JP4831337B2 - Vortex generator - Google Patents
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Description
本発明は、ボルテックス・ジェネレーター、特にフラップ等の可動翼の舵角が大きい場合は可動翼の上面を流れる気流の剥離を好適に抑制し、他方フラップ等の可動翼の舵角が小さい場合は固定翼および可動翼の上面を流れる気流に対し抵抗とならない簡素な機構によって構成されたボルテックス・ジェネレーターに関するものである。 The present invention suitably suppresses separation of the airflow flowing on the upper surface of the movable wing when the rudder angle of the movable wing such as a flap is large, and is fixed when the rudder angle of the movable wing such as a flap is small. The present invention relates to a vortex generator configured by a simple mechanism that does not resist airflow flowing over the upper surface of a wing and a movable wing.
例えば航空機のフラップ上面を流れる気流がフラップ上面から剥離すると、フラップ効果が低減され、空気抵抗の増大、揚力の減少および揚抗比の悪化を招来する。このような剥離を抑制する剥離抑制装置としてボルテックス・ジェネレーターが広く知られている。ボルテックス・ジェネレーターとは、気流中に置かれ縦渦を発生させ、翼の境界層を流れる気流に対し運動量を与え剥離を抑制する、いわゆる渦発生器である。これにより、剥離点をより下流側に移動させることができる反面、巡航時のようなフラップの操舵がない場合は、ボルテックス・ジェネレーターは気流に対して抵抗となる。つまり、ボルテックス・ジェネレーターは離着陸時のような高迎角飛行時または高揚力装置の一種であるフラップを操舵した場合には有効であるが、巡航時のような流れの剥離を伴わない飛行状態では流れに対して抵抗となり空力性能において、非常に重要である抗力を増大させてしまうデメリットがある(例えば、非特許文献1を参照。)。
ところで、流れの剥離を伴わない飛行時(巡航時)のボルテックス・ジェネレーターによる抵抗増大のデメリットをなくすための装置(アイデア)はいくつか知られている。一例を挙げれば、軸方向に対し移動可能なボルテックス・ジェネレーター(長軸物)を流れに対し垂直に配置し、センサによって流れの剥離が検知されると、駆動手段によってボルテックス・ジェネレーターが駆動され気流に対して垂直に突出して縦渦を発生させる。この縦渦が翼の境界層近傍を流れる気流に対し運動量を供給して流れの剥離が抑制されるようにした流れの剥離制御装置が知られている(例えば特許文献1を参照。)。この装置では、ボルテックス・ジェネレーターが駆動されない場合は、ボルテックス・ジェネレーターは翼の表面から突出することはなく、翼の境界層を流れる気流に対し抵抗とはならないが、翼の境界層の流れを検知するセンサは常に翼の外表面から突出しており、翼の境界層を流れる気流に対し抵抗となっている。また、この装置はボルテックス・ジェネレーターを駆動させる機構や駆動させるエネルギーを必要とするため、航空機の重量を増大させ、性能を低下させる。従って、この装置は、流れの剥離を伴わない飛行時には、上記デメリットの量を減少させる装置であり、上記デメリットの量を完全になくす装置ではない。
また、流れの剥離を伴わない巡航時にはボルテックス・ジェネレーターを主翼の中へ収め上記デメリットをなくす方法もいくつか知られている。一例を挙げれば、操縦面(control surface)が操舵されると、ヒンジラインに関し操縦面と反対側に延びたエクステンションアームが、係合しているスライディングスタッドを駆動してその先端部に取り付けられたボルテックス・ジェネレーターを気流に対し垂直に突出するように構成されたボルテックス・ジェネレーターが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。しかし、この装置は機構的に複雑であり、ボルテックス・ジェネレーターにより得られる空力性能向上のメリットより、機構の複雑化による重量増大などのデメリットが大きいと考えられる。
For example, when the airflow flowing on the upper surface of the flap of the aircraft is separated from the upper surface of the flap, the flap effect is reduced, resulting in an increase in air resistance, a decrease in lift and a deterioration in the lift-drag ratio. A vortex generator is widely known as a peeling suppression device that suppresses such peeling. A vortex generator is a so-called vortex generator that is placed in an airflow to generate a vertical vortex, and provides momentum to the airflow flowing through the boundary layer of the wing to suppress separation. As a result, the separation point can be moved further downstream, but the vortex generator becomes resistant to the airflow when there is no flap steering as in cruising. In other words, the vortex generator is effective when flying at a high angle of attack such as during takeoff and landing, or when steering a flap that is a type of high lift device, but in a flight state that does not involve flow separation such as during cruise. There is a demerit that becomes resistance to the flow and increases drag that is very important in aerodynamic performance (see Non-Patent
