JP2013203369A

JP2013203369A - 飛行体の高揚力装置

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Publication number: JP2013203369A
Application number: JP2012077712A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayama; 賢司葉山; Kazuhide Isotani; 和秀磯谷
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Society of Japanese Aerospace Companies
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Society of Japanese Aerospace Companies
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: CA2867045A1; CA2867045C; EP2832638B1; EP2832638A4; US9714079B2; CA2983719A1; CA2983719C; US20150053825A1; JP5956803B2; WO2013145774A1; US20170291688A1; US9789955B1; EP2832638A1

Abstract

【課題】機体重量を極力増加させず、実用性を損なわずに、高揚力装置から発生する空力騒音を低減する。
【解決手段】高揚力装置３は、飛行体に揚力を生じさせる主翼２の後部に展開及び収容可能に設けられ、主翼２の翼長方向に沿って延在するフラップ本体１１を備え、該フラップ本体１１の延在方向の端部１１ａには、展開時における主翼２の後部とフラップ本体１１の前部との間の空隙を拡張させる空隙拡張部２０，３０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、飛行体の主翼の後縁部に展開及び収容可能に設けられる高揚力装置に関する。

飛行体は、主翼に設けられる高揚力装置を備えている。高揚力装置は、巡航時には主翼に収容され、離着陸時には主翼から展開される。高揚力装置は、低速飛行中に揚力を確保するための空力デバイスであるので、空力特性を重視した設計となっている。

近年、離着陸時に飛行体から発生する騒音の低減に対する要請が高まっている。このような中、高揚力装置は、特に着陸時における主たる騒音源の一つであると認識されている。そこで、空力騒音の低減を考慮した高揚力装置が提案されている。例えば特許文献１は、主翼の上面、側面及び下面に開いた穴から気流を噴出するように構成された騒音低減装置を開示している。

米国特許７４８４９３０号明細書

前述の騒音低減装置によれば、気流を噴出するために、空圧源が主翼近くに配置されていなければならない。空圧源に専用の圧縮機を適用した場合、装置全体が大掛かりなものとなるし、機体の重量が増加する。また、空圧源から穴までエアを導くための配管をフラップの内部に設ける必要もある。このように複雑な機構を設ける場合、重量増のみならず、点検や整備など機体の維持に必要な作業が増えるため実用性が損なわれる。

そこで本発明は、機体の重量を極力増加させないように、また、実用性を損なわないようにして、高揚力装置から発生する空力騒音を好適に低減することを目的としている。

本発明に係る飛行体の高揚力装置は、飛行体に揚力を生じさせる主翼の後部に展開及び収容可能に設けられ、前記主翼の翼長方向に沿って延在するフラップ本体を備え、該フラップ本体の延在方向の端部には、展開時における前記主翼の後部と前記フラップ本体の前部との間の空隙を拡張させる空隙拡張部が設けられている。

また、前記フラップ本体の延在方向端部の前縁部は、他の部分の前縁部に比べて後方に位置し、且つ、前記延在方向端部の翼弦方向寸法は、当該延在方向端部の近傍部分における翼弦方向寸法よりも小さく形成されており、該フラップ本体の延在方向端部の前縁部の前方に形成される空隙が、前記空隙拡張部を構成するものであってもよい。

また、前記フラップ本体の延在方向端部の前縁部は、他の部分の前縁部に比べて上部が窪ませてあり、該窪みが前記空隙拡張部を構成するものであってもよい。

また、前記フラップ本体の前記延在方向端部の近傍部分の翼弦方向寸法をＬとした場合に、前記フラップ本体の主面に対向して平面視したときの前記空隙拡張部は、その翼長方向寸法が寸法Ｌの１００％以下、且つ、その翼弦方向寸法が寸法Ｌの３０％以下であってもよい。

