of attack and the two strong vortices generated away from the leading edge generate sufficient lift for takeoff and climb. However, because of the high drag, the engines are operated at a relatively high power setting and consequently generate noise considerably above the maximum level permitted near most airports. As a result, there are very few airports at which Concorde can operate. Significant research efforts have been directed towards improving the L/D ratio of supersonic aircraft during takeoff and climb.

Eine Methode des Standes der Technik, um eine gute Hochauftriebs-(L/D)-Leistungsfähigkeit zu erhalten, besteht darin, Vorderkanteneinrichtungen, wie Klappen oder Hilfsflügel, zu verwenden, um eine nahezu anliegende Strömung aufrechtzuerhalten. Jedoch ist diese Methode mechanisch kompliziert und kann noch zu einer Gelenk- bzw. Anlenklinientrennung führen. Weiter erfordert dieses zusätzliche Hardware, und außerdem die Systeme, um dieselbe zu betreiben, so daß auf diese Weise ein Nachteil sowohl hinsichtlich des Gewichts als auch der Kosten erzeugt wird. Darüber hinaus vermindert das Raumerfordernis für die Aufnahme der Vorderkanteneinrichtungen das verfügbare Kraftstoffvolumen in dem Vorderkantenbereich der Tragflächen.One prior art method to obtain good high-lift (L/D) performance is to use leading edge devices such as flaps or auxiliary wings to maintain near-attached flow. However, this method is mechanically complex and can still result in linkage separation. Furthermore, it requires additional hardware, and the systems to operate it, thus creating a penalty in both weight and cost. In addition, the space required to accommodate the leading edge devices reduces the available fuel volume in the leading edge area of the wings.

Ein Konzept, welches zum Erzeugen von erhöhtem Auftrieb bei Start und Anflug (wünschenswerterweise in Kombination mit Vorderkanten-Hilfsflügeln oder anderen Vorderkanteneinrichtungen) vorgeschlagen worden ist, ist es, Wirbelgeneratoren in der Form von Spitzenhindernissen bzw. -führungen zu benutzen, die sich an den weiter vorderen Innenbord-Vorderkantenteilen der beiden Tragflächen befinden. In diesem Falle werden diese Hindernisse bzw. Führungen während des Starts und des anfänglichen Steigflugs angehoben, um zwei starke Wirbel zu erzeugen, die über die oberen Innenbordoberflächen der beiden Tragflächen fegen, um erhöhten Auftrieb während des Starts und anfänglichen Steigflugs zu erzeugen. Der erzeugte Strömungswiderstand erfordert jedoch eine etwas höhere Leistungseinstellung für die Triebwerke (so daß demgemäß größerer Lärm erzeugt wird). Wenn der Steigflug fortgeht, werden diese Hindernisse bzw. Führungen in eine verstaute Position bewegt, um den Strömungswiderstand herabzusetzen, so daß das Triebwerk unter Herabsetzung des Lärms bei einer niedrigeren Leistungseinstellung arbeiten kann.One concept that has been proposed for generating increased lift during takeoff and approach (desirably in combination with leading edge auxiliary wings or other leading edge devices) is to use vortex generators in the form of tip obstructions or guides located on the more forward inboard leading edge portions of both wings. In this case, these obstructions or guides are raised during takeoff and initial climb to generate two strong vortices sweeping over the upper inboard surfaces of both wings to provide increased lift during takeoff and initial climb. However, the drag generated requires a slightly higher power setting for the engines (and thus greater noise is generated). As the climb continues, these obstacles or guides are moved to a stowed position to reduce drag, allowing the engine to operate at a lower power setting and reduce noise.

Der Gegenstand der Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung ist während einer Anzahl von Dekaden studiert worden, und ein Überblick über diese Studien ist in einer kürzlichen Veröffentlichung mit dem Titel "Fifty Years of Laminar Flow Flight Testing", verfaßt von R.D. Wagner, D.V. Maddaion und D.W. Bartlett, Veröffentlichung Nr. 881393 in dem NASA Langley Reserach Center gegeben worden. Es wird natürliche Laminarströmung (NLF) und auch Laminarströmungsteuerung bzw. -regelung (LFC), welche Sog an der Oberfläche benutzt, erörtert. Außerdem wird HLFC (Hybrid-Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung) erörtert, wovon gesagt wird, daß sie ein "... Strömungssteuerung- bzw. regelungskonzept ist, das LFC und NLF integriert und die zu beanstandenden Charakteristika von jedem vermeidet." Sog wird an einem vorwärtigen Ort angewandt, um die LFC zu erhalten, und unmittelbar hinter dem LFC-Abschnitt existiert natürliche laminare Strömung (NLF). Es sind Vorschläge gemacht worden, ein Saugsystem für ein Überschallflugzeug für die Reisefluglaminarströmungssteuerung bzw. -regelung einzubauen.The subject of laminar flow control has been studied for a number of decades, and a review of these studies is given in a recent publication entitled "Fifty Years of Laminar Flow Flight Testing" written by R.D. Wagner, D.V. Maddaion and D.W. Bartlett, publication number 881393 at the NASA Langley Research Center. Natural laminar flow (NLF) and also laminar flow control (LFC) using suction at the surface are discussed. Also discussed is HLFC (hybrid laminar flow control), which is said to be a "...flow control concept that integrates LFC and NLF and avoids the objectionable characteristics of each." Suction is applied at a forward location to maintain the LFC and natural laminar flow (NLF) exists immediately behind the LFC section. Proposals have been made to incorporate a suction system on a supersonic aircraft for cruise laminar flow control.

In einer Veröffentlichung mit dem Titel "Application of Boundary Layer Control to HSCT Low Speed Configuration", AIAA/AHS/ASEE Aircraft Design, Systems and Operation Conference, 17.-19. September 1990/ Dayton, Ohio (einer der Autoren dieser Abhandlung ist P.H. Parikh, der vorliegende Erfinder) wird die Eignung bzw. Ausführbarkeit der Benutzung von Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung (BLC) auf bzw. in einer Hochauftriebskonfiguration eines Zivilflugzeugs hoher Geschwindigkeit (HSCT) für Niedriggeschwindigkeitsleistungsfähigkeitsverbesserung erörtert. Dieses ist als in ein Überschallflugzeug eingebaut gezeigt, das eine Doppeldeltatragflächenkonfiguration hat, worin ein hochgepfeilter (Unterschall-)Vorwärts- Innenbordtragflächenteil und ein weniger gepfeilter (Überschall-) äußerer rückwärtiger Vorderkantentragflächenteil vorhanden ist. Vorderkantenklappen (speziell Wölbungs- bzw. Senkungsnasenklappen) sind auf bzw. in dem weniger gepfeilten Außenbordvorderkantentragflächenteil vorgesehen. Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugbereiche sind längs der Vorderkante der mehr gepfeilten Innenbordtragflächenteile vorgesehen, und Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugbereiche sind auf bzw. in den Außenbordtragflächenteilen in Bereichen hinter den Klappengelenklinien vorgesehen. Diese LFC-Bereiche sind vorgesehen, um den Strömungswiderstand während Überschallreiseflug herabzusetzen.In a paper entitled "Application of Boundary Layer Control to HSCT Low Speed Configuration", AIAA/AHS/ASEE Aircraft Design, Systems and Operation Conference, September 17-19, 1990/ Dayton, Ohio (one of the authors of this paper is PH Parikh, the present inventor), the suitability or feasibility of using boundary layer control (BLC) on or in a high-lift configuration of a high-speed civil aircraft is (HSCT) for low speed performance enhancement. This is shown as installed on a supersonic aircraft having a double delta wing configuration wherein there is a highly swept (subsonic) forward inboard wing section and a less swept (supersonic) outboard aft leading edge wing section. Leading edge flaps (specifically camber nose flaps) are provided on the less swept outboard leading edge wing section. Laminar flow control suction regions are provided along the leading edge of the more swept inboard wing sections, and laminar flow control suction regions are provided on the outboard wing sections in regions aft of the flap hinge lines. These LFC regions are provided to reduce drag during supersonic cruise.

Wie in Fig. 2 desselben Artikels veranschaulicht ist, wird Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsog an einem Ort unmittelbar hinter der Gelenklinie der Wölbungs- bzw. Senkungsnasenklappe angewandt, wobei dieses getan wird, um eine Trennung der Luft zu vermeiden, die nach aufwärts und rückwärts über die obere Oberfläche der Klappe strömt und dann in einer Kurve strömt, um über die obere Tragflächenoberfläche zu strömen. Demgemäß verwendet diese Konfiguration eine Vorderkantenklappen/BLC- Kombination, um die abgetrennte Strömung zu vermeiden (oder wenigstens zu vermindern), die andernfalls in gewissen Situationen hinter der Klappe auftreten würde.As illustrated in Fig. 2 of the same article, boundary layer control suction is applied at a location immediately abaft the hinge line of the camber nose flap, this being done to avoid separation of the air flowing up and back over the upper surface of the flap and then turning to flow over the upper wing surface. Accordingly, this configuration uses a leading edge flap/BLC combination to avoid (or at least reduce) the separated flow that would otherwise occur behind the flap in certain situations.

Abriß der ErfindungSummary of the invention

Das Überschallflugzeug der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Tragfläche, die einen in hohem Grade gepfeilten (hochgepfeilten) Unterschall-Vorderkantenteil hat, welcher so angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß er bei hohen Anstellwinkeln eine abgetrennte Strömung entwickelt, die sich zu einem Wirbel entwickelt, der sich über eine obere Oberfläche der Tragfläche bewegt.The supersonic aircraft of the present invention includes a wing having a highly swept subsonic leading edge portion arranged to develop a separated flow at high angles of attack which develops into a vortex, which moves over an upper surface of the wing.

Dieser Vorderkantenteil hat an bzw. in seiner äußeren Oberfläche ein Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel, das sich längs des Vorderkantenteils erstreckt. Es ist außerdem ein Saugmittel zum Einziehen von Außenluft durch das Saugstreifenmittel vorgesehen.This leading edge portion has on or in its outer surface a boundary layer control suction strip means extending along the leading edge portion. There is also provided a suction means for drawing in outside air through the suction strip means.

Das Saugmittel ist in einer Art und Weise angeordnet bzw. eingerichtet und auch das Saugstreifenmittel ist in einer Art und Weise positioniert, konfiguriert und angeordnet bzw. eingerichtet, daß der Betrieb des Saugmittels zum Einziehen der Außenluft durch das Saugstreifenmittel abgetrennte Luftströmung vermindert bzw. mildert, so daß die Entwicklung des Wirbels vermindert bzw. gemildert wird.The suction means is arranged or set up in a manner and the suction strip means is also positioned, configured and arranged or set up in a manner such that the operation of the suction means to draw in the outside air reduces or mitigates air flow separated by the suction strip means so that the development of the vortex is reduced or mitigated.

In der bevorzugten Form ist die äußere Oberfläche des Vorderkantenteils im wesentlichen fest bzw. fixiert. Weiter ist der bevorzugte Ort des Saugstreifenmittels benachbart einem Vorderkantenhöhepunktbereich der Tragfläche.In the preferred form, the outer surface of the leading edge portion is substantially fixed. Further, the preferred location of the suction strip means is adjacent a leading edge high point region of the airfoil.

In einer Ausführungsform hat die Tragfläche außerdem einen zweiten, weniger gepfeilten Überschall-Vorderkantenteil. Speziell hat das Flugzeug in dieser Ausführungsform eine Grundriß-Doppeldeltakonfiguration, worin der hochgepfeilte Unterschall-Vorderkantenteil an einem vorwärtigeren Innenbordort ist, und der weniger gepfeilte Überschall-Vorderkantenteil an einem rückwärtigeren Außenbordort ist. Außerdem hat in dieser speziellen Ausführungsform der weniger gepfeilte Überschall- Vorderkantenteil mechanisch betreibbare Hochauftriebseinrichtungsmittel, um wenigstens teilweise abgetrennte Strömung bei hohen Anstellwinkeln zu vermindern bzw. zu mildern.In one embodiment, the wing further has a second less swept supersonic leading edge portion. Specifically, in this embodiment, the aircraft has a planar double delta configuration wherein the highly swept subsonic leading edge portion is at a more forward inboard location and the less swept supersonic leading edge portion is at a more rearward outboard location. Additionally, in this particular embodiment, the less swept supersonic leading edge portion has mechanically operable high lift device means to at least partially mitigate separated flow at high angles of attack.

In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich der hochgepfeilte Vorderkantenteil im wesentlichen längs einer gesamten Vorderkante der Tragfläche in einer Grundrißpfeilkonfiguration.In another embodiment, the swept leading edge portion extends substantially along an entire Leading edge of the wing in a plan arrow configuration.