By the way, several devices (ideas) for eliminating the disadvantage of increased resistance by a vortex generator during flight (cruising) without flow separation are known. For example, a vortex generator (long axis) that can move in the axial direction is placed perpendicular to the flow, and when separation of the flow is detected by the sensor, the vortex generator is driven by the driving means to generate air current. On the other hand, it projects vertically and generates a vertical vortex. There is known a flow separation control device in which the vertical vortex supplies momentum to an airflow flowing in the vicinity of a boundary layer of a blade so that the separation of the flow is suppressed (see, for example, Patent Document 1). With this device, when the vortex generator is not driven, the vortex generator will not protrude from the surface of the wing and will not resist the airflow flowing through the wing boundary layer, but it will detect the wing boundary layer flow. Sensors that always protrude from the outer surface of the wing and resist the airflow flowing through the boundary layer of the wing. This device also requires a mechanism and energy to drive the vortex generator, increasing the weight of the aircraft and reducing performance. Therefore, this device is a device that reduces the amount of demerit at the time of flight without flow separation, and is not a device that completely eliminates the amount of demerit.
There are also some known methods of eliminating the above disadvantages by placing a vortex generator in the main wing during cruising without flow separation. In one example, when the control surface is steered, an extension arm that extends away from the control surface with respect to the hinge line is attached to its tip by driving the engaged sliding stud. A vortex generator configured to project a vortex generator perpendicularly to an airflow is known (see, for example, Patent Document 2). However, this device is mechanically complex, and it is considered that there are greater demerits such as increased weight due to the complexity of the mechanism than the merit of aerodynamic performance improvement obtained by the vortex generator.
上述した通り、航空機のフラップのように物体表面がヒンジラインから急激に折れ曲がる場合、フラップの上面を流れる気流はそのヒンジラインの近傍でフラップの上面から剥離する。この剥離現象を抑制する従来のボルテックス・ジェネレーターは巡航時の航空機のフラップのように、主翼の上面とフラップの上面とが滑らかに接続する場合にはこのボルテックス・ジェネレーターの突出は空気抵抗の増大を招くようになる。そのため、ボルテックス・ジェネレーターが必要とされない巡航時の場合、ボルテックス・ジェネレーターをフラップの内部に収めることにより抵抗増大を避ける技術が存在する。
しかし、ボルテックス・ジェネレーターをフラップの内部に収める技術は、その機構が複雑であることから制御機構による重量増加を招き、ボルテックス・ジェネレーターの効果を打ち消すという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、フラップ等の可動翼の舵角が大きい場合は可動翼の上面を流れる気流の剥離を好適に抑制し、他方フラップ等の可動翼の舵角が小さい場合は固定翼および可動翼の上面を流れる気流に対し抵抗とならない簡素な機構によって構成されたボルテックス・ジェネレーターを提供することにある。
As described above, when the object surface is bent sharply from the hinge line like an aircraft flap, the airflow flowing on the upper surface of the flap is separated from the upper surface of the flap in the vicinity of the hinge line. Conventional vortex generators that suppress this separation phenomenon, such as the flap of an aircraft during cruising, when the upper surface of the main wing and the upper surface of the flap connect smoothly, the protrusion of the vortex generator increases the air resistance. Will be invited. Therefore, there is a technique for avoiding an increase in resistance by placing the vortex generator inside the flap when cruising when a vortex generator is not required.
However, the technology for accommodating the vortex generator inside the flap has a problem that the mechanism is complicated, so that the weight of the control mechanism is increased and the effect of the vortex generator is counteracted.