本発明によれば、機体の重量を極力増加させないように、また、実用性を損なわないようにして、高揚力装置から発生する空力騒音を好適に低減することができる。

本発明に係る飛行体の高揚力装置の概要構成を示す斜視図である。従来例による高揚力装置の斜視図である。実施の形態１に係る高揚力装置のフラップ本体の構成を示す外観図であり、平面図と先端側からの側面図とを示している。実施の形態１に係る高揚力装置を示す図面であり、フラップ本体は図３のＩＶ矢視断面図を示している。実施の形態１に係る高揚力装置を示す図面であり、フラップ本体は図３のＶ矢視断面図を示している。実施の形態１の変形例を示す平面図である。実施の形態２に係る高揚力装置のフラップ本体の構成を示す外観図であり、平面図と先端側からの側面図とを示している。実施の形態２に係る高揚力装置を示す図面であり、フラップ本体は図７のＶＩＩＩ矢視断面図を示している。実施の形態２の変形例を示す図面であり、フラップ本体の平面図と、フラップ本体の前縁部付近の拡大側面図とを示している。テーパー及び後退角付のフラップ本体を示す平面図である。フラップ本体について、音圧のスペクトル分布を測定した結果を示すグラフである。実施の形態１で示した変形例１〜５のフラップ本体の音圧レベル（オーバーオール値）を示すグラフである。実施の形態２で示した変形例１〜５のフラップ本体の音圧レベル（オーバーオール値）を示すグラフである。

主翼からフラップ本体を展開した状態では、フラップ本体の延在方向であるスパン方向（以下、翼長方向）の先端部の表面近くに、該先端部の下面側から上面側へと巻き上がる渦が生じる。この渦が空力騒音の発生要因と考えられる。そこで本発明者は、渦の強度を弱めることが、高揚力装置から発生する空力騒音を低減するために効果的であると着想して、本願に係る飛行体の高揚力装置を発明した。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、飛行体の機体が機首を前とする前後方向に延びるものとして方向を説明する。また、同一又は対応する要素については、全ての図を通じて同一の符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。
（主翼及び高揚力装置）
図１は、本発明の実施形態に係る飛行体の高揚力装置３の概要構成を示す斜視図である。図１に示すように飛行体は、前後方向に延びる機体１、左右一対の主翼２（図１では右側主翼のみを図示）、及び高揚力装置３を備えている。一対の主翼２は、機体１から左方向及び右方向それぞれに延びている。高揚力装置３は、主翼２の後縁部に設けられている。本実施形態に係る高揚力装置３は、スロッテッドフラップ型又はファウラーフラップ型であり、主翼２に収容されたり主翼２から展開したりする。なお、図１に示すように、飛行体１の主翼２にはこの他にも、ジェットエンジン４が懸架され、前縁部にはスラット５、後縁部には内側補助翼６，外側補助翼７などが設けられている。

高揚力装置３は、フラップ本体１１及びリンク機構１２を備えている。フラップ本体１１は、翼弦方向よりも翼長方向に長い翼形状を有している。フラップ本体１１の翼長方向は、主翼２の翼長方向に略平行に設けられている。リンク機構１２は、主翼２とフラップ本体１１とを連結しており、不図示のアクチュエータの駆動により、フラップ本体１１を主翼１に対して収容したり展開させたりする。

フラップ本体１１が主翼２に収容されると、フラップ本体１１の前縁部が、主翼２の後縁部の下方に収容される。一方、フラップ本体１１の後縁部は外部に露出したままとなっており、主翼２の後縁部を部分的に構成する。フラップ本体１１が主翼２から展開されると、フラップ本体１１の略全部が平面視で主翼２よりも後縁側に突出するようにして配置される。

図２は、従来例による高揚力装置３′の部分斜視図であり、フラップ本体１１が主翼２から展開された状態を示している。フラップ本体１１′の翼長方向の先端部では、上面側と下面側との圧力差に基づき、フラップ本体１１′の下面側から側端面に対向する部分を通って上面側へと巻き上がる渦（図中の実線矢印で示す）が発生する。この渦は、位置や強度が時間の経過とともに変動する。また、巻き上がった渦は、フラップ本体１１′の側端面や上面と干渉する。このようなことから、高揚力装置３′が主翼２から展開しているときに高揚力装置３′から空力騒音が発生しているものと考えることができる。