In einer noch anderen Ausführungsform ist zusätzlich ein Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel vorgesehen, das sich auf bzw. in einem Oberflächenbereich der Tragfläche befindet. Das Saugmittel ist so angeordnet bzw. eingerichtet, daß es Außenluft auch durch das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel einzieht. In einer speziellen Konfiguration befindet sich das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel benachbart zu und rückwärts von dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel.In yet another embodiment, a laminar flow control suction strip means is additionally provided, located on or in a surface region of the airfoil. The suction means is arranged to draw in outside air also through the laminar flow control suction strip means. In a particular configuration, the laminar flow control suction strip means is located adjacent to and rearward of the boundary layer control suction strip means.

Außerdem ist in dieser weiteren Ausführungsform das Saugmittel so angeordnet bzw. eingerichtet, daß es in einem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelmodus arbeitet, um genügend Außenluft durch das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel zum Vermindern bzw. Mildern der abgetrennten Strömung einzuziehen, und außerdem so, daß es in einem Laminarströmungssteuer- bzw. -regelmodus arbeitet und Außenluft durch sowohl das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel als auch durch das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel mit einer Strömungsrate zum Bewirken von Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung durch sowohl das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel als auch das Laminarströmungssteuerbzw. -regelsaugstreifenmittel einzieht.Furthermore, in this further embodiment, the suction means is arranged to operate in a boundary layer control mode to draw in sufficient outside air through the boundary layer control suction strip means to mitigate the separated flow, and also to operate in a laminar flow control mode and draw in outside air through both the boundary layer control suction strip means and the laminar flow control suction strip means at a flow rate to effect laminar flow control through both the boundary layer control suction strip means and the laminar flow control suction strip means.

Außerdem ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel benachbart dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel in einer solchen Art und Weise positioniert, daß Vereisungsschutzluft, die auswärts durch das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel geblasen wird, über wenigstens das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel zum Vereisungsschutz desselben bläst. Weiter weist das Saugmittel ein Mittel zum Einziehen von Außenluft durch das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel auf, und es gibt auch ein Vereisungsschutzmittel zum Abgeben von Vereisungsschutzluft an das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel. Außerdem befindet sich in einer speziellen Konfiguration ein zweites Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel rückwärts von dem Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel. Das Saugmittel umfaßt weiter ein Mittel zum Ziehen von Außenluft durch das zweite Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel.Furthermore, in a preferred embodiment, a perspiration anti-icing strip means is positioned adjacent to the boundary layer control suction strip means in such a manner that anti-icing air blown outwardly through the perspiration anti-icing strip means blows over at least the boundary layer control suction strip means for anti-icing thereof. Further, the suction means comprises a means for drawing in outside air through the perspiration anti-icing strip means, and there is also an anti-icing means for discharging of anti-icing air to the transpiration anti-icing strip means. Additionally, in a particular configuration, a second laminar flow control suction strip means is located rearwardly of the transpiration anti-icing strip means. The suction means further includes means for drawing outside air through the second laminar flow control suction strip means.

In der bevorzugten Ausbildung hat das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifenmittel eine Breitendimension in wenigstens einem Bereich des hochgepfeilten Unterschall-Vorderkantenteils, genommen längs einer Linie, die parallel zur Freistromströmung bezüglich des Flugzeugs ist, und diese Breitendimension ist nicht größer als etwa 5 % einer Sehnenlänge der genannten Tragfläche. Spezieller ist die Breitendimension zwischen etwa 1 % bis 5 % der Sehnenlänge, und noch spezieller ist sie in einer bevorzugten Form zwischen 1 % bis 2 % der Sehnenlänge.In the preferred embodiment, the boundary layer control strip means has a width dimension in at least a region of the highly swept subsonic leading edge portion taken along a line parallel to the freestream flow with respect to the aircraft, and this width dimension is no greater than about 5% of a chord length of said airfoil. More particularly, the width dimension is between about 1% to 5% of the chord length, and even more particularly, in a preferred form, it is between 1% to 2% of the chord length.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung bzw. Einrichtung des Flugzeugs so vorgesehen, wie oben beschrieben. Während Betriebsarten, in denen das Flugzeug in einem hohen Anstellwinkel ist, und wo es gewünscht wird, ein verbessertes Auftriebs-durch-Strömungswiderstands-Verhältnis zu erhalten, so daß es ermöglicht wird, die Triebwerke bei einer relativ niedrigen Leistungseinstellung zu betreiben (um das Erzeugen von Lärm zu vermindern), wird das Saugmittel zum Vermindern bzw. Mildern der abgetrennten Strömung längs der hochgepfeilten Vorderkante und zum Verbessern des Auftriebs- zu-Strömungswiderstand-Verhältnis betrieben.In the method of the present invention, the arrangement of the aircraft is as described above. During modes of operation where the aircraft is at a high angle of attack and where it is desired to obtain an improved lift to drag ratio so as to enable the engines to be operated at a relatively low power setting (to reduce the generation of noise), the aspirator is operated to mitigate the separated flow along the swept leading edge and to improve the lift to drag ratio.

Außerdem wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsart beim Abheben und anfänglichen Steigflug, wo die Erzeugung von Lärm weniger kritisch ist, das Flugzeug bei einem hohen Anstellwinkel betrieben, aber ohne das Saugmittel zu betreiben (oder höchstens das Saugmittel bei einem niedrigen Niveau zu betreiben), so daß ein Wirbel über die hochgepfeilte Vorderkante erzeugt wird. Dieser Wirbel erzeugt Auftrieb, aber er führt auch zu einem erhöhten Strömungswiderstand, welcher die höhere Triebwerkseinstellung erfordert. Wenn das Flugzeug durch den Steigflug fortfährt und eine Höhe erreicht, wo das Erzeugen von Lärm ein größeres Problem darstellt, dann wird das Saugmittel betrieben, um die Bildung des Wirbels zu vermindern bzw. mildern, so daß die Triebwerke fähig sind, bei einer niedrigeren Leistungseinstellung zu arbeiten, so daß sie relativ weniger Lärm erzeugen.Furthermore, in the method of the present invention, in a mode of operation during takeoff and initial climb where the generation of noise is less critical, the aircraft is operated at a high angle of attack but without operating the suction means (or at most operating the suction means at a low level) so that a vortex is generated across the swept leading edge. This vortex generates lift, but it also results in increased drag, which requires the higher engine setting. As the aircraft continues through the climb and reaches an altitude where noise generation is a greater problem, the aspirator is operated to reduce or mitigate the formation of the vortex so that the engines are able to operate at a lower power setting, thus generating relatively less noise.

In der Ausführungsform, in der ein Laminarströmungssteuerbzw. -regelsog angewandt wird, während Abheben und wenigstens anfänglichem Steigflug, wird das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugmittel nicht benutzt. Jedoch wird das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugmittel während Betriebsarten, in denen Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung von Vorteil ist (zum Beispiel speziell bei Überschall-Reiseflug und möglicherweise in anderen Betriebsarten) betrieben, um den Strömungswiderstand zu vermindern und die Leistungsfähigkeit zu verbessern.In the embodiment in which laminar flow control suction is applied, during takeoff and at least initial climb, the laminar flow control suction means is not used. However, the laminar flow control suction means is operated during modes of operation where laminar flow control is advantageous (for example, especially during supersonic cruise and possibly in other modes of operation) to reduce drag and improve performance.

Der Betrieb des Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittels ist derart, daß heiße Enteisungsluft nach auswärts durch das Vereisungsschutzstreifenmittel während einer Vereisungsschutzbetriebsart geblasen wird. Außerdem kann während einer Betriebsart, in der eine Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung gewünscht wird, das Saugmittel dazu benutzt werden, Luft durch das Vereisungsschutzstreifenmittel einzuziehen, um eine Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung zu bewirken.The operation of the transpiration anti-icing strip means is such that hot de-icing air is blown outwardly through the anti-icing strip means during an anti-icing mode of operation. In addition, during a mode of operation in which laminar flow control is desired, the suction means may be used to draw air through the anti-icing strip means to effect laminar flow control.

Andere Merkmale werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.Other features will become apparent from the following detailed description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Fig. 1 ist eine Aufsicht von oben auf ein Überschallflugzeug nach dem Stande der Technik, das eine vernünftig optimierte Gegenwartsgestaltung hat;Fig. 1 is a top view of a state-of-the-art supersonic aircraft having a reasonably optimized present design;

Fig. 2 ist eine Aufsicht von oben auf ein Überschallflugzeug, das ähnlich jenem der Fig. 1 ist, aber die Lehren der vorliegenden Erfindung enthält;Fig. 2 is a top plan view of a supersonic aircraft similar to that of Fig. 1 but incorporating the teachings of the present invention;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, ausgeführt senkrecht zu der Vorderkante in der Linie 3-3 der Fig. 2;Fig. 3 is a sectional view taken perpendicular to the front edge in line 3-3 of Fig. 2;

Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht des Flugzeugs der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 2 gezeigt ist;Fig. 4 is an isometric view of the aircraft of the first embodiment of the present invention shown in Fig. 2;

Fig. 5 ist eine Aufsicht von unten auf das Flugzeug der ersten Ausführungsform, das in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist;Fig. 5 is a bottom plan view of the aircraft of the first embodiment shown in Figs. 2 to 4;

Fig. 6 ist eine Aufsicht von oben auf eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Fig. 6 is a top plan view of a second embodiment of the present invention;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht der Vorderkante, gesehen längs der Linie 7-7 der Fig. 6;Fig. 7 is a sectional view of the leading edge taken along line 7-7 of Fig. 6;

Fig. 8 ist eine halbschematische Ansicht des Luftströmungssystems, das in der zweiten Ausführungsform verwendet wird;Fig. 8 is a semi-schematic view of the air flow system used in the second embodiment;

Fig. 8A ist eine schematische Ansicht von einem der Ventile des Systems der Fig. 8, die das Ventil in einer anderen bzw. unterschiedlichen Betriebsposition zeigt;Fig. 8A is a schematic view of one of the valves of the system of Fig. 8, showing the valve in a different operating position;

Fig. 8B ist eine Ansicht von einem anderen der Ventile des Systems der Fig. 8, das in einer anderen Betriebsposition gezeigt ist;Fig. 8B is a view of another of the valves of the system of Fig. 8 shown in a different operating position;

Fig. 9 ist eine Aufsicht von oben auf ein Überschallflugzeug des Standes der Technik, das eine Pfeiltragflächenkonfiguration hat; undFig. 9 is a top plan view of a prior art supersonic aircraft having a swept wing configuration; and

Fig. 10 ist eine Aufsicht von oben auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die bei einer Pfeiltragfläche verkörpert ist.Figure 10 is a top plan view of a third embodiment of the present invention embodied in an arrow wing.

Kurze Beschreibung der bevorzugten AusführungsformBrief description of the preferred embodiment

In Fig. 1 ist, um verschiedene Elemente des Standes der Technik zu veranschaulichen, in einer Aufsichtsansicht von oben ein vorgeschlagenes Überschall-Transportflugzeug gezeigt, das verschiedene Konzepte verkörpert, die in dem Stand der Technik für die Vorderkanten der Tragflächen vorgeschlagen worden sind. Dieses Flugzeug 10 umfaßt einen Rumpf 12 und eine rechte und linke Tragfläche 14. An dem hinteren Ende der Tragflächen 14 sind Hinterkantenklappen 16 vorhanden, und vier Triebwerke 18 sind auf der Unterseite der Tragfläche in der Nähe der Hinterkante auf entgegengesetzten Seiten des Rumpfs angebracht. Es ist eine Schwanzanordnung 20 vorhanden, welche die horizontale Schwanzoberfläche 22 und die vertikale Leitfläche 24 umfaßt.In Fig. 1, to illustrate various elements of the prior art, there is shown in a top plan view a proposed supersonic transport aircraft embodying various concepts proposed in the prior art for the leading edges of the wings. This aircraft 10 includes a fuselage 12 and right and left wings 14. Trailing edge flaps 16 are provided at the rear end of the wings 14 and four engines 18 are mounted on the underside of the wing near the trailing edge on opposite sides of the fuselage. There is a tail assembly 20 which includes the horizontal tail surface 22 and the vertical control surface 24.