Therefore, the problem to be solved by the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and when the rudder angle of a movable blade such as a flap is large, it is preferable to separate the airflow flowing on the upper surface of the movable blade. Another object of the present invention is to provide a vortex generator configured by a simple mechanism that does not resist the airflow flowing through the upper surfaces of the fixed wing and the movable wing when the steering angle of the movable wing such as a flap is small.
前記目的を達成するための請求項1に記載のボルテックス・ジェネレーターは、固定翼と接合する可動翼の可動翼側接合部において、頂部が該可動翼を操舵するヒンジラインから突出して前記固定翼に重複する三角形の突起部によって鋸歯が形成され、且つ前記ヒンジラインが前記鋸歯を横切って配設され、前記可動翼の操舵角に応じて前記可動翼側接合部を成す前記三角形の突起部が起き上がり前記固定翼の外表面から突出して、該固定翼の境界層近傍を流れる気流が該突起部に衝突するように構成されていることを特徴とする。
上記ボルテックス・ジェネレーターでは、上記構成とすることにより、航空機の離着陸時のように可動翼が操舵される場合は、ヒンジラインの作用によって可動翼が下方へ折れ曲がると、可動翼の可動翼側接合部を成す鋸歯状の突起部が起き上がり、鋸歯状の突起部が固定翼の外表面から突出し固定翼の上面を流れる気流に当たり、その結果、デルタ翼形状で発生する前縁剥離渦と同等の縦渦を発生させ、その縦渦が運動量の小さい可動翼のヒンジライン近傍を流れる気流に運動量を供給することにより、可動翼の上面を流れる気流の剥離の発生を好適に抑制する。一方、巡航時のように可動翼が操舵されない場合は、可動翼側接合部の鋸歯状は固定翼の上面に接合して、固定翼の上面を流れる気流に対して抵抗とならなくなる。それに加えて、本ボルテックス・ジェネレーターは固定翼と対向する可動翼の可動翼側接合部を鋸歯状に形成し、且つヒンジラインが鋸歯状を横切って配設した極めた簡素な機構によって構成されているため、従来のボルテックス・ジェネレーターに見られた不使用時にこれらを翼の内部に格納する格納機構が不要となり、従来のボルテックス・ジェネレーターよりも軽量となる。
また、可動翼の操舵角の大きさにより固定翼の外表面から突出する突起部の高さが変化するため、剥離の発生する確率が高い場合にはボルテックス・ジェネレーターとしての効果が大きく、逆に剥離の発生する確率が小さい場合にはボルテックス・ジェネレーターとしての効果が小さくなるように構成されている。
The vortex generator according to
In the vortex generator, when the movable wing is steered by the action of the hinge line when the movable wing is steered, such as during takeoff and landing of an aircraft, the movable wing side joint of the movable wing is The sawtooth-shaped protrusion rises and the sawtooth-shaped protrusion protrudes from the outer surface of the fixed wing and hits the airflow flowing on the upper surface of the fixed wing. As a result, a vertical vortex equivalent to the leading edge separation vortex generated in the delta wing shape is generated. By generating and supplying momentum to the airflow that flows in the vicinity of the hinge line of the movable blade whose momentum is small, the occurrence of separation of the airflow flowing on the upper surface of the movable blade is suitably suppressed. On the other hand, when the movable wing is not steered as during cruising, the sawtooth shape of the joint portion on the movable wing side is joined to the upper surface of the fixed wing, and does not become a resistance against the airflow flowing on the upper surface of the fixed wing. In addition, this vortex generator is composed of an extremely simple mechanism in which the movable blade side joint of the movable blade facing the fixed blade is formed in a sawtooth shape, and the hinge line is arranged across the sawtooth shape. This eliminates the need for a storage mechanism for storing these in the wing when not in use, as found in conventional vortex generators, and is lighter than conventional vortex generators.
In addition, the height of the protruding part that protrudes from the outer surface of the fixed wing changes depending on the steering angle of the movable wing, so when the probability of separation is high, the effect as a vortex generator is large, conversely When the probability of occurrence of peeling is small, the effect as a vortex generator is reduced.