そこで、本実施形態に係る高揚力装置３においては、フラップ本体１１の先端部１１ａにおける上面側と下面側との圧力差の低減を図っている。より具体的には、先端部１１ａには、展開時における主翼２の後部とフラップ本体３の前部との間の空隙を拡張させる空隙拡張部を設けている。通常のフラップ設計では、フラップ本体で発生する揚力が最適となるように上記空隙が調整されている為、この空隙を調整された寸法よりも拡張すると、先端部１１ａの上面側では流れが局所的に剥離して圧力が上昇する。その結果、先端部１１ａの上面側と下面側との圧力差が低減し、下面側から側端面に対向する部分を通って上面側へと巻き上がる渦が弱まり、空力騒音が低減する。以下、このような空隙拡張部を備える高揚力装置３の具体例について説明する。
（実施の形態１：前縁短縮型）
図３は、実施の形態１に係る高揚力装置３のフラップ本体１１の構成を示す外観図であり、平面図と先端側からの側面図とを示している。図３に示すフラップ本体１１は、全体的には、平面視にて左右方向（翼長方向）に長寸の長方形状を成している。その翼長方向の先端部１１ａには、その翼弦長を短縮することによって空隙拡張部２０が形成されている。より具体的に説明すると、フラップ本体１１の先端部１１ａの前縁部（以下、「先端前縁部」）２１は、その他の部分の前縁部（以下、「本体前縁部」）１２に比べて後方に位置している。且つ、先端部１１ａにおける翼弦方向寸法は、該先端部１１ａの近傍部分における翼弦方向寸法よりも小さく形成されている。そして、先端前縁部２１の前方に形成されるスペース２２が、上記の空隙拡張部２０を構成している。

換言すれば、先端前縁部２１の前側端面２２ａと、その他の部分の先端側端面２２ｂとにより、空隙拡張部２０を構成するスペース２２が画定されている。また、本実施の形態では、フラップ本体１１の後縁部１１ｂは、翼長の全範囲にわたって滑らかに連なっている（後縁部が一致）。従って、前縁部２１，１２の位置ズレ量の分だけ、先端部１１ａは他の部分よりも翼弦長が短寸になっている。

なお、フラップ本体１１の先端部１１ａの断面形状（翼長方向に直交する断面の形状）は、上面側の輪郭線と下面側の輪郭線とが前縁部で滑らかにつながれた曲線で構成される断面形状を採用することができる。本実施の形態では、前縁部が径の大きい円弧状を成し、後縁部に向かうに従って厚み寸法が小さくなり、全体として上方へ凸状に湾曲した形状のものを例示している（図３の側面図参照）。

図４は、実施の形態１に係る高揚力装置３を示す図面であり、主翼２の断面図と、フラップ本体１１の図３のＩＶ矢視断面図とを示している。なお、図はフラップ本体１１が主翼２に対して展開した状態を示している。

はじめに、展開状態におけるフラップ本体１１の本体前縁部１２の上方を通過する気流について説明する（図４中の実線矢印を参照）。フラップ本体１１が展開した場合、本体前縁部１２は、翼弦方向において主翼２の後縁部２ａ（フラップ本体１１を収容する部分の後縁部）よりも前方に位置している。より詳しくは、本体前縁部１２の前端は、主翼２の後縁部２ａの後端よりも水平方向の前方に位置しており、フラップ本体１１の前部と主翼２の後部とは所定寸法だけオーバーラップしている。また、本体前縁部１２の上面と主翼２の後縁部２ａの下面との間には、所定寸法のギャップが形成されている。このような構成により、主翼２の後縁部２ａとフラップ本体１１の本体前縁部１２との間には、比較的狭い空隙Ｓ１が形成されている。