Die Tragflächen 14 sind von der Doppeldeltakonfiguration, worin ein vorderer hochgepfeilter Tragflächenteil 26, der eine hochgepfeilte (Unterschall-)Vorderkante an einem Innenbordort hat, und außerdem ein Außenbordtragflächenteil 30, der eine mäßiger gepfeilte (Überschall-)Vorderkante 32 hat, vorhanden ist. In diesem speziellen Flugzeug 10 sind Vorderkanteneinrichtungen 34 längs der hinteren, weniger gepfeilten Vorderkantenteile 32 vorhanden, und diese Vorderkanteneinrichtungen können zum Beispiel Wölbungs- bzw. Senkungsnasen-Vorderkantenklappen sein. Die höher gepfeilte Innenbordvorderkante 28 hat über den rückwärtigen Teil derselben Vorderkantenhilfs- bzw. -vorflügel 36. Vorwärts von den Vorderkantenhilfs- bzw. -vorflügeln 36 sind Spitzenhindernisse bzw. -führungen 38 vorgesehen (diese sind vorher in dem Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" beschrieben worden).The wings 14 are of the double delta configuration, wherein there is a forward swept wing section 26 having a highly swept (subsonic) leading edge at an inboard location, and also an outboard wing section 30 having a more moderately swept (supersonic) leading edge 32. In this particular aircraft 10, leading edge devices 34 are provided along the rear, less swept leading edge sections 32, and these leading edge devices may be, for example, cambered leading edge flaps. The more highly swept inboard leading edge 28 has across the rear portion thereof leading edge slats 36. Forward of the leading edge slats 36 are provided tip guides 38 (these have been previously described in the "Background of the Invention" section).

In einer optimierten Ausbildung haben die hochgepfeilten Innenbord-Vorderkanten 28 eine gerundete Querschnittskonfiguration mit einem Minimalradius an der Vorderkante von zum Beispiel zwischen 1 und 2 Zoll in einer Schnittline, die parallel zu der freien Stromlinie ausgeführt ist. Eine solche hochgepfeilte Vorderkante wird als eine "Unterschall"-Vorderkante bezeichnet, da die Strömungskomponente, die senkrecht zu der Vorderkante genommen ist, beim Reiseflug im Unterschallbereich liegt. Andererseits sind die Vorderkanten 32 der beiden Außenbordtragflächenteile 30 Überschailvorderkanten (das bedeutet, daß die Strömungskomponente senkrecht zu der Vorderkante 32 beim Reiseflug im Überschallbereich liegt), und der Krümmungsradius an der Vorderkante 32 ist so klein wie möglich gemacht (d.h. ein sehr kleiner Bruchteil von einem Zoll). Während des Reiseflugs sind die Hindernisse bzw. Führungen 38 und die Vorderkanteneinrichtungen 36 und 34 alle vollständig eingefahren und in ihrer aerodynamisch sauberen Konfiguration.In an optimized design, the swept inboard leading edges 28 have a rounded cross-sectional configuration with a minimum radius at the leading edge of, for example, between 1 and 2 inches in a cutting line parallel to the free streamline. Such a swept leading edge is referred to as a "subsonic" leading edge because the flow component taken perpendicular to the leading edge is subsonic during cruise. On the other hand, the leading edges 32 of the two outboard wing sections 30 are supersonic leading edges (that is, the flow component taken perpendicular to the leading edge 32 is supersonic during cruise) and the radius of curvature at the leading edge 32 is made as small as possible (i.e., a very small fraction of an inch). During cruise flight, the obstacles or guides 38 and the leading edge devices 36 and 34 are all fully retracted and in their aerodynamically clean configuration.

Eine typische Betriebsweise während des Startens und Steigflugs dieses Flugzeugs 10 wäre wie folgt. Während des Startens sind die Vorderkantenhilfsflügel oder -klappen 34 und 36 für erhöhten Auftrieb vollständig eingefahren, und die Spitzenhindernisse bzw. -führungen 38 sind nach aufwärts verschwenkt, um zwei starke Wirbel zu erzeugen, die aufwärts über die obere Oberfläche der Innenbordteile der Tragflächen 14 fegen. Wie vorher hier erörtert, sind diese Wirbel in der Konfiguration mit hochgepfeiltem Tragflächengrundriß von genügender Stärke, so daß sie angemessenen Auftrieb für Start und Steigflug erzeugen. Jedoch (und auch wie vorher hier erörtert) erzeugen diese Luftwirbel einen relativ hohen Betrag an Strömungswiderstand. Demgemäß müssen die Triebwerke 18 auf eine relativ hohe Leistungseinstellung eingestellt werden, um das Flugzeug durch das Abheben und den anfänglichen Steigflug zu tragen. Kurz nach dem Abheben würden die Spitzenhindernisse bzw. -führungen 38 in ihre verstaute Position bewegt werden, und die Vorderkantenhilfsflügel 36 und -klappen 34 würden entfaltet, um das L/D-Verhältnis (Auftrieb/Strömungswiderstand-Verhältnis) der Steigflugkonfiguration zu verbessern. Der Übergang von der Abhebekonfiguration zur Steigflugkonfiguration würde durch den Zeitpunkt vollendet werden, in dem das Flugzeug 10 ein Höhe von angenähert 700 Fuß erreicht, an welcher Stelle die Lärmbelästigung für die Gemeinschaft ein akutes Problem wird.A typical mode of operation during takeoff and climb of this aircraft 10 would be as follows. During takeoff, the leading edge auxiliary wings or flaps 34 and 36 are fully retracted for increased lift and the tip baffles or guides 38 are swept upward to create two strong vortices that sweep upward over the upper surface of the inboard portions of the wings 14. As previously discussed herein, in the swept wing configuration, these vortices are of sufficient strength to produce adequate lift for takeoff and climb. However (and also as previously discussed herein), these vortices produce a relatively high amount of drag. Accordingly, the engines 18 must be set to a relatively high power setting to carry the aircraft through takeoff and initial climb. Shortly after takeoff, the tip guides 38 would be moved to their stowed position and the leading edge auxiliary wings 36 and flaps 34 would be deployed to increase the L/D (lift/drag) ratio of the climb configuration. The transition from the takeoff configuration to the climb configuration would be completed by the time the aircraft 10 reaches an altitude of approximately 700 feet, at which point noise pollution becomes an acute problem for the community.

Nachdem das Vorstehende als Hintergrundinformation vorgetragen worden ist, wird nun die Aufmerksamkeit auf eine Beschreibung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 gelenkt.Having presented the foregoing as background information, attention is now directed to a description of the first embodiment of the present invention with reference to Figs. 2 to 5.

Es sei auf Fig. 2 Bezug genommen (die, wie das Fig. 1 ist, eine Aufsicht von oben auf den Grundriß ist), woraus ersichtlich ist, daß die erste Ausführungsform 110 in gewissen Hinsichten ähnlich dem Flugzeug der Fig. 1 insofern ist, als das Flugzeug 110 dieser ersten Ausführungsform einen Rumpf 112, Doppeldeltatragflächen 114, Hinterkantenklappen 116, Triebwerke 118, und eine Schwanzanordnung 120 (diese Schwanzanordnung 120 umfaßt den horizontalen Schwanzabschnitt 122 und eine vertikale Leitfläche 124) umfaßt. Außerdem ist, wie in dem Flugzeug der Fig. 1 nach dem Stand der Technik, der hochgepfeilte (Unterschall-)Innenbordtragflächenabschnitt 126 vorhanden, der Vorderkanten 128 von einem größeren Krümmungsradius hat (zum Beispiel 1 bis 2 Zoll, gemessen längs einer Schnittlinie, die parallel zu der freien Stromlinie ist) , und außerdem sind die weniger gepfeilten (Überschall-)Außenbordtragflächenabschnitte 130 vorhanden, die weniger gepfeilte Vorderkanten 132 von viel kleinerem Krümmungsradius haben. In einer bevorzugten Form dieser ersten Ausführungsform, bei welcher das Flugzeug auf einen Reiseflug mit Mach 2,4 ausgelegt ist, ist der Pfeilungswinkel der hochgepfeilten Innenbordvorderkante 128 etwa 73º. Es ist jedoch ersichtlich, daß der Pfeilungswinkel dieser Unterschall-Vorderkante gemäß der Reiseflug-Machzahl und möglicherweise gemäß anderen Auslegungsfaktoren variieren kann.Referring to Fig. 2 (which, like Fig. 1, is a top plan view), it can be seen that the first embodiment 110 is in certain respects similar to the aircraft of Fig. 1 in that the aircraft 110 of this first embodiment includes a fuselage 112, double delta wings 114, trailing edge flaps 116, engines 118, and a tail assembly 120 (this tail assembly 120 includes the horizontal tail section 122 and a vertical control surface 124). In addition, as in the prior art aircraft of Figure 1, there is the highly swept (subsonic) inboard wing section 126 having leading edges 128 of a larger radius of curvature (e.g., 1 to 2 inches as measured along a section line parallel to the free streamline), and there are also the less swept (supersonic) outboard wing sections 130 having less swept leading edges 132 of much smaller radius of curvature. In a preferred form of this first embodiment, in which the aircraft is designed for Mach 2.4 cruise, the sweep angle of the highly swept inboard leading edge 128 is about 73°. However, it is apparent that the sweep angle of this subsonic leading edge may vary according to the cruise Mach number and possibly other design factors.

In dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind (oder können sein), wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Außenbordtragflächenabschnitte 130 in der Gesamtausbildung im wesentlichen die gleichen wie die Außenbordtragflächenteile 30 des Flugzeugs 10 der Fig. 1. Demgemäß sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, Vorderkantenhilfsflügel oder -klappen 134 vorhanden, welche Wölbungs- bzw. Senkungsnasenklappen oder irgendeine andere Vorderkanteneinrichtung sind (oder sein können), und diese weniger gepfeilte Vorderkante 32 ist ziemlich scharf. Jedoch unterscheidet sich das Flugzeug 110 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung signifikant von dem Flugzeug 10 der Fig. 1 mit Bezug auf die Ausbildung und den Betrieb der Innenbordtragflächenabschnitte 126.In this first embodiment of the present invention, as shown in Fig. 2, the outboard wing sections 130 are (or may be) substantially the same in overall configuration as the outboard wing members 30 of the aircraft 10 of Fig. 1. Accordingly, as shown in Fig. 2, auxiliary leading edge flaps 134 are present, which are (or may be) camber nose flaps or some other leading edge device, and this less swept leading edge 32 is quite sharp. However, the aircraft 110 of the first embodiment of the present invention differs significantly from the aircraft 10 of Fig. 1 with respect to the configuration and operation of the inboard wing sections 126.

In der ersten Ausführungsform der Fig. 2 sind die Vorderkantenteile 128 der Innenbordtragflächenabschnitte 126 ohne mechanische Hochauftriebseinrichtungen und umfassen demgemäß eine stationäre äußere Hautstruktur. Es ist ein Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsog durch eine perforierte Saugoberfläche längs eines schmalen Streifens 136 vorgesehen, der sich von dem vordersten Vorderkantenort 138 nach rückwärts zu einer Verbindungslinie 140 erstreckt, wo der Innenbordvorderkantenteil 128 auf den Außenbordvorderkantenteil 132 trifft. Es ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß sich die vordere längsweise Kante 142 des Grenschichtsaugstreifens 136 an (oder nahe benachbart) dem Grundriß-"Höhepunkt" des Flugzeugs 130 befindet. (Die Bezeichnung "Höhepunkt" bezieht sich auf die Umfangsrandlinie des Flugzeugs 110, gesehen in Aufsichtsansicht des Flugzeugs von oben.) Die rückwärtige längsweise Kante 144 des Saugstreifens 136 ist in einer kurzen Entfernung hinter der vorderen Linie 142 positioniert und befindet sich in einem vorderen Teil der oberen Tragflächenoberfläche 146.In the first embodiment of Figure 2, the leading edge portions 128 of the inboard wing sections 126 are devoid of mechanical high lift devices and accordingly comprise a stationary outer skin structure. Boundary layer control suction is provided by a perforated suction surface along a narrow strip 136 extending from the forward leading edge location 138 rearward to a junction line 140 where the inboard leading edge portion 128 meets the outboard leading edge portion 132. It can be seen from Figure 3 that the forward longitudinal edge 142 of the boundary layer suction strip 136 is at (or closely adjacent to) the planar "high point" of the aircraft 130. (The term "peak" refers to the circumferential edge line of the aircraft 110 as seen in a top view of the aircraft.) The rear longitudinal edge 144 of the suction strip 136 is positioned a short distance behind the forward line 142 and is located in a forward portion of the upper wing surface 146.

Das Mittel zum Anwenden des Sogs auf den Saugstreifen 136 ist etwas schematisch in Fig. 3 gezeigt, wo eine Pumpeinrichtung 147 zum Erzeugen des Sogs gezeigt ist, und eine Plenumkammer 148, die auf bzw. an der innenseitigen Oberfläche des Saugstreifens 136 positioniert ist, in welche die Außenluft gezogen wird. In der Beschreibung der zweiten Ausführungsform der Fig. 6 bis 8 wird das Saugsystem für die zweite Ausführungsform etwas vollständiger erörtert. Es ist ersichtlich, daß die angemessene Komponenten aus dieser zweiten Ausführungsform, wie eine Saugpumpe, Ventile und Kanäle (wie auch andere Komponenten, die in dem Stand der Technik bekannt sind) in dieser ersten Ausführungsform dazu verwendet werden können, den Sog durch diesen Streifen 136 zu erzeugen und den Betrieb desselben zu steuern bzw. regeln.The means for applying suction to the suction strip 136 is shown somewhat schematically in Fig. 3, where a pumping device 147 for generating the suction is shown, and a plenum chamber 148 which is arranged on or on the inside surface of the suction strip 136 into which the outside air is drawn. In the description of the second embodiment of Figs. 6-8, the suction system for the second embodiment will be discussed somewhat more fully. It will be appreciated that the appropriate components from this second embodiment, such as a suction pump, valves and ducts (as well as other components known in the art) can be used in this first embodiment to create the suction through this strip 136 and to control the operation thereof.