請求項2に記載のボルテックス・ジェネレーターでは、前記可動翼と接合する固定翼側接合部と、前記可動翼側接合部とが前記三角形の突起部による鋸歯状に形成された一対の段差無し併せ部を成し、且つ前記可動翼を操舵するヒンジラインが前記併せ部を横切って配設され、前記可動翼の操舵角に応じて前記併せ部を成す前記三角形の突起部が起き上がり前記固定翼の外表面から突出して、該固定翼の境界層近傍を流れる気流が該突起部に衝突するように構成されていることとした。
上記ボルテックス・ジェネレーターでは、上記構成とすることにより、請求項1に記載のボルテックス・ジェネレーターと同様に、可動翼が操舵される離着陸時には、可動翼の上面を流れる気流の剥離の発生を好適に抑制し、可動翼が操舵されない巡航時には、可動翼側接合部と固定翼側接合部とが段差なく滑らかに接合し、その結果、その接合部は固定翼および可動翼の上面を流れる気流に対して抵抗とならなくなり、これにより空気抵抗の増大が好適に抑制されることになる。
In the vortex generator according to claim 2, the fixed blade side joint portion joined to the movable blade and the movable blade side joint portion form a pair of stepless combined portions formed in a sawtooth shape by the triangular protrusions. And a hinge line for steering the movable wing is disposed across the joint portion, and the triangular protrusion that forms the joint portion rises in accordance with the steering angle of the movable wing and rises from the outer surface of the fixed wing. The air flow that protrudes and flows in the vicinity of the boundary layer of the fixed blade is configured to collide with the protrusion.
In the vortex generator, as described above, similarly to the vortex generator according to
請求項3に記載のボルテックス・ジェネレーターでは、前記三角形の頂角をθとするとき、20°≦θ≦50°となるように構成されていることとした。
上記ボルテックス・ジェネレーターでは、上記構成とすることにより、突起部に関する前縁後退角(=(π−θ)/2)が大きくなり、その結果、デルタ翼形状で発生する前縁剥離渦と同等の縦渦が好適に発生するようになる。
The vortex generator of
In the vortex generator, the above configuration increases the leading edge receding angle (= (π−θ) / 2) with respect to the protrusion, and as a result, is equivalent to the leading edge separation vortex generated in the delta wing shape. Longitudinal vortices are preferably generated.
本発明のボルテックス・ジェネレーターによれば、固定翼と接合する可動翼側接合部が鋸歯状に形成され、且つヒンジラインが鋸歯状を横切って配設されているため、可動翼が操舵される場合は、可動翼側接合部の鋸歯状の突起部が固定翼の外表面から突出して、固定翼の上面を流れる気流がその突起部に当たり、その結果縦渦が発生し、その縦渦は可動翼のヒンジライン近傍を流れる気流に運動量を与え、可動翼のヒンジラインでの気流の剥離の発生を好適に抑制する。他方、可動翼が操舵されない場合には、可動翼側接合部は固定翼の上面に接合し、鋸歯状の突起部は倒れ固定翼の外表面から突出しなくなるため、固定翼および可動翼の上面を流れる気流に対し抵抗とならなくなる。これにより可動翼の非操舵時の空気抵抗の増大が好適に抑制されることになる。
特に可動翼と接合する固定翼の固定翼側接合部と、可動翼側接合部とが鋸歯状に形成された一対の段差無し併せ部を成し且つヒンジラインがその併せ部を横切って配設されている場合は、可動翼が操舵されないときに、固定翼と可動翼との接合部は段差なく滑らかに接合し、固定翼および可動翼の境界層近傍を流れる気流に対して抵抗にならなくなり、これにより可動翼の非操舵時の空気抵抗の増大が一層好適に抑制されることになる。
また、本発明のボルテックス・ジェネレーターは、固定翼と接合する可動翼側接合部を鋸歯状に形成し、且つヒンジラインが鋸歯状を横切るように配設した極めて簡素な機構で構成されている。そのため、従来のボルテックス・ジェネレーターに見られた不使用時にこれらを翼の内部に格納する格納機構が不要となり、従来のボルテックス・ジェネレーターよりも軽量となる。
また、可動翼の操舵角の大きさにより固定翼の外表面から突出する突起部の高さが変化するため、剥離の発生する確率が高い場合にはボルテックス・ジェネレーターとしての効果が大きく、逆に剥離の発生する確率が小さい場合にはボルテックス・ジェネレーターとしての効果が小さくなるように構成されている。