なお、本実施の形態での上記オーバーラップ寸法は、一例として、主翼２の翼弦（前縁と後縁とを結ぶ線分）に沿った方向を基準として測定した場合を示している。また、上述したギャップ寸法は、主翼２の後縁部２ａと本体前縁部１２の表面との最短距離を基準として測定している。

従って、着陸時などにフラップ本体１１を展開すると、主翼２の下面に沿って流れる空気は、空隙Ｓ１を通過し、フラップ本体１１の上面に沿う流れを形成する（図４中の実線矢印参照）。ここで、本体前縁部１２の上方を通過する気流は、比較的狭いギャップから成る空隙Ｓ１を通過するため流速が大きい。また、本体前縁部１２と主翼２の後縁部２ａとのオーバーラップにより、空隙Ｓ１を通過する気流の向きがフラップ本体１１の上面に沿う方向となる。その為、フラップ本体１１の上面ではフラップ表面に沿って流れが生じ、剥離が抑制される。このようにフラップ本体１１の先端部１１ａを除く部分では、適切に調整された空隙によって、大きな揚力を発生させている。

次に、図５を参照してフラップ本体１１の先端前縁部２１の上方を通過する気流について説明する。図５は、実施の形態１に係る高揚力装置３を示す図面であり、主翼２の断面図と、フラップ本体１１の図３のＶ矢視断面図（フラップ本体１１の先端部１１ａでの断面図）とを示している。なお、図の上段にはフラップ本体１１が主翼２に対して展開した状態を示し、下段には収納した状態を示している。更に、本体前縁部１２の外形を破線で示している。

フラップ本体１１が展開した場合、先端前縁部２１は、翼弦方向において主翼２の後縁部２ａと同一位置かそれよりも後方に位置している。より詳しくは、先端前縁部２１の前端は、スペース２２の分だけ位置が後方にあるため、翼弦方向において主翼２の後縁部２ａの後端と同一かそれより後方に位置しており、フラップ本体１１の前部と主翼２の後部とはオーバーラップ部分がない。また、オーバーラップ部分が存在しないため、当然ながら、先端前縁部２１の上面と主翼２の後縁部２ａの下面とのギャップが大きい。そのため、先端前縁部２１と主翼２の後縁部２ａとの間には、比較的広い空隙Ｓ２が形成されている。

着陸時などにフラップ本体１１を展開すると、主翼２の下面に沿って流れる空気は、空隙Ｓ２を通過し、フラップ本体１１の上面側へ向かう流れを形成する（図５中の実線矢印参照）。この気流は、比較的広い空隙Ｓ２を通過するため空隙Ｓ１を通過する場合に比べて流速が小さくなる。また、フラップ本体１１の先端前縁部２１と主翼２の後縁部２ａとの間にオーバーラップがなくなることで、空隙Ｓ１を通過した気流の向きをフラップ本体１１の上面に沿わせる作用が小さくなる。これらの効果により、フラップ本体１１の先端部１１ａの上面では、気流が局所的に剥離した状態となり圧力低下が抑制される。そのため、当該先端部１１ａにおいては、その下面側と上面側との圧力差が小さくなるので渦強度が低下し、空力騒音の抑制が図られる。

上述のように、フラップ本体１１を、その先端部１１ａ以外の部分と先端部１１ａとで異なる空隙が形成される形状とすることで、それぞれの箇所において下面側と上面側との圧力差を異ならせることができる。フラップ本体１１の先端部１１ａ以外の部分では、揚力が大きくなるように空隙を調整して高揚力装置の目的である揚力増加効果を発揮させる。一方、先端部１１ａでは、先端部１１ａ以外の部分よりも空隙を拡張させることで、騒音の発生原因となっている先端部１１ａでの巻き上がり渦を弱めるようにする。これにより、離着陸時の空力性能への影響を小さく抑制しつつ、騒音の低減を効果的に実現することができる。