Um den Betrieb der ersten Ausführungsform, die in den Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, zu beschreiben, sei zunächst der Betrieb des Flugzeugs 110 während des Starts und des anfänglichen Steigflugs betrachtet. Wenn das Flugzeug 110 auf der Startbahn Geschwindigkeit gewinnt und sich in einen höheren Ansteliwinkel dreht, um das Abheben auszuführen und dann mit dem anfänglichen Steigflug fortfährt, befindet sich das Flugzeug 110 in einem relativ hohen Anstellwinkel (zum Beispiel typischerweise 10 bis 14 Grad). Bei diesem hohen Anstellwinkel folgt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die eine Aufsicht von unten ist, die Luftströmung längs der unteren Tragflächenoberfläche 149 benachbart jeder Vorderkante 128 einer Anlagerungslinie 150, die innenbords von der Vorderkante 128 ist. Die Strömung 152 außenbords von dieser Anlagerungslinie 150 strömt nach rückwärts und auswärts um die Vorderkante 128 herum und dann aufwärts. Die Strömung 154 innenbords von der Anlagerungslinie 150 fährt fort, längs der unteren Oberfläche 148 nach rückwärts zu strömen.To describe the operation of the first embodiment shown in Figures 2 through 5, consider first the operation of the aircraft 110 during takeoff and initial climb. As the aircraft 110 gains speed on the runway and turns to a higher angle of attack to effect takeoff and then proceeds with the initial climb, the aircraft 110 is at a relatively high angle of attack (e.g., typically 10 to 14 degrees). At this high angle of attack, as shown in Figure 5, which is a bottom plan view, the airflow along the lower wing surface 149 adjacent each leading edge 128 follows an attachment line 150 that is inboard of the leading edge 128. The flow 152 outboard of this abutment line 150 flows rearward and outward around the leading edge 128 and then upward. The flow 154 inboard of the abutment line 150 continues to flow rearward along the lower surface 148.

Die Strömung 152, die nach aufwärts und um die Vorderkante 128 strömt, hat die Tendenz sich zu abzutrennen und sich zu einem starken Wirbel zu entwickeln, der über die obere Oberfläche der Tragfläche 114 fegt. Jedoch wird, wenn genügend Sog durch den Streifen 136 angewandt wird, diese Strömungsabtrennung verhindert, und dieser Wirbel wird unterdrückt, so daß der Strömungswiderstand wesentlich vermindert wird.The flow 152 flowing upward and around the leading edge 128 has a tendency to separate and develop into a strong vortex which sweeps over the upper surface of the wing 114. However, if sufficient suction is applied by the strip 136, this flow separation is prevented and this vortex is suppressed so that the drag is significantly reduced.

Es ist an dieser Stelle hilfreich, wenigstens eine Unterscheidung bezüglich der Sauglaminarströmungssteuerung bzw. -regelung und der Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung, welche zum Verhindern oder Hemmen von abgetrennter Strömung und demgemäß zum Fördern von anliegender Strömung eingerichtet ist, zu machen. Der Saug- bzw. Sogkoeffizient für Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung ist typischerweise ziemlich klein, in der Größenordnung von 0,0005. Andererseits hat der Saug- bzw. Sogkoeffizient für die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung zum Verhindern von abgetrennter Strömung einen Saug- bzw. Sogkoeffizienten, welcher zum Beispiel 20- bis 40mal so groß wie der Sogkoeffizient für Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung sein könnte. Dieses wird hier später vollständiger in Verbindung mit der Beschreibung der zweiten Ausführungsform erörtert, wo beide, Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung (die richtiger als "Saug-Trennströmungs-Steuerung bzw. -Regelung" bezeichnet werden könnte) und Laminarströmungssaugsteuerung bzw. -regelung in Verbindung miteinander angewandt werden.It is helpful at this point to make at least a distinction between suction laminar flow control and suction boundary layer control, which is designed to prevent or inhibit separated flow and thus promote adjacent flow. The suction coefficient for laminar flow control is typically quite small, on the order of 0.0005. On the other hand, the suction coefficient for boundary layer control to prevent separated flow has a suction coefficient that could be, for example, 20 to 40 times as large as the suction coefficient for laminar flow control. This will be discussed more fully later here in connection with the description of the second embodiment where both suction boundary layer control (which might more properly be called "suction separation flow control") and laminar flow suction control are applied in conjunction with each other.

Der Sog durch die beiden Wirbelstreifen 136 wird wie folgt bewerkstelligt. Während des Startens und des Beginns des Steigflugs wird kein Sog durch die Streifen 136 angewandt (oder höchstens ein kleiner Betrag an Sog), so daß zwei starke Wirbel fähig sind, sich an den Innenbordteilen der Tragflächen 114 zu entwickeln und nach rückwärts über die oberen Tragflächenoberflächen zu laufen. Wie vorher angedeutet, erzeugen dieses beiden Wirbel in bzw. an einer hochgepfeilten Tragfläche einen wesentlichen Auftrieb, wobei der Nachteil der ist, daß wegen des entwickelten großen Betrags an Strömungswiderstand eine größere Leistung von den Triebwerken 118 gefordert wird. Jedoch wäre, wenn das Flugzeug 110 startet oder auf sehr niedriger Höhe ist, der durch den erhöhten Schub entwickelte größere Lärm auf akzeptablen Niveaus für die unmittelbare Flughafennähe. Wenn das Flugzeug fortfährt zu steigen, ist jedoch zu erwarten, daß es über Gebiete fliegt, wo der durch die höheren Triebwerksleistungseinstellungen erzeugte Lärm umgebungsmäßig zu beanstanden sein würde. Zu dieser Zeit würde die Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung aktiviert werden, um genügend Luft einzusaugen, die über die Vorderkanten 128 strömt, um die Wirkung der Wirbel zur wesentlichen Verminderung des Strömungswiderstands im wesentlichen auszuschalten (oder zu mildern). Gleichzeitig würde die Leistungseinstellung der Triebwerke 118 herabgesetzt, so daß weniger Lärm erzeugt werden würde. Trotzdem wäre das Flugzeug fähig, einen Anstellwinkel aufrechtzuerhalten, der genügt, um genug Auftrieb zu Fortsetzen des Steigflugs zu entwickeln.The suction by the two vortex strips 136 is accomplished as follows. During takeoff and the beginning of the climb, no suction is applied by the strips 136 (or at most a small amount of suction) so that two strong vortices are able to develop on the inboard portions of the wings 114 and pass rearward over the upper wing surfaces. As previously indicated, these two vortices in and on a highly swept wing generate substantial lift, the disadvantage being that greater power is required from the engines 118 because of the large amount of drag developed. However, when the aircraft 110 is taking off or at very low altitude, the increased noise developed by the increased thrust would be at acceptable levels for the immediate airport vicinity. As the aircraft continues to climb, however, it is to be expected that it will fly over areas where the higher engine power settings would be environmentally objectionable. At this time, suction boundary layer control would be activated to draw in enough air flowing over the leading edges 128 to substantially eliminate (or mitigate) the effect of the vortices to substantially reduce drag. At the same time, the power setting of the engines 118 would be reduced so that less noise would be generated. Nevertheless, the aircraft would be able to maintain an angle of attack sufficient to develop enough lift to continue the climb.

Es versteht sich natürlich, daß die Aktivierung des Sogs durch die Grenzschichtstreifen 136 programmiert werden könnte, um die Leistungsfähigkeit zu optimieren. Demgemäß mag während des Abhebens keine Anwendung von Sog durch die Streifen 136 vorhanden sein, und dieser könnte nach einem Programm erhöht werden, wenn sich das Flugzeug der Höhe annähert, wo der Lärm für die Gemeinschaft ein akutes Problem wird. Außerdem könnte, wenn das Flugzeug 110 mit dem Steigflug fortfährt und der Anstellwinkel etwas geringer wird, der Sog durch die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 136 weiter verringert oder sogar vollständig abgeschaltet werden. Im allgemeinen würde während des Unterschallsteigflugs die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelbetriebsweise fortgesetzt werden, bis das Flugzeug 110 von geographischen Gebieten entfernt ist, wo übermäßiger Lärm von dem Flugzeug zu beanstanden wäre.It will be understood, of course, that activation of the suction through the boundary layer strips 136 could be programmed to optimize performance. Accordingly, during takeoff, there may be no application of suction through the strips 136, and this could be programmed to be increased as the aircraft approaches the altitude where noise becomes an acute problem to the community. In addition, as the aircraft 110 continues to climb and the angle of attack decreases somewhat, the suction through the boundary layer control strips 136 could be further reduced or even turned off completely. In general, during subsonic climb, the boundary layer control mode of operation would continue until the aircraft 110 is away from geographic areas where excessive noise from the aircraft would be objectionable.

Eine Analyse der Leistungsfähigkeit eines Flugzeugs 110, das die vorliegende Erfindung verwirklicht, wurde bezüglich der in Fig. 1 veranschaulichten Flugzeuggestaltung gemacht. Diese Analyse zeigt, daß, wenn der Auftrieb geteilt durch den Strömungswiderstand (L/D) gegen den Auftriebskoeffizienten während Bedingungen des ausgehenden Steigflugs, in denen eine relativ hohe Leistungseinstellung vorhanden ist, aufgetragen wird, das Flugzeug 110 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verbessertes L/D gegenüber jenem zeigt, das in Fig. 1 veranschaulicht ist.An analysis of the performance of an aircraft 110 embodying the present invention was made with respect to the aircraft design illustrated in Figure 1. This analysis shows that when lift divided by drag (L/D) is plotted against lift coefficient during initial climb conditions in which a relatively high power setting is present, the aircraft 110 of the first embodiment of the present Invention shows an improved L/D over that illustrated in Fig. 1.

Die Analyse zeigt auch, daß für einen Anstellwinkel, der typisch während des ausgehenden Steigflugs ist, unter Bedingungen, in denen der Grenzschichtsteuer- bzw. -regelmechanismus ausgeschaltet ist, im Vergleich damit, wenn der Grenzschichtsteuer- bzw. -regelmechanismus arbeitet, eine Erhöhung im Längs- bzw. Kippmoment vorhanden ist, von der es notwendig ist, daß sie kompensiert wird. (Das Abschalten der Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung würde unter Umständen erfolgen, in denen eine mögliche Fehlfunktion des BLC-Systems vorhanden ist.) Jedoch hat der Horizontalstabilisator, der für Startdrehungs- und Überziehrückbildungserfordernisse bemessen ist, umfassende Steuer- bzw. Regelkapazität, um der Längs- bzw. Kippmomentzunahme entgegenzuwirken, die aus einem unbeabsichtigten Verlust des Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsogs während des ausgehenden Steigflugs resultiert.The analysis also shows that for an angle of attack typical during the outgoing climb, there is an increase in pitch moment that needs to be compensated for under conditions where the boundary layer control mechanism is disabled as compared to when the boundary layer control mechanism is operating. (Disabling the boundary layer control would occur under circumstances where there is a potential malfunction of the BLC system.) However, the horizontal stabilizer, sized for takeoff turn and stall recovery requirements, has extensive control capacity to counteract the pitch moment increase resulting from an inadvertent loss of boundary layer control suction during the outgoing climb.

Im Fall eines unbeabsichtigten Verlusts des Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsogs an der hochgepfeilten Innenbordtragflächenvorderkante zeigt die Analyse, daß der Nettoauftrieb auf die Konfiguration wegen des Übergangs von dem Modus der anliegenden Strömung zum Wirbelauftriebsmodus etwas zunehmen würde. Dieses steht in scharfem Gegensatz zu dem Verhalten von niedriggepfeilten Tragflächen (20º bis 35º Vorderkantenpfeilung, die typisch für Unterschalltransportflugzeuge ist), wo der Verlust der Vorderkantengrenzschichtsteuerung bzw. -regelung (sofern damit ausgestattet) zu einem dramatischen Verlust des Auftriebs und zum Tiefüberziehen führen würde. Aus diesem Grund ruft eine Verwirklichung von BLC auf niedriggepfeilten Tragflächen ernsthafte Sicherheitsbesorgnisse hervor, die in der vorliegenden Anwendung bei hochgepfeilten Tragflächen nicht relevant sind.In the event of an inadvertent loss of boundary layer control suction at the highly swept inboard wing leading edge, the analysis shows that the net lift on the configuration would increase slightly due to the transition from the attached flow mode to the vortex lift mode. This is in sharp contrast to the behavior of low-swept wings (20º to 35º leading edge sweep typical of subsonic transport aircraft) where the loss of leading edge boundary layer control (if equipped) would result in a dramatic loss of lift and deep stall. For this reason, implementing BLC on low-swept wings raises serious safety concerns that are not relevant in the present highly swept wing application.