According to the vortex generator of the present invention, the movable blade side joint to be joined to the fixed blade is formed in a sawtooth shape, and the hinge line is disposed across the sawtooth shape. The serrated projection on the movable blade side joint protrudes from the outer surface of the fixed wing, and the airflow flowing on the upper surface of the fixed wing hits the projection, resulting in the generation of a vertical vortex that is the hinge of the movable wing. Momentum is given to the airflow flowing in the vicinity of the line, and the occurrence of airflow separation at the hinge line of the movable blade is suitably suppressed. On the other hand, when the movable wing is not steered, the movable wing side joint is joined to the upper surface of the fixed wing, and the saw-tooth-shaped protrusion falls down and does not protrude from the outer surface of the fixed wing. No resistance to airflow. As a result, an increase in air resistance during non-steering of the movable blade is suitably suppressed.
In particular, the fixed wing side joint portion of the fixed wing to be joined to the movable wing and the movable wing side joint portion form a pair of stepless joints formed in a sawtooth shape, and the hinge line is arranged across the joint portion. When the movable wing is not steered, the joint between the fixed wing and the movable wing smoothly joins without any step, and the resistance to the air current flowing near the boundary layer between the fixed wing and the movable wing does not become a resistance. As a result, an increase in air resistance during non-steering of the movable blade is more preferably suppressed.
The vortex generator according to the present invention has a very simple mechanism in which the movable blade side joint to be joined to the fixed blade is formed in a sawtooth shape and the hinge line is disposed so as to cross the sawtooth shape. This eliminates the need for a storage mechanism for storing these in the wing when not in use, as found in conventional vortex generators, and is lighter than conventional vortex generators.
In addition, the height of the protruding part that protrudes from the outer surface of the fixed wing changes depending on the steering angle of the movable wing, so when the probability of separation is high, the effect as a vortex generator is large, conversely When the probability of occurrence of peeling is small, the effect as a vortex generator is reduced.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1は、実施例1に係るボルテックス・ジェネレーター100を後縁フラップ20に適用した一例を示す説明図である。なお、図1の(a)はボルテックス・ジェネレーター100が適用された実機の斜視図であり、同(b)は後縁フラップ20の操舵が成されない巡航時のボルテックス・ジェネレーター100を示し、同(c)は後縁フラップ20の操舵が成される離着陸時のボルテックス・ジェネレーター100を示している。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example in which the vortex generator 100 according to the first embodiment is applied to the