なお、図４及び図５において、符号１３ａは、フラップ本体１１が収容スペース２ｂに収容された場合に、本体前縁部１２の前端に当接するシール部材であり、符号１３ｂは、先端前縁部２１の前端に当接するシール部材である。また、上述したような空隙拡張部２０を有するフラップ本体１１を採用する場合、主翼２においては、その下面のうちフラップ本体１１の先端前縁部２１に対応する部分を、シール部材１３ｂの位置まで後退させればよい。これにより、フラップ本体１１をスペース２ｂに収納した状態の翼全体の外形は、空隙拡張部２０を設けない場合と同じ形状となるため、巡航時の翼の空力特性に影響が生じない。

図６は、実施の形態１の変形例を示す平面図である。本実施の形態に係る空隙拡張部２０は、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１（即ち、先端前縁部２１の翼長方向の長さ寸法）、スペース２２の翼弦方向寸法Ｌ２（即ち、先端前縁部２１及び本体前縁部１２の翼弦方向の位置ズレ寸法）、更には空隙拡張部２０の位置についても、様々に設定することができる。

具体的に説明すると、図６の変形例１に示すものは、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１がフラップ本体１１の先端部１１ａ直近の翼弦長Ｌの約５０％、翼弦方向寸法Ｌ２が翼弦長Ｌの約１０％となっている。なお、このスペース２２は、先端側が開放されている。

変形例２に示すものは、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１は変形例１と同一であり、翼弦方向寸法Ｌ２は変形例１のものの約６７％（翼弦長Ｌの約７％）となっている。このスペース２２も先端側が開放されている。

変形例３に示すものは、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１は変形例１と同一であり、翼弦方向寸法Ｌ２は変形例１のものの約３３％（翼弦長Ｌの約３％）となっている。このスペース２２も先端側が開放されている。

変形例４に示すものは、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１が変形例１のものの約２５％（翼弦長Ｌの約１２．５％）、翼弦方向寸法Ｌ２は変形例１と同一となっている。このスペース２２も先端側が開放されている。

更に、変形例５に示すものは、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１が翼弦長Ｌの約３７．５％、翼弦方向寸法Ｌ２が翼弦長Ｌの約１０％となっている。また、このスペース２２は先端部１１ａの端面よりも基端部寄りに配置されており、従って、先端側が閉じられている。具体的には、このスペース２２は、フラップ本体１１の先端部１１ａの端面から、基端寄りに、翼弦長Ｌの約１２．５％の距離だけズレて位置している。

これらの変形例に係る構成であっても、フラップ本体１１の先端部１１ａにおいて、上面における圧力低下が抑制される。そのため、当該先端部１１ａにおいては、その下面側と上面側との圧力差が小さくなるので、渦強度の低下あるいは渦の発生自体を抑制でき、空力騒音の抑制が図られる。なお、フラップ本体１１に必要とされる揚力を考慮すると、スペース２２の翼長方向寸法Ｌ１は、スペース２２の近傍部分の翼弦長Ｌの１００％以下とするのがより好ましく、翼弦方向寸法Ｌ２は、翼弦長Ｌの３０％以下とするのがより好ましい。
（実施の形態２：前縁上面カット型）
図７は、実施の形態２に係る高揚力装置３のフラップ本体１１の構成を示す外観図であり、平面図と先端側からの側面図とを示している。図７に示すフラップ本体１１は、実施の形態１と同様に、全体的には、平面視にて左右方向（翼長方向）に長寸の長方形状を成している。その翼長方向の先端部１１ａには、その上部を窪ませることによって空隙拡張部３０が形成されている。

より具体的に説明すると、フラップ本体１１の先端部１１ａの前縁部（先端前縁部）２１の上部には、その他の部分の前縁部（本体前縁部）１２の上面１２ａに比べて、窪んだ上面３１ａを有する窪み３１が形成されている。この窪み３１は、翼長方向においては所定寸法Ｌ３（好ましくは、翼弦長Ｌの１００％以下の寸法）を有し、翼弦方向においては、先端前縁部２１の前端から所定寸法Ｌ４を有する、平面視で略長方形状を成している（図７の平面図参照）。そして、窪み３１の上面３１ａの上方に形成されるスペース３２が、上記の空隙拡張部３０を構成している。