Insgesamt sind die Verbesserungen, die durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden, die, daß ein verbesserter Auftrieb-durch-Strömungswiderstand während des ausgehenden Steigflugs vorhanden ist, sowie Ausschaltung von Systemen, die erforderlich sind, um Vorderkanteneinrichtungen zu bewegen, Gewichts- und Kosteneinsparungen durch Eliminieren der Vorderkantenhardware und -systeme, und außerdem ein Gewinn ein Kraftstoffvolumen in dem Vorderkantenbereich. Andererseits bestehen die Nachteile der Innenbordtragflächenvorderkanteneinrichtungsentfernung darin, daß ein Erfordernis vorhanden sein würde, die horizontale Schwanzfläche um einen kleinen Betrag für die Startdrehung und Überziehrückbildung zu erhöhen. Außerdem ist ein etwas verminderter Auftriebskoeffizient während des Anflugs bei einem maximalen Ansteliwinkel für das Aufsetzen vorhanden, wobei dieses eine Folge der Spitzenklappenentfernung ist.Overall, the improvements provided by the first embodiment of the present invention are that there is improved lift-through-drag during the initial climb, as well as elimination of systems required to move leading edge devices, weight and cost savings by eliminating leading edge hardware and systems, and also a gain in fuel volume in the leading edge area. On the other hand, the disadvantages of inboard wing leading edge device removal are that there would be a requirement to increase the horizontal tail area by a small amount for takeoff rotation and stall recovery. In addition, there is a slightly reduced lift coefficient during approach at maximum angle of attack for touchdown, this being a consequence of the tip flap removal.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 6 bis 8 veranschaulicht. Diese zweite Ausführungsform 210 ist ähnlich bzw. gleichartig der ersten Ausführungsform, ausgenommen, daß zusätzlich zur Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung Sauglaminarströmungssteuerung bzw. -regelung angewandt wird. Weiter ist die Verwendung von Heißluft hinzugefügt, die auswärts geblasen wird, um zum Vereisungsschutz über die Vorderkantenoberfläche zu strömen.A second embodiment of the present invention is illustrated in Figures 6 through 8. This second embodiment 210 is similar to the first embodiment, except that suction laminar flow control is employed in addition to suction boundary layer control. Further added is the use of hot air blown outward to flow over the leading edge surface for anti-icing.

In Fig. 6 ist das Flugzeug 210 gezeigt, das einen Rumpf 212, Tragflächen 214, Hinterkantenklappen 216, Triebwerke 218 und eine Schwanzanordnung 220 (welche den horizontalen Schwanzabschnitt 222 und die vertikale Leitfläche 224 umfaßt) hat. Außerdem ist wie in der ersten Ausführungsform der innenbords befindliche hochgepfeilte Innenbordtragflächenteil 226 mit einer Vorderkante 228 und der weniger gepfeilte Außenbordtragflächenteil 230 mit der Vorderkante 232 vorhanden. Weiter gibt es, wie in der ersten Ausführungsform, die Vorderkanteneinrichtungen 234 auf bzw. in den Außenbordvorderkanten 232.In Fig. 6, the aircraft 210 is shown having a fuselage 212, wings 214, trailing edge flaps 216, engines 218, and a tail assembly 220 (which includes the horizontal tail section 222 and the vertical control surface 224). In addition, as in the first embodiment, there is the inboard highly swept inboard wing portion 226 with a leading edge 228 and the less swept outboard wing portion 230 with the leading edge 232. Further, as in the first embodiment, there are the leading edge devices 234 on or in the outboard leading edges 232.

Die zusätzlichen Merkmale dieser zweiten Ausführungsform werden nun unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Es ist ersichtlich, daß es, wie in der ersten Ausführungsform einen Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 236 gibt, der sich von dem vorwärtigsten Teil 238 der Vorderkante 228 bis zu dem Verbindungsort 240 erstreckt, wo die Vorderkante 228 auf die Außenbordvorderkante 232 trifft (siehe Fig. 6), und der eine Vorder- und Hinterkante 242 und 244 hat (siehe Fig. 7). Außerdem ist unmittelbar rückwärts von dem Grenzschichtsteuerbzw. -regelstreifen 236 an bzw. in jeder vorderen oberen Tragflächenoberfläche 258 ein Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifen 260 vorhanden. Unmittelbar benachbart dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 236 und sich nach abwärts und rückwärts von der vorderen Kante 242 des Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifens 236 erstreckend, ist ein Kombinations-Transpirationsvereisungsschutz-und-Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifen 262 positioniert. Dann ist benachbart zu (und unmittelbar rückwärts von) dem Streifen 262 ein unterer Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifen 264 vorhanden. Diese Streifen 236, 260, 262 und 264 erstrecken sich längs der Länge der vorwärtigen Vorderkanten 228 der Tragflächen 214.The additional features of this second embodiment will now be described with initial reference to Figure 7. It will be seen that, as in the first embodiment, there is a boundary layer control strip 236 which extends from the forwardmost portion 238 of the leading edge 228 to the junction 240 where the leading edge 228 meets the outboard leading edge 232 (see Figure 6) and which has leading and trailing edges 242 and 244 (see Figure 7). In addition, immediately rearward of the boundary layer control strip 236, on each forward upper wing surface 258, there is a laminar flow control strip 260. Positioned immediately adjacent to the boundary layer control strip 236 and extending downwardly and rearwardly from the leading edge 242 of the boundary layer control strip 236 is a combination transpiration anti-icing and laminar flow control strip 262. Then, adjacent to (and immediately rearwardly of) the strip 262 is a lower laminar flow control strip 264. These strips 236, 260, 262 and 264 extend along the length of the forward leading edges 228 of the wings 214.

Es sei kurz der Betrieb der verschiedenen unmittelbar vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebenen Streifen erörtert, wobei der Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 236 im wesentlichen die gleiche Funktion erfüllt, wie er das in der ersten Ausführungsform tut. Spezieller ist es so, daß im Hochauftriebsbetrieb während jenes Teils des ausgehenden Steigflugs, in dem es erwünscht ist, ein hohes L/D zu haben, Sog durch die Streifen 236 für die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung angewandt wird, um im wesentlichen den von jeder hochgepfeilten Vorderkante her erzeugten Wirbel auszuschalten (oder die Wirkung des Wirbels wesentlich zu mildern). Jedoch können zusätzlich, wenn es gewünscht wird, Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung zu benutzen (zum Beispiel während Unterschall-Reiseflug), die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 236 in Verbindung mit den Streifen 260, 262 und 264 benutzt werden, um eine Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung zu bewerkstelligen.Briefly discussing the operation of the various strips described immediately above with reference to FIG. 7, the boundary layer control strip 236 performs substantially the same function as it does in the first embodiment. More specifically, in high lift operation, during that portion of the outgoing climb where it is desired to have a high L/D, suction is applied through the boundary layer control strips 236 to substantially eliminate the vortex generated from each swept leading edge (or substantially mitigate the effect of the vortex). However, in addition, if it is desired to utilize laminar flow control (for example, during subsonic cruise), the boundary layer control strips 236 may be used in conjunction with strips 260, 262 and 264 to accomplish laminar flow control.

Eine noch andere Funktion des in Fig. 7 gezeigten Vorderkantensystems besteht darin, daß jeder Streifen 262 auch zum Herausblasen von Heißluft für Transpirationsvereisungsschutz verwendet werden kann. (Dieses Konzept des Verwendens einer perforierten Tragflächenoberfläche sowohl für Laminarströmungsoder Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung der Luft durch Sog als auch für Vereisungsschutz durch Ausblasen von Heißluft ist vollständiger in dem US-Patent 5 114 100 beschrieben, das am 19. Mai 1992 herausgegeben worden ist und den Titel "ANTI- ICING SYSTEM FOR AIRCRAFT" hat sowie als seine Erfinder K.C. Rudolph und Dezso Georgefalvy nennt, welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.)Yet another function of the leading edge system shown in Figure 7 is that each strip 262 can also be used to vent hot air for transpiration anti-icing. (This concept of using a perforated airfoil surface for both laminar flow or boundary layer control of air by suction and anti-icing by venting hot air is more fully described in U.S. Patent 5,114,100, issued May 19, 1992, entitled "ANTI-ICING SYSTEM FOR AIRCRAFT" and naming as its inventors K.C. Rudolph and Dezso Georgefalvy, which is incorporated by reference herein.)

Fig. 8 zeigt schematisch das Steuer- bzw. Regelsystem für die Einrichtung der Fig. 7 dieser zweiten Ausführungsform Es sind zwei konzentrisch ausgebildete Kanäle 266 und 268 gezeigt. Der Kanal 266 hat einen äußeren zylindrischen Kanalteil 270 und einen inneren konzentrischen zylindrischen Kanalteil 272. Der innere Kanalteil 272 ist durch ein Rohrmittel 274 mit einer Kammer 276 verbunden, die unmittelbar benachbart der inneren Oberfläche des Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifens 236 positioniert ist. Der durch das äußere und innere Rohr 270 und 272 begrenzte ringförmige Bereich 278 führt durch ein Rohrmittel 280 zu einer Kammer 282, die unmittelbar benachbart der inneren Oberfläche des vorerwähnten oberen Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifens 260 ist.Fig. 8 shows schematically the control system for the device of Fig. 7 of this second embodiment. There are shown two concentrically formed channels 266 and 268. The channel 266 has an outer cylindrical channel portion 270 and an inner concentric cylindrical channel portion 272. The inner channel portion 272 is connected by a tube means 274 to a chamber 276 positioned immediately adjacent the inner surface of the boundary layer control strip 236. The annular region 278 defined by the outer and inner tubes 270 and 272 leads by a tube means 280 to a chamber 282 immediately adjacent the inner surface of the aforementioned upper laminar flow control strip 260.

Der konzentrische Kanal 268 umfaßt einen äußeren Kanal 284 und einen inneren Kanal 286. Der innere Kanal 286 ist durch ein Rohrmittel 288 mit einer Kammer 290 verbunden, die sich unmittelbar benachbart der inneren Oberfläche des Vereisungsschutz- und-Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifens 262 befindet. Die durch das innere und äußeren Rohr 286 und 284 begrenzte ringförmige Kammer 292 ist durch ein Rohrmittel 294 mit einer Plenumkammer 296 unmittelbar benachbart der inneren Oberfläche des unteren Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifens 264 verbunden.The concentric channel 268 includes an outer channel 284 and an inner channel 286. The inner channel 286 is connected by a tube means 288 to a chamber 290 located immediately adjacent the inner surface of the anti-icing and laminar flow control strip 262. The chamber defined by the inner and outer tubes 286 and 284 annular chamber 292 is connected by a tubing means 294 to a plenum chamber 296 immediately adjacent the inner surface of the lower laminar flow control strip 264.

Der ringförmige Durchgang 278 führt durch ein erstes Strömungssteuer- bzw. -regelventil 298 zu einem zweiten Steuerbzw. Regelventil 300. Das innere Rohr 274 hat einen Umgehungsteil 302, welcher das Ventil 298 umgeht und an einem Ort zwischen den Ventilen 298 und 300 zurück in das äußere Rohr 270 führt. Der Sog wird durch eine erste Saugpumpe 304 geliefert, welche mittels einer Turbine 306 angetrieben wird, die ihrerseits durch die Abzapfluft von einem oder mehreren der Triebwerke 218 angetrieben wird.The annular passage 278 leads through a first flow control valve 298 to a second control valve 300. The inner tube 274 has a bypass portion 302 which bypasses the valve 298 and leads back into the outer tube 270 at a location between the valves 298 and 300. The suction is provided by a first suction pump 304 which is driven by a turbine 306 which in turn is driven by the bleed air from one or more of the engines 218.