このボルテックス・ジェネレーター100は、後述するように、後縁フラップ20の操舵が成されない場合には、固定翼としての主翼10と、可動翼としての後縁フラップ20との接合部が一対の段差無しの鋸歯接合部30を成し、更に後縁フラップ20を下方に折り曲げるヒンジライン40が、例えば後縁フラップ20の側から見て鋸歯の谷部を横切って配設されて成り、後縁フラップ20がヒンジライン40を中心として折り曲がると、後縁フラップ側の鋸歯の突起部が主翼の外表面から突出するように構成されている。
As will be described later, in the vortex generator 100, when the trailing
図1の(b)に示すように、後縁フラップ20が操舵されない巡航時においては、主翼10と後縁フラップ20の鋸歯接合部30は段差なく滑らかに接合している。これにより、主翼10および後縁フラップ20の境界層近傍を流れる気流Fは表面に付着しながら流れるため、ボルテックス・ジェネレーター100における空気抵抗の増大が起きなくなる。
As shown in FIG. 1B, during cruising when the trailing
一方、図1の(c)に示すように、後縁フラップ20が操舵される例えば離着陸時においては、ヒンジライン40を回転中心として、後縁フラップ20が下方へ折れて、その結果、可動翼側接合部としての後縁フラップ側鋸歯部32が起き上がり、主翼10の外表面に対して突出するようになる。これにより、主翼10の境界層近傍を流れる気流Fがその突起部に衝突して前縁剥離渦が発生するようになる。この前縁剥離渦は後縁フラップ20のヒンジライン40近傍を流れる気流Fに運動量を与え、その結果後縁フラップ20の境界層近傍を流れる気流Fの剥離の発生が好適に抑制されることになる。従って、後縁フラップ20の機能が損なわれることはなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 1C, when the trailing
図2は、主翼10と後縁フラップ20との鋸歯接合部30を示す三面図である。なお、図2の(a)は上面図を示し、同(b)は正面図を示し、同(c)は側面図を示している。
FIG. 2 is a three-sided view showing the sawtooth joint 30 between the
図2の(a)に示すように、主翼10と後縁フラップ20との、いわゆるギザギザの鋸歯接合部30は、固定翼側接合部としての主翼側鋸歯部31と、可動翼側接合部としての後縁フラップ側鋸歯部32との一対の段差無し併せ部になっている。ヒンジライン40は、後縁フラップ側鋸歯部の谷部32aに沿って配設されている。
As shown in FIG. 2A, a so-called jagged sawtooth joint 30 between the
一般に、ヒンジライン40は、主翼側鋸歯部の谷部31aと後縁フラップ側鋸歯部の谷部32aとの間に配設されるのが望ましいが、後縁フラップ側鋸歯部の谷部32aより下流側に配設されていても良い。また、後縁フラップ側鋸歯部32の前縁後退角Λは、65°〜80°にあることが望ましい。
In general, the
図2の(b)に示すように、後縁フラップ20が操舵されると、後縁フラップ側鋸歯部32が起き上がり、主翼の外表面10sから突出するようになり、主翼の境界層近傍を流れる気流が後縁フラップ側鋸歯部32にあたり前縁剥離渦を発生させる。これにより、後縁フラップ20のヒンジライン40の近傍を流れる気流に運動量を供給し後縁フラップ20の上面を流れる気流の剥離が好適に抑制される。
As shown in FIG. 2B, when the trailing
また、図2の(c)に示すように、後縁フラップ20の操舵角に応じて、後縁フラップ側鋸歯部32が主翼の外表面10sから突出する高さが変化する。後縁フラップ20が操舵されない場合は、主翼10と後縁フラップ20は段差無く接合して後縁フラップ側鋸歯部32は主翼の外表面10sから突出しなくなり、主翼10および後縁フラップ20の境界層近傍を流れる気流に対して抵抗とならなくなる。
Further, as shown in FIG. 2C, the height at which the trailing edge flap side saw-
図3は、前縁フラップ50または後縁フラップ20の適用形状例を示す説明図である。
図3の(a)は、後縁フラップ側鋸歯部32の厚さが長手方向に対して一定であるが、同(b)は、後縁フラップ側鋸歯部32の厚さが長手方向に対して拡大する、いわゆるウェッジ形状を成している。また、同(c)は、ボルテックス・ジェネレーター100を前縁フラップ50に適用した形状例を示している。
FIG. 3 is an explanatory view showing an application shape example of the
In FIG. 3A, the thickness of the trailing edge flap side saw-