なお、先端前縁部２１の上部に窪み３１が形成されているので、その分、先端前縁部２１の前端の厚み寸法は、他の本体前縁部１２の前端の厚み寸法より、小さくなっている。

図８は、実施の形態２に係る高揚力装置３を示す図面であり、主翼２の断面図と、フラップ本体１１の図７のＶＩＩＩ矢視断面図（フラップ本体１１の先端部１１ａでの断面図）とを示している。また、図８の上段にはフラップ本体１１が主翼２に対して展開した状態を示し、下段には収納した状態を示している。更に、本体前縁部１２の外形を破線で示している。

本実施の形態に係る高揚力装置３は、本体前縁部１２の上方を通過する気流は、実施の形態１において図４を参照して説明したのと同様にして流れる。ここでは、フラップ本体１１の先端前縁部２１の上方を通過する気流について説明する。窪み３１が形成されているため、先端前縁部２１の上面３１ａ（窪み３１の上面）と主翼２の後縁部２ａの下面との間には、本体前縁部１２の場合よりも大きいギャップが形成されている。そのため、先端前縁部２１と主翼２の後縁部２ａとの間には、比較的広い空隙Ｓ３が形成されている。

着陸時などにフラップ本体１１を展開すると、主翼２の下面に沿って流れる空気は、空隙Ｓ３を通過し、フラップ本体１１の上面側へ向かう流れを形成する（図８中の実線矢印参照）。この気流は、比較的広い空隙Ｓ３を通過するため空隙Ｓ１（図４参照）を通過する場合に比べて流速が小さくなる。また、窪み３１により気流の向きをフラップ本体１１の上面に沿わせる作用が小さくなる。これらの効果により、フラップ本体１１の先端部１１ａの上面では流れが局所的に剥離した状態となり、圧力低下が抑制される。そのため、当該先端部１１ａにおいては、その下面側と上面側との圧力差が小さくなるので渦強度が低下し、空力騒音の抑制が図られる。

なお、本実施の形態に係るフラップ本体１１を採用する場合も、当該フラップ本体１１を主翼２のスペース２ｂに収納すると、翼全体の外形は空隙拡張部３０を設けない場合と同じ形状となる。そのため、上記構成のフラップ本体１１を採用しても、巡航時の翼の空力特性に影響が生じない。

図９は、実施の形態２の変形例を示す図面であり、フラップ本体１１の平面図と、フラップ本体１１の前縁部付近の拡大側面図とを示している。本実施の形態に係る空隙拡張部３０は、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３（即ち、スペース３２の翼長方向寸法）、窪み３１の翼弦方向寸法Ｌ４（即ち、スペース３２の翼弦方向寸法）、更には空隙拡張部３０の位置についても、様々に設定することができる。

具体的に説明すると、図９の変形例１に示すものは、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３がフラップ本体１１の先端部１１ａ直近の翼弦長Ｌの約５０％、翼弦方向寸法Ｌ４が翼弦長Ｌの約１４％となっている。なお、この窪み３１により形成されるスペース３２は、先端側が開放されている。

変形例２に示すものは、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３は変形例１と同一であり、翼弦方向寸法Ｌ４は変形例１のものの約５０％（翼弦長Ｌの約７％）となっている。この窪み３１により形成されるスペース３２も先端側が開放されている。

変形例３に示すものは、窪み３１の寸法Ｌ３，Ｌ４は、変形例１と同一である。但し、窪み３１の深さ寸法が変形例１とは異なっている。即ち、変形例３に示すものは、変形例１に示すものに比べて、窪み３１の深さ寸法が小さくなっている。特に、先端前縁部２１の前端付近はほぼ変形例１のものと同一寸法であるが、窪み３１の後部の深さ寸法が変形例１のものより小さくなるように形成されている。