Wie oben angegeben, kann der Streifen 262 entweder in dem Laminarströmungssteuer- bzw. -regelmodus funktionieren, worin er Luft einsaugt, oder in dem Transpirationsvereisungsschutzmodus, worin er Heißluft herausbläst. Demgemäß führt die innere Leitung 286 des Kanals 268 durch ein Ventil 308, das in einer von zwei Positionen arbeitet. In einer ersten Position, die in Fig. 8 gezeigt ist, leitet das Ventil 308 heiße Abzapfluft von einem oder mehreren der Triebwerke 218 durch das Rohr 310, durch das Ventil 308 und in die innere Leitung 286, um in die Kammer 290 zu gehen, um zu bewirken, daß Heißluft durch den Streifen 262 nach auswärts geht. Dann strömt diese Heißluft von dem Streifen 262 aus so, daß sie nach aufwärts und über die Oberflächen der Streifen 236 und 260 fegt.As stated above, the strip 262 can function in either the laminar flow control mode, wherein it draws in air, or in the transpiration anti-icing mode, wherein it blows out hot air. Accordingly, the inner conduit 286 of the duct 268 passes through a valve 308 which operates in one of two positions. In a first position, shown in Fig. 8, the valve 308 passes hot bleed air from one or more of the engines 218 through the tube 310, through the valve 308 and into the inner conduit 286 to pass into the chamber 290 to cause hot air to pass out through the strip 262. Then this hot air flows from the strip 262 so as to sweep upward and over the surfaces of the strips 236 and 260.

In dem Laminarströmungssteuer- bzw. -regelmodus ist das Ventil 308 in der in Fig. 8A gezeigten Position, worin das Ventil 308 so positioniert ist, daß die Strömung von heißer Abzapfluft aus dem Rohr 310 abgeblockt wird und die innere Leitung 286 direkt in den inneren Bereich 312 des äußeren Rohrs 284 führt. Das Rohr 284 führt seinerseits zu einem Steuer- bzw. Regelventil 314, welches wiederum zu einer zweiten Saugpumpe 316 führt, die von einer zweiten Turbine 318 betrieben wird, wel che durch Luft von einem oder mehreren der Triebwerke 218 angetrieben wird.In the laminar flow control mode, the valve 308 is in the position shown in Fig. 8A, wherein the valve 308 is positioned to block the flow of hot bleed air from the tube 310 and the inner conduit 286 leads directly into the inner region 312 of the outer tube 284. The tube 284 in turn leads to a control valve 314, which in turn leads to a second suction pump 316 driven by a second turbine 318, which che is propelled by air from one or more of the engines 218.

Es sei der Betrieb dieser zweiten Ausführungsform 210 beschrieben, wonach während des Starts und anfänglichen Steigflugs die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelströmung durch die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen 236 in im wesentlichen der gleichen Art und Weise, wie in der ersten Ausführungsform angegeben, betrieben wird. In dieser Betriebsart würde das Ventil 298 in seiner geschlossenen Position sein, die in Fig. 8 gezeigt ist, und das Steuer- bzw. Regelventil 300 würde selektiv betrieben werden, um die Grenzschichtsteuer- bzw. -regelströmung zu steuern bzw. zu regeln, wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform angegeben ist. Außerdem ist während des Starts und anfänglichen Steigflugs das Ventil 308 in der Position der Fig. 8A, und das Ventil 314 ist geschlossen, so daß keine Strömung durch irgendeinen der Oberflächenstreifen 262 oder 264 vorhanden ist.Describe the operation of this second embodiment 210, wherein during takeoff and initial climb, the boundary layer control flow through the boundary layer control strips 236 is operated in substantially the same manner as set forth in the first embodiment. In this mode, the valve 298 would be in its closed position shown in Figure 8 and the control valve 300 would be selectively operated to control the boundary layer control flow as set forth in the description of the first embodiment. Additionally, during takeoff and initial climb, the valve 308 is in the position of Figure 8A and the valve 314 is closed so that there is no flow through any of the surface strips 262 or 264.

Es sei nun angenommen, daß das Flugzeug 210 vom Start durch den anfänglichen Steigflug geht und Vereisungsbedingungen auftreten. Zu dieser Zeit wird das Ventil 308 in die Position der Fig. 8 bewegt, und Vereisungsschutz-Abzapfluft von dem Triebwerk oder den Triebwerken 218 strömt durch das Rohr 310, durch die innere Leitung 286 und aus dem Plenum 290 auswärts durch die Streifen 236 als Vereisungsschutzluft. Wie oben angegeben, strömt diese Vereisungsschutzluft nach aufwärts über die Vorderkante der Tragfläche und eine kurze Strecke über die obere Oberfläche, um die Bildung von Eis auf dem Vorderkantenteil der Tragfläche zu verhindern.Now assume that the aircraft 210 is going through the initial climb from takeoff and icing conditions occur. At this time, the valve 308 is moved to the position of Figure 8 and anti-icing bleed air from the engine or engines 218 flows through the tube 310, through the inner conduit 286 and out of the plenum 290 through the strips 236 as anti-icing air. As stated above, this anti-icing air flows upward over the leading edge of the wing and a short distance over the upper surface to prevent the formation of ice on the leading edge portion of the wing.

Es sei nun angenommen, daß das Flugzeug den Durchgang durch den anfänglichen Teil seines Steigflugs vollendet hat und nun eine Geschwindigkeit im Überschallbereich erreicht hat, wo die Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung von Vorteil sein kann. (Es wäre zu erwarten, daß dieses während des letzteren Teils des Steigflugs durch den Überschallbereich und außerdem bei Überschallreiseflug auftritt.) Zu dieser Zeit wird das Ventil 298 aus seiner Position in Fig. 8 in seine Position in Fig. 88 bewegt, so daß demgemäß der ringförmige Durchgang 278 zu dem Steuer- bzw. Regelventil 300 geöffnet wird. Gleichzeitig wird das Steuer- bzw. Regelventil 300 in der angemessenen Position zum Erzeugen des richtigen Betrags an Sog für die Kammern 276 und 282 plaziert, um Laminarströmungssteuer- bzw. -regelluft durch die Oberflächenstreifen 236 und 260 hereinzuziehen. Zur gleichen Zeit wird das Ventil 308 aus der Position der Fig. 8 in die Position der Fig. 8A bewegt, so daß demgemäß die Strömung von heißer Abzapfluft aus dem Triebwerk 218 abgeschaltet und außerdem die innere Leitung 286 mit dem Ventil 314 verbunden wird. Dann wird das Ventil 314 in die angemessene Position zum Erzeugen des richtigen Betrags an Sog eingestellt, um die gewünschte Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung an bzw. in den Oberflächenstreifen 262 und 264 zu erhalten.Now assume that the aircraft has completed passage through the initial part of its climb and has now reached a supersonic speed where laminar flow control can be beneficial. (It would be expected that this would be the case during the latter part of the climb through the supersonic region and also (occurs during supersonic cruise.) At this time, valve 298 is moved from its position in Fig. 8 to its position in Fig. 8A, thus opening annular passage 278 to control valve 300. At the same time, control valve 300 is placed in the appropriate position to create the proper amount of suction for chambers 276 and 282 to draw laminar flow control air in through surface strips 236 and 260. At the same time, valve 308 is moved from the position of Fig. 8 to the position of Fig. 8A, thus shutting off the flow of hot bleed air from engine 218 and also connecting inner conduit 286 to valve 314. Then, the valve 314 is adjusted to the appropriate position to produce the correct amount of suction to obtain the desired laminar flow control at the surface strips 262 and 264.

Es versteht sich natürlich, daß das in Fig. 8 veranschaulichte Saugsteuer- bzw. -regelsystem etwas schematisch ist und natürlich verschiedene Anderungen ausgeführt werden können. Zum Beispiel können Ventile hinzugefügt oder umgeordnet werden, um andere Steuer- bzw. Regelcharakteristika zu erhalten. In einer möglichen Anordnung kann ein zusätzliches Ventil in der Umgehungsleitung 302 angeordnet werden, so daß diese Strömung zusätzlich zu der Steuerung bzw. Regelung, die durch das Ventil 300 vorgesehen ist, gesteuert bzw. geregelt werden kann, oder möglicherweise das Ventil 300 weggelassen werden kann. Ähnliche Abwandlungen können mit Bezug auf die Ventilausrüstung bei 308 und 314 ausgeführt werden.It will of course be understood that the suction control system illustrated in Figure 8 is somewhat schematic and of course various changes may be made. For example, valves may be added or rearranged to obtain other control characteristics. In one possible arrangement, an additional valve may be placed in the bypass line 302 so that this flow may be controlled in addition to the control provided by the valve 300, or possibly the valve 300 may be omitted. Similar modifications may be made with respect to the valve equipment at 308 and 314.

Die Analyse hat gezeigt, daß die Strömungserfordernisse für den Grenzschichtsteuerungs- bzw. -regelungsbetrieb (genauer Trennströmungssteuerungs- bzw. -regelungsbetrieb) im Vergleich mit dem Laminarströmungssteuerungs- bzw. -regelungsbetrieb zeigen, daß die Volumenflüsse für die beiden Anwendungen vergleichbar sind. Demgemäß sollten die Größen der Saugkanäle und der Kompressoren in den in Fig. 8 gezeigten Systemen, wenn sie für die Laminarströmungssteuer- bzw. -regelbetriebsart ausgelegt sind, für die Grenzschichtsteuerungs- bzw. -regelungsanwendung adäquat sein, wenn nur der eine Grenzschichtsteuerbzw. -regelstreifen 236 benutzt wird. Diese Analyse ist wie folgt:The analysis has shown that the flow requirements for boundary layer control operation (more precisely separation flow control operation) compared with laminar flow control operation show that the volume flows for the two applications are comparable. Accordingly, the sizes of the suction channels and of the compressors in the systems shown in Fig. 8, when designed for the laminar flow control mode, will be adequate for the boundary layer control application when only the one boundary layer control strip 236 is used. This analysis is as follows:

Typischerweise ist der Saug- bzw. Sogkoeffizient (Cq) für Laminaroberflächenströmung angenähert gleich 0,0005. Andererseits ist der Saug- bzw. Sogkoeffizient (Cq) für Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung (genauer Strömungstrennsteuerung bzw. -regelung) in der Größenordnung von 0,01 bis 0,02. Demgemäß ist der Saug- bzw. Sogkoeffizient generell 20- bis 40mal so groß für BLC (d.h. Strömungstrennungssteuerung bzw. -regelung) wie er für Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung ist. (Der nichtdimensionelle Saug- bzw. Sogkoeffizient (Cq) ist definiert als PoVo/G∞.)Typically, the suction coefficient (Cq) for laminar surface flow is approximately equal to 0.0005. On the other hand, the suction coefficient (Cq) for boundary layer control (more precisely flow separation control) is on the order of 0.01 to 0.02. Accordingly, the suction coefficient is generally 20 to 40 times as large for BLC (i.e. flow separation control) as it is for laminar flow control. (The non-dimensional suction coefficient (Cq) is defined as PoVo/G∞.)

Andererseits ist in Betracht zu ziehen, daß die Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung gewöhnlich während Überschall- Reiseflug arbeitet, wo die Machzahl zum Beispiel 2,4 und die Höhe des Flugzeugs 60.000 Fuß sein kann. Weiter ist während Überschall-Reiseflug eine relativ hohe Oberflächentemperatur unmittelbar benachbart den Flugzeugoberflächen vorhanden. Andererseits wäre die Geschwindigkeit während des anfänglichen Unterschall-Steigflugs zum Beispiel Mach 0,3 und die Höhe möglicherweise 1.000 Fuß (was von der Höhe der Startbahn abhängt). Unter diesen Bedingungen wäre der freie Strömungsmassenfluß während des Steigflugs, wenn die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung verwendet würde, etwa gleich 1,5 des freien Strömungsmassenflusses bei Überschall-Reiseflug, wo die Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung gewöhnlich verwendet wird. Daher wäre der Oberflächenmassenfluß ( oVo), wenn die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung während des Starts angewandt wird, das 30- bis 60fache des Oberflächenmassenflusses während der Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung.On the other hand, it should be considered that laminar flow control typically operates during supersonic cruise, where the Mach number may be, for example, 2.4 and the aircraft altitude 60,000 feet. Furthermore, during supersonic cruise, a relatively high surface temperature is present immediately adjacent to the aircraft surfaces. On the other hand, during the initial subsonic climb, the speed would be, for example, Mach 0.3 and the altitude might be 1,000 feet (depending on the runway altitude). Under these conditions, the free flow mass flow during the climb, if boundary layer control were used, would be approximately equal to 1.5 of the free flow mass flow during supersonic cruise, where laminar flow control is typically used. Therefore, the surface mass flux ( oVo) when boundary layer control is applied during start-up would be 30 to 60 times the surface mass flux during laminar flow control.

Typischerweise ist es, wenn der Druck, die Temperatur und die Luftdichte an der Saugoberfläche für Überschall-Reiseflug (wo die Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung stattfinden würde) mit den Bedingungen beim ausgehenden Steigflug (wo die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung stattfinden würde) verglichen wird, derart, daß die Luftdichte an der Saugoberfläche während des ausgehenden Steigflugs, wenn die Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung angewandt werden würde, etwa das 20fache der Luftdichte an der Saugoberfläche bei Überschall- Reiseflug wäre, wo die Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung angewandt werden würde. Hieraus kann geschlossen werden, daß die Saugluftgeschwindigkeit an der Oberfläche unter Bedingungen der Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung angenähert das 1,5- bis 3fache der Geschwindigkeit während des Grenzschichtsteuerungs- bzw. -regelungsmodus während des Starts sein würde. Da der Hautdruckabfall proportional der Saugluftgeschwindigkeit ist, würde der Hautdruckabfall in dem BLC-Modus auch das 1,5- bis 3fache des Hautdruckabfalls in dem LFC- Modus sein, was ziemlich akzeptabel ist. Demgemäß kann aus dieser Analyse vernünftigerweise geschlossen werden, daß das Saugsystem, welches für Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung benutzt würde, adäquat für den Grenzschichtsteuerungs- bzw. -regelungsmodus wäre. Andere in Betracht zu ziehende Tatsachen sind, daß die Temperatur der Saugluft während des Laminarströmungssteuer- bzw. -regelmodus etwas höher ist, was demgemäß zu einer etwas höheren Viskosität und einem etwas höheren Druckabfall für einen gegebenen Volumenfluß führt. Ein höherer Druckabfall ist in dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelmodus auch tolerierbar, weil der Außendruck, verglichen mit den Reisefluglaminarströmungssteuer- bzw. -regelbedingungen wesentlich höher ist.Typically, when comparing the pressure, temperature and air density at the suction surface for supersonic cruise (where laminar flow control would occur) to the conditions during the initial climb (where boundary layer control would occur), the air density at the suction surface during the initial climb when boundary layer control was applied would be approximately 20 times the air density at the suction surface during supersonic cruise where laminar flow control was applied. From this, it can be concluded that the suction air velocity at the surface under laminar flow control conditions would be approximately 1.5 to 3 times the velocity during the boundary layer control mode during takeoff. Since the skin pressure drop is proportional to the suction air velocity, the skin pressure drop in the BLC mode would also be 1.5 to 3 times the skin pressure drop in the LFC mode, which is quite acceptable. Accordingly, it can be reasonably concluded from this analysis that the suction system that would be used for laminar flow control would be adequate for the boundary layer control mode. Other facts to consider are that the temperature of the suction air is slightly higher during the laminar flow control mode, thus resulting in a slightly higher viscosity and a slightly higher pressure drop for a given volume flow. A higher pressure drop is also tolerable in the boundary layer control mode because the external pressure is significantly higher compared to the cruise laminar flow control conditions.

Die Eliminierung der Vorderkanteneinrichtungen variabler Geometrie auf bzw. in der hochgepfeilten Innenbordtragfläche eliminiert auch potentielle Stufen und Spalte auf der Oberfläche, die für das Aufrechterhalten von Laminarströmung nicht akzeptabel wären, wobei es der Einbau der Vorderkantensaugoberfläche fester Geometrie auf bzw. in der Innenbordtragfläche viel leichter macht, die Oberflächenglattsheitserfordernisse zum Aufrechterhalten von Laminarströmung zu erreichen.The elimination of the variable geometry leading edge devices on or in the highly swept inboard wing also eliminates potential steps and gaps on the surface that are not essential for maintaining laminar flow. would be acceptable, although the incorporation of the fixed geometry leading edge suction surface on or in the inboard wing makes it much easier to achieve the surface smoothness requirements for maintaining laminar flow.

Bevor eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 10 gezeigt ist, beschrieben wird, sei zunächst auf Fig. 9 Bezug genommen, welche eine Aufsicht ist, die eine andere Konfiguration von einem Überschallflugzeug des Standes der Technik veranschaulicht. Dieses Flugzeug 410 hat die Pfeiltragflächenkonfiguration, in der die gesamte Vorderkante der Tragfläche hochgepfeilt bzw. in hohem Maße gepfeilt ist. Dieses Flugzeug 410 umfaßt einen Rumpf 412, Tragflächen 414, Hinterkantenklappen 416, eine Mehrzahl von Triebwerken 418 und eine Schwanzanordnung, die einen horizontalen Schwanzabschnitt 422 und eine vertikale Leitfläche 424 umfaßt.Before describing a third embodiment of the present invention shown in Fig. 10, reference is first made to Fig. 9 which is a plan view illustrating another configuration of a prior art supersonic aircraft. This aircraft 410 has the swept wing configuration in which the entire leading edge of the wing is highly swept. This aircraft 410 includes a fuselage 412, wings 414, trailing edge flaps 416, a plurality of engines 418, and a tail assembly including a horizontal tail section 422 and a vertical control surface 424.

Jedoch ist die gesamte Vorderkante 428 eine in hohem Maße gepfeilte Vorderkante, die sich über die ganze Länge des ganzen hinteren Teils der Tragfläche erstreckt, wobei ein relativ kurzer Tragflächenspitzenendabschnitt 430 vorhanden ist, der parallel zu der Stromlinie ist. Die Vorderkanten 428 der Tragflächen 414 sind mit einer Mehrzahl von Vorderkantenklappen oder -hilfsflügeln 432 versehen.However, the entire leading edge 428 is a highly swept leading edge extending the entire length of the entire aft portion of the wing, with a relatively short wing tip portion 430 that is parallel to the streamline. The leading edges 428 of the wings 414 are provided with a plurality of leading edge flaps or auxiliary vanes 432.

Fig. 10 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform 510 der vorliegenden Erfindung, in der die Pfeiltragflächenkonfiguration verwendet wird. Diese dritte Ausführungsform 510 der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen ähnlich bzw. gleichartig dem Flugzeug der Fig. 9 nach dem Stand der Technik. Demgemäß sind der Rumpf 512, Tragflächen 514, Hinterkantenklappen 516, Triebwerke 518 und eine Schwanzanordnung 520 bis 524 vorhanden. Es gibt eine hochgepfeilte Vorderkante 528, die sich über die gesamte Länge bis zu dem Tragflächenendspitzenteil 530 erstreckt. Jedoch sind, anstatt daß man die Vorderkantenklappen 432 hat, zwei Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifen 536 vorhanden, die sich in einer Art und Weise über die Länge der hochgepfeilten Vorderkante erstrecken, welche den früheren beiden Ausführungsformen gleichartig bzw. ähnlich ist. Es wird angenommen, daß die Konfiguration und die Betriebsart dieser dritten Ausführungsform leicht von dem Lesen der Beschreibung der ersten beiden Ausführungsformen her verständlich ist. Spezieller ist es so, daß die Sauggrenzschichtsteuerung bzw. -regelung während des Steigflugs betrieben wird, um ein relativ hohes Auftriebs-durch-Strömungswiderstand-Verhältnis (L/D) vorzusehen, während noch genügend Auftrieb für den ausgehenden Steigflug und die Milderung des Triebwerkslärms geliefert wird.Figure 10 illustrates a third embodiment 510 of the present invention in which the swept wing configuration is used. This third embodiment 510 of the present invention is substantially similar to the prior art aircraft of Figure 9. Accordingly, there is the fuselage 512, wings 514, trailing edge flaps 516, engines 518 and a tail assembly 520-524. There is a swept leading edge 528 that extends the entire length to the wing tip portion 530. However, instead of having the leading edge flaps 432, two boundary layer control suction strips 536 extending along the length of the swept leading edge in a manner similar to the previous two embodiments. It is believed that the configuration and mode of operation of this third embodiment will be readily understood from reading the description of the first two embodiments. More specifically, the suction boundary layer control is operated during climb to provide a relatively high lift-to-drag ratio (L/D) while still providing sufficient lift for the outgoing climb and mitigation of engine noise.

Es ist natürlich ersichtlich, daß diese dritte Ausführungsform 510 weiter abgewandelt werden könnte, zum Beispiel, um Merkmale der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten zweiten Ausführungsform aufzunehmen. Demgemäß könnten, wie in der zweiten Ausführungsform, zusätzlich zur Verwendung der Sauggrenzschichtsteuerbzw. -regelstreifen 536 (genauer der Strömungsabtrennsteuerbzw. -regelstreifen 536) außerdem Sauglaminarströmungsbereiche hinzugefügt werden.It will of course be appreciated that this third embodiment 510 could be further modified, for example, to incorporate features of the second embodiment shown in Figures 6 to 8. Accordingly, as in the second embodiment, in addition to using the suction boundary layer control strips 536 (more precisely, the flow separation control strips 536), suction laminar flow regions could also be added.

Mit Bezug auf verschiedene Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung ist es so, daß die Ausbildung der Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugbereiche 236, 336 und 536 wünschenswerterweise dadurch erreicht wird, daß man die verfügbare Technologie bezüglich der Grenzschichtsteuerung bzw. -regelung benutzt. Gegenwärtige Auslegungen zeigen, daß die Größe der Saugöffnungen zum Beispiel zwischen 0,05 und 0,08 mm (0,002 Zoll bis 0,003 Zoll) sein könnte, und die Beabstandung dieser Löcher zwischen 0,25 und 0,64 mm (0,01 Zoll bis 0,025 Zoll) sein könnte. Die gegenwärtige Analyse zeigt, daß die Breite der Grenzschichtsteuer- bzw. -regelstreifen (genommen längs einer Stromlinie, die parallel zur Längsachse des Flugzeugs ist) zwischen etwa 1 % bis 2 % der Tragflächensehnenlänge wäre. Demgemäß würde, wenn die Sehnenlänge des Flugzeugs in einer Außenbordrichtung abnimmt, erwartet werden, daß die Breite der Grenzschichtstreifen (136, 236 oder 536) entsprechend abnehmen würde. Jedoch kann sich innerhalb des breiteren Bereichs der vorliegenden Erfindung unter gewissen Umständen diese Breitendimension um möglicherweise etwas größer als 2 % ändern, möglicherweise so hoch wie 4 bis 5 %. Außerdem kann eine weitere Analyse zeigen, daß diese 2 %-Dimension der Saugstreifen 136, 236 oder 536 höher sein sollte, wo die Sehnenlänge viel kürzer ist.With respect to various design features of the present invention, the formation of the boundary layer control suction regions 236, 336 and 536 is desirably accomplished by utilizing available technology relating to boundary layer control. Current designs indicate that the size of the suction holes could be, for example, between 0.05 and 0.08 mm (0.002 inches to 0.003 inches), and the spacing of these holes could be between 0.25 and 0.64 mm (0.01 inches to 0.025 inches). Current analysis indicates that the width of the boundary layer control strips (taken along a streamline parallel to the longitudinal axis of the aircraft) would be between about 1% to 2% of the wing chord length. Accordingly, as the chord length of the aircraft decreases in an outboard direction, it would be expected that the Width of the boundary layer strips (136, 236 or 536) would decrease accordingly. However, within the broader scope of the present invention, under certain circumstances, this width dimension may vary by perhaps somewhat greater than 2%, perhaps as high as 4 to 5%. In addition, further analysis may show that this 2% dimension of the suction strips 136, 236 or 536 should be higher where the chord length is much shorter.

Mit Bezug auf die Dimensionierung des Laminarströmungssteuerbzw. -regelstreifens 260 der zweiten Ausführungsform zeigt die vorliegende Analyse, daß die Gesamtbreitendimension (d.h. die Dimension, die parallel zu der Längsachse des Flugzeugs genommen ist) etwa 10 % der Sehnenlänge sein würde. Demgemäß wäre dann, wenn der Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifen 236 2 % der Sehnenlänge ist, die Breite des Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifens 260 angenähert 8 % (abhängig von speziellen Auslegungsüberlegungen), um während LFC eine Gesamtheit von 10 % auszumachen. Normalerweise wird sich, wenn eine Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung über zum Beispiel 10 % der Sehnenlänge der Tragfläche angewandt wird, die Laminarströmung über die Tragflächenoberfläche bis zu möglicherweise zusätzlichen 20 % der Sehnenlänge fortsetzen. Demgemäß kann es wünschenswert sein, noch einen zusätzlichen Laminarströmungssteuer- bzw. -regelstreifen näher an der Mittelspannweitenlinie in jeder Tragfläche hinzuzufügen, um noch zusätzliche Laminarströmung über die Tragflächenoberfläche zu erhalten.With respect to the dimensioning of the laminar flow control strip 260 of the second embodiment, the present analysis shows that the overall width dimension (i.e., the dimension taken parallel to the longitudinal axis of the aircraft) would be approximately 10% of the chord length. Accordingly, if the laminar flow control strip 236 is 2% of the chord length, the width of the laminar flow control strip 260 would be approximately 8% (depending on specific design considerations) to make up a total of 10% during LFC. Normally, if laminar flow control is applied over, for example, 10% of the chord length of the wing, the laminar flow will continue over the wing surface up to perhaps an additional 20% of the chord length. Accordingly, it may be desirable to add an additional laminar flow control strip closer to the midspan line in each wing to obtain even more laminar flow over the wing surface.