変形例４に示すものは、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３が変形例１のものの約２５％（翼弦長Ｌの約１２．５％）、翼弦方向寸法Ｌ４は変形例１と同一となっている。この窪み３１により形成されるスペース３２も先端側が開放されている。

変形例５に示すものは、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３が変形例１のものの約７５％（翼弦長Ｌの約３７．５％）、翼弦方向寸法Ｌ４は変形例１と同一となっている。更に、変形例５の窪み３１は、先端部１１ａの端面よりも基端部寄りに配置されており、従って、この窪み３１により形成されるスペース３２は、先端側が閉じられている。具体的には、この窪み３１は、フラップ本体１１の先端部１１ａの端面から、基端寄りに、翼弦長Ｌの約１２．５％の距離だけズレて位置している。

これらの変形例に係る構成であっても、フラップ本体１１の先端部１１ａにおいて、上面における圧力低下が抑制される。そのため、当該先端部１１ａにおいては、その下面側と上面側との圧力差が小さくなるので、渦強度の低下あるいは渦の発生自体を抑制でき、空力騒音の抑制が図られる。なお、フラップ本体１１に必要とされる揚力を考慮すると、窪み３１の翼長方向寸法Ｌ３は、スペース３２の近傍部分の翼弦長Ｌの１００％以下とするのがより好ましく、翼弦方向寸法Ｌ４は、翼弦長Ｌの３０％以下とするのがより好ましい。

なお、実施の形態１では、本体前縁部１２及び先端前縁部２１の各前端ラインをほぼ平行な構成となっているものを例示したが、これに限定されない。例えば、本体前縁部１２の前端ラインに対して先端前縁部２１の前端ラインを傾斜させてもよい。また、実施の形態２では、本体前縁部１２の前端ラインと窪み３１の後端ラインとをほぼ平行な構成となっているものを例示したが、これに限定されない。例えば、本体前縁部１２の前端ラインに対して窪み３１の後端ラインを傾斜させてもよい。

図１０に、フラップ本体１１の一例として、テーパー及び後退角付のフラップ本体の平面形状を示す。この図に示すように、一般的にフラップ本体１１の平面形状としては、テーパー翼や後退角付の翼の形状が採用される場合が多い。ここでテーパー翼とは、翼の根元のコード長（C root）よりも、翼の先端のコード長（C tip）の方が短寸の翼である。また、後退角付の翼とは、翼の先端位置が根元位置よりも後方にずれた形状の翼である。そして本発明は、このようなテーパー翼や後退角付の翼に適用した場合にも、上記実施の形態で説明したのと同様の作用効果を奏することができる。即ち、テーパー翼や後退角付の翼においても、その先端部の前縁部に、前縁短縮型（実施の形態１）あるいは前縁上面カット型（実施の形態２）による空隙拡張部を形成することにより、離着陸時の空力性能への影響を小さく抑制しつつ、騒音の低減を効果的に実現することができる。

要は、フラップ本体１１の上面側を流れる気流を該上面から剥離することにより、フラップ本体１１の上下面の圧力差を小さくすることのできる構成であればよい。そのために、主翼２の後縁部２ａとフラップ本体１１の先端前縁部２１との間の空隙を、フラップ本体１１の本体前縁部１２に対応する空隙Ｓ１よりも拡張する空隙拡張部を備える構成であればよい。

図１１は、３種類の形状のフラップ本体について、風洞試験により音圧のスペクトル分布（即ち、周波数特性）を測定した結果を示すグラフである。ここでは、空隙拡張部を設けないフラップ本体（図中：基本）、実施の形態１の変形例１に示したフラップ本体、実施の形態２の変形例１に示したフラップ本体、の夫々について示している。なお、縦軸の音圧レベルはＡ特性補正を施してあり、横軸の周波数は所定の実機サイズを想定した補正を施してある。

この図１１に示すように、基本形状のフラップ本体に比べて、実施の形態１，２に示したフラップ本体は音圧レベルが小さく、特に、騒音への影響が大きい８００Ｈｚ付近において音圧レベルの低減が図れていることが分かる。

図１２は、実施の形態１で示した変形例１〜５のフラップ本体の音圧レベル（オーバーオール値）を示すグラフである。また、図１３は、実施の形態２で示した変形例１〜５のフラップ本体の音圧レベル（オーバーオール値）を示すグラフである。これらは、基本形状のフラップ本体の音圧レベル（オーバーオール値）に対する変化量を示しており、何れも風洞試験による測定値を基に算出している。

以上に説明したように、本発明に係る飛行体の高揚力装置は、フラップ本体の一部（フラップ本体の全体面積に比べて極めて小さい部位）を変形するだけで、騒音を大きく低減することができる。具体的には、変形部位は、フラップ本体の翼長方向（延在方向）の端部であって、しかも、当該端部の前縁部に限られる。そのため、離着陸時の空力性能への影響を小さく抑制しつつ、騒音の低減を効果的に実現することができる。

また、一般的にフラップ本体内には、構造部材としての桁（スパー）が翼長方向に延設されているが、上記のように変形部位を端部の前縁部に限定することにより、桁のレイアウトに影響がない。従って、既存のフラップ本体に対して桁のレイアウト変更をする手間が不要であり、また、先端部１１ａ付近で桁を途切れさせ、先端部１１ａには別体の桁を設けるなどして、重量の増加を招来することもない。

また、本発明に係る高揚力装置において騒音低減を実現する空隙拡張部は、極めてシンプルな形状で構成されており、複雑な機構や複雑な形状を有していない。そのため、重量増加を抑制できるのに加えて、メンテナンス性が極めて優れている。更に、上述したようにフラップ本体を主翼に収納した状態では、従来の翼形状と同様の形状を実現できるため、巡航時の空力特性に対する影響は生じない。

このように、本発明に係る高揚力装置は、翼全体の空力特性への影響を抑制しつつ騒音を大きく低減でき、設計、製造、メンテナンスの各場面において優れており、実用性の高いものである。

本発明は、機体の重量を極力増加させないように、また、実用性を損なわないようにして、高揚力装置から発生する空力騒音を好適に低減することができるとの作用効果を奏し、高揚力装置を備えた飛行体に適用すると有益である。

１機体
２主翼
３高揚力装置
１１フラップ本体
１２本体前縁部
２０空隙拡張部
２１先端前縁部
２２スペース
３０空隙拡張部
３１窪み
３２スペース

Claims

飛行体の主翼の後部に展開及び収容可能に設けられ、前記主翼の翼長方向に沿って延在するフラップ本体を備え、
該フラップ本体の延在方向の端部には、展開時における前記主翼の後部と前記フラップ本体の前部との間の空隙を拡張させる空隙拡張部が設けられている、飛行体の高揚力装置。
前記フラップ本体の延在方向端部の前縁部は、他の部分の前縁部に比べて後方に位置し、且つ、前記延在方向端部の翼弦方向寸法は、当該延在方向端部の近傍部分における翼弦方向寸法よりも小さく形成されており、該フラップ本体の延在方向端部の前縁部の前方に形成される空隙が、前記空隙拡張部を構成する、請求項１に記載の飛行体の高揚力装置。
前記フラップ本体の延在方向端部の前縁部は、他の部分の前縁部に比べて上部が窪ませてあり、該窪みが前記空隙拡張部を構成する、請求項１に記載の飛行体の高揚力装置。
前記フラップ本体の前記延在方向端部の近傍部分の翼弦方向寸法をＬとした場合に、前記フラップ本体の主面に対向して平面視したときの前記空隙拡張部は、その翼長方向寸法が寸法Ｌの１００％以下、且つ、その翼弦方向寸法が寸法Ｌの３０％以下である、請求項１乃至３の何れかに記載の飛行体の高揚力装置。