Bezüglich des Saugdruckdifferentials von der Außenseiten- zu der Innenseitenoberfläche, wo Sog angewandt wird, zeigt die vorliegende Analyse, daß dieses normalerweise zwischen 950 und 2.400 Pa (20 bis 50 Pounds pro Quadratfuß) Druckdifferential sein würde.Regarding the suction pressure differential from the outside to the inside surface where suction is applied, the present analysis shows that this would normally be between 950 and 2400 Pa (20 to 50 pounds per square foot) pressure differential.

Claims (19)

1. Überschallflugzeug, umfassend:1. Supersonic aircraft comprising: a. eine Tragfläche, die eine obere Oberfläche und einen in hohem Grade gepfeilten Unterschall-Vorderkantenteil hat, welcher so angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß er bei hohen Anstellwinkeln abgetrennte Strömung entwickelt, die sich in einen Wirbel entwickelt, der sich über die obere Oberfläche der Tragfläche bewegt;a. an airfoil having an upper surface and a highly swept subsonic leading edge portion arranged to develop, at high angles of attack, separated flow which develops into a vortex moving over the upper surface of the airfoil; b. wobei der Vorderkantenteil eine äußere Oberfläche hat und an bzw. in der äußeren Oberfläche ein Grenzschichtsteuerbzw. -regelsaugstreifenmittel hat, das sich längs des Vorderkantenteils erstreckt;b. the leading edge portion having an outer surface and having on or in the outer surface a boundary layer control suction strip means extending along the leading edge portion; c. Saugmittel zum Einziehen von Außenluft durch das Saugstreifenmittel; undc. Suction means for drawing in outside air through the suction strip means; and d. wobei das Saugmittel in einer Art und Weise angeordnet bzw. eingerichtet und das Saugstreifenmittel in einer Art und Weise positioniert, konfiguriert und angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß der Betrieb des Saugmittels zum Einziehen der Außenluft durch das Saugstreifenmittel abgetrennte Luftströmung so mildert bzw. vermindert, daß die Entwicklung des Wirbels gemildert bzw. vermindert wird.d. wherein the suction means is arranged in a manner and the suction strip means is positioned, configured and arranged in a manner such that operation of the suction means to draw in the outside air mitigates the air flow separated by the suction strip means so as to mitigate the development of the vortex. 2. Flugzeug nach Anspruch 1, worin die äußere Oberfläche des Vorderkantenteils im wesentlichen fixiert ist.2. An aircraft according to claim 1, wherein the outer surface of the leading edge portion is substantially fixed. 3. Flugzeug nach Anspruch 2, worin das Saugstreifenmittel benachbart einem Vorderkanten-Höhepunktsbereich der Tragfläche ist.3. An aircraft according to claim 2, wherein the suction strip means is adjacent a leading edge peak region of the wing. 4. Flugzeug nach Anspruch 1, wobei das Saugstreifenmittel benachbart einem Vorderkanten-Höhepunktsbereich der Tragfläche ist.4. The aircraft of claim 1, wherein the suction strip means is adjacent a leading edge peak region of the wing. 5. Flugzeug nach Anspruch 1, worin die Tragfläche außerdem einen zweiten, weniger gepfeilten Überschall-Vorderkantenteil hat.5. The aircraft of claim 1, wherein the wing further has a second, less swept supersonic leading edge portion. 6. Flugzeug nach Anspruch 5, worin das Flugzeug eine Grundriß-Doppeldeltakonfiguration hat, worin der in hohem Grade gepfeilte Unterschall-Vorderkantenteil an einem mehr vorwärtigen Innenbordort ist, und der weniger gepfeilte Überschall- Vorderkantenteil an einem rückwärtigen, mehr außenbords befindlichen Ort ist.6. The aircraft of claim 5, wherein the aircraft has a planar double delta configuration wherein the highly swept subsonic leading edge portion is at a more forward inboard location and the less swept supersonic leading edge portion is at a rearward more outboard location. 7. Flugzeug nach Anspruch 6, worin der weniger gepfeilte Überschall-Vorderkantenteil mechanisch betätigbare Vorderkanten-Hochauftriebseinrichtungsmittel hat, um abgetrennte Strömung bei hohen Anstellwinkeln wenigstens teilweise zu mildern bzw. zu vermindern.7. An aircraft according to claim 6, wherein the less swept supersonic leading edge portion has mechanically actuatable leading edge high lift device means for at least partially mitigating separated flow at high angles of attack. 8. Flugzeug nach Anspruch 1, worin sich der in hohem Grade gepfeilte Vorderkantenteil im wesentlichen längs einer gesamten Vorderkante der Tragfläche erstreckt.8. An aircraft according to claim 1, wherein the highly swept leading edge portion extends substantially along an entire leading edge of the wing. 9. Flugzeug nach Anspruch 1, worin sich ein Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel auf bzw. in einem Oberflächenbereich der Tragfläche befindet und das Saugmittel zum Einziehen von Außenluft auch durch das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel angeordnet bzw. eingerichtet ist.9. An aircraft according to claim 1, wherein a laminar flow control suction strip means is located on a surface region of the wing and the suction means for drawing in outside air is also arranged through the laminar flow control suction strip means. 10. Flugzeug nach Anspruch 9, worin sich das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel benachbart zu und rückwärts von dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel befindet.10. The aircraft of claim 9, wherein the laminar flow control suction strip means is located adjacent to and backward of the boundary layer control suction strip means. 11. Flugzeug nach Anspruch 10, worin das Saugmittel zum Arbeiten in einem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelmodus angeordnet bzw. eingerichtet ist, um genügend Außenluft durch das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel zum Mildern bzw. Vermindern der abgetrennten Strömung einzuziehen, und außerdem zum Arbeiten in einem Laminarströmungssteuer- bzw. -regelmodus und Einziehen von Außenluft sowohl durch das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel als auch durch das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel mit einer Strömungsrate zum Bewirken von Laminarströmungssteuerung bzw. -regelung durch sowohl das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel als auch das Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel.11. The aircraft of claim 10, wherein the suction means is arranged to operate in a boundary layer control mode to draw in sufficient outside air through the boundary layer control suction strip means to mitigate the separated flow, and further to operate in a laminar flow control mode and draw in outside air through both the boundary layer control suction strip means and the laminar flow control suction strip means at a flow rate to effect laminar flow control through both the boundary layer control suction strip means and the laminar flow control suction strip means. 12. Flugzeug nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel, das in einer Art und Weise benachbart dem Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel positioniert ist, daß Vereisungsschutzluft, die durch das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel nach auswärts geblasen wird, über wenigstens das Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel zum Vereisungsschutz desselben bläst.12. The aircraft of claim 1, further comprising a transpiration anti-icing strip means positioned adjacent to the boundary layer control suction strip means in a manner such that anti-icing air blown outwardly by the transpiration anti-icing strip means blows over at least the boundary layer control suction strip means for anti-icing thereof. 13. Flugzeug nach Anspruch 12, worin das Saugmittel ein Mittel zum Einziehen von Außenluft durch das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel aufweist, und außerdem ein Vereisungsschutzmittel zum Abgeben von Vereisungsschutzluft an das Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel vorhanden ist.13. An aircraft according to claim 12, wherein the suction means comprises means for drawing in outside air through the transpiration anti-icing strip means, and further comprising anti-icing means for delivering anti-icing air to the transpiration anti-icing strip means. 14. Flugzeug nach Anspruch 13, worin sich ein zweites Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel rückwärts von dem Transpirationsvereisungsschutzstreifenmittel befindet und das Saugmittel weiter ein Mittel zum Ziehen von Außenluft durch das zweite Laminarströmungssteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel umfaßt.14. The aircraft of claim 13, wherein a second laminar flow control suction strip means is located rearward of the transpiration anti-icing strip means, and the suction means further comprises means for drawing outside air through the second laminar flow control suction strip means. 15. Flugzeug nach Anspruch 1, worin das Grenzschichtsteuerbzw. -regelsaugstreifenmittel eine Breitendimension an bzw. in wenigstens einem Bereich des in hohem Grade gepfeilten Unterschall-Vorderkantenteils, genommen längs einer Linienparallelfreistromströmung relativ zu dem Flugzeug hat und die Breitendimension nicht größer als etwa 5 % einer Sehnenlänge der Tragfläche ist.15. The aircraft of claim 1, wherein the boundary layer control suction strip means has a width dimension at at least a portion of the highly swept subsonic leading edge portion taken along a line parallel freestream flow relative to the aircraft, and the width dimension is no greater than about 5% of a chord length of the wing. 16. Flugzeug nach Anspruch 15, worin die Breitendimension zwischen etwa 1 % bis 5 % der Sehnenlänge ist.16. The aircraft of claim 15, wherein the width dimension is between about 1% to 5% of the chord length. 17. Flugzeug nach Anspruch 16, worin die Breitendimension zwischen etwa 1 % und 2 % der Sehnenlänge ist.17. The aircraft of claim 16, wherein the width dimension is between about 1% and 2% of the chord length. 18. Überschallflugzeug nach Anspruch 1, weiter umfassend:18. A supersonic aircraft according to claim 1, further comprising: a. einen Rumpf;a. a hull; b. eine zweite Tragfläche, die eine zweite obere Oberfläche und einen zweiten in hohem Grade gepfeilten Unterschall- Vorderkantenteil hat, welcher so angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß er bei hohen Anstellwinkeln abgetrennte Strömung entwickelt, die sich zu einem zweiten Wirbel entwickelt, der sich über die Oberfläche der zweiten Tragfläche bewegt;b. a second wing having a second upper surface and a second highly swept subsonic leading edge portion arranged to develop separated flow at high angles of attack which develops into a second vortex moving over the surface of the second wing; c. wobei der zweite Vorderkantenteil eine zweite äußere Oberfläche hat und an der zweiten äußeren Oberfläche ein zweites Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmittel, das sich längs des zweiten Vorderkantenteils erstreckt;c. the second leading edge portion having a second outer surface and on the second outer surface a second boundary layer control suction strip means extending along the second leading edge portion; d. ein Saugmittel, das zum Einziehen von Außenluft durch sowohl der erstgenannte als auch das zweite Saugstreifenmittel angeordnet bzw. eingerichtet ist;d. a suction means arranged or adapted to draw in outside air through both the first and second suction strip means; e. wobei die erstgenannte und die zweite Tragfläche auf entgegengesetzter Seite des Rumpfs positioniert sind; unde. the first and second wings being positioned on opposite sides of the fuselage; and f. wobei das Saugmittel in einer Art und Weise angeordnet bzw. eingerichtet und das erstgenannte und das zweite Saugstreifenmittel in einer Art und Weise positioniert, konf iguriert und angeordnet bzw. eingerichtet sind, daß der Betrieb des Saugmittels zum Ziehen der Außenluft durch das erstgenannte und das zweite Saugstreifenmittel abgetrennte Luftströmung vermindert bzw. mildert, so daß die Entwicklung des ersten und zweiten Wirbels vermindert bzw. gemildert wird.f. wherein the suction means is arranged in a manner and the first and second suction strip means are positioned, configured and arranged in a manner such that operation of the suction means to draw the outside air reduces the air flow separated by the first and second suction strip means so that development of the first and second vortices is reduced. 19. Verfahren zum Betreiben eines Überschallflugzeugs, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:19. A method of operating a supersonic aircraft, the method comprising: a. Versehen des Flugzeugs mit einer Tragfläche, die eine obere Oberfläche und einen in hohem Grade gepfeilten Unterschall-Vorderkantenteil hat, welcher so angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß er bei hohen Anstellwinkeln abgetrennte Strömung entwickelt, die sich zu einem Wirbel entwickelt, der sich über die obere Oberfläche der Tragfläche bewegt;a. Providing the aircraft with a wing having an upper surface and a highly swept subsonic leading edge portion arranged to develop, at high angles of attack, separated flow which develops into a vortex moving over the upper surface of the wing; b. Vorsehen eines Grenzschichtsteuer- bzw. -regelsaugstreifenmitteis an bzw. in einer äußeren Oberfläche des Vorderkantentelis, das sich längs des Vorderkantenteils erstreckt;b. providing a boundary layer control suction strip means on or in an outer surface of the leading edge portion extending along the leading edge portion; c. Betreiben eines Saugmittels während einer Betriebsart hohen Anstellwinkels, um Außenluft durch das Saugstreifenmittel zum Vermindern bzw. Mildern abgetrennter Luftströmung einzuziehen, so daß die Entwicklung des Wirbels vermindert bzw. gemildert wird.c. Operating a suction means during a high angle of attack mode to draw outside air through the suction strip means to reduce or mitigate separated airflow so that the development of the vortex is reduced or mitigated.
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