上記ボルテックス・ジェネレーター100によれば、主翼10と後縁フラップ20との接合部が、いわゆるギザギザの鋸歯接合部30を成しているため、離着陸時のように後縁フラップ20が操舵される場合、主翼10から見ると主翼の外表面10sからギザギザの鋸歯が出っ張り、大きな後退角を持つ翼の特性を利用し、これがボルテックス・ジェネレーターとして好適に機能する。一方、巡航時のように後縁フラップ20が操舵されない場合は、主翼10と後縁フラップ部20との鋸歯接合部30は滑らかに段差なく接合するため、ボルテックス・ジェネレーターとしては機能しなくなるが、主翼10および後縁フラップ20の境界層を流れる気流に対し抵抗とならなくなる。その結果、離着陸時のようにフラップの舵角が大きい場合はフラップ上面を流れる気流の剥離の発生を好適に抑制し、他方巡航時のようにフラップの舵角が小さい場合はフラップ上面の空気抵抗の増大を好適に抑制する。また、本ボルテックス・ジェネレーター100は、主翼10と後縁フラップ20との接合部をギザギザの一対の段差無し鋸歯接合部30で成す極めて簡素な機構によって構成されているため、不使用時にこれらを翼の内部に格納する格納機構が不要となり、従来のボルテックス・ジェネレーターに比べ極めて軽量となる。
According to the vortex generator 100, since the joint between the
図4は、実施例2に係るボルテックス・ジェネレーター200を示す説明図である。なお、図4の(a)は、斜視図であり、同(b)はA矢視図である。
このボルテックス・ジェネレーター200は、三角形状に形成されたVG片60の頂部がヒンジライン40から突出して主翼11に重複するように、VG片60を後縁フラップ21の上面に配設することにより構成されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a
The
上記実施例1のボルテックス・ジェネレーター100では、主翼10と後縁フラップ20との接合部が主翼側鋸歯部31と後縁フラップ側鋸歯部32とから成る一対の段差なし鋸歯接合部30を成していたが、このボルテックス・ジェネレーター200では、後縁フラップ21の主翼11との接合部において、VG片60によるいわゆるギザギザの鋸歯状が形成されている。従って、ボルテックス・ジェネレーター100と同様に、後縁フラップ21が操舵され、ヒンジライン40を回転中心として、後縁フラップ21が下方へ折れると、VG片60が起き上がり、VG片60の突起部が主翼11の外表面に対して突出するようになる。これにより、主翼11の境界層近傍を流れる気流Fがその突起部に衝突して前縁剥離渦が発生するようになる。この前縁剥離渦は後縁フラップ21のヒンジライン40近傍を流れる気流Fに運動量を与え、その結果後縁フラップ21の境界層近傍を流れる気流Fの剥離の発生が好適に抑制されることになる。他方、後縁フラップ21が操舵されない巡航時においては、VG片60は主翼11の上面に接合し、これにより、主翼11および後縁フラップ21の境界層近傍を流れる気流Fは表面に付着しながら流れるため、ボルテックス・ジェネレーター200における空気抵抗の増大が起きなくなる。
In the vortex generator 100 according to the first embodiment, the joint between the
図4の(b)は、離着陸時の後縁フラップ21が下方に折り曲げられた状態を示している。VG片60の頂部(突起部)が、主翼11の上面を流れる気流に当たり、前縁剥離渦を発生させ、その渦によって、後縁フラップ21の上面を流れる気流に運動量が供給され、後縁フラップ21の上面を流れる気流の剥離が好適に抑制されることになる。
FIG. 4B shows a state in which the trailing
航空機の姿勢を制御する操舵面(エルロン、ラダー、エレベーター)においても、後縁フラップヘの適用の場合と同様にサクション面側の流れの剥離を抑制し、操舵面の性能向上、また、抵抗低減により航空機全機の性能を向上させる。操舵してない場合は抵抗を増加させることはない。 In the steering surface (aileron, rudder, elevator) that controls the attitude of the aircraft, the separation of the flow on the suction surface side is suppressed as in the case of application to the trailing edge flap, and the performance of the steering surface is improved and the resistance is reduced. Improve the performance of all aircraft. When not steering, the resistance is not increased.
船舶の操舵面の前縁をギザギザにする。船が大きく旋回するため操舵面を大きく操舵した場合、操舵面のサクション側での流れの剥離を抑制し、操舵性が向上するとともに、船の抵抗も低減する。 Make the leading edge of the steering surface of the ship jagged. When the steering surface is steered greatly because the ship turns significantly, the separation of the flow on the suction side of the steering surface is suppressed, the steering performance is improved, and the resistance of the ship is also reduced.
本発明のボルテックス・ジェネレーターは、航空機の翼の前縁フラップや後縁フラップにおける剥離抑制方法だけでなく、ヒンジラインを有し、また剥離を引き起こすような流れにおいて剥離を抑制する方法として適用可能である。例えば、船舶の操舵面、自動車の後部剥離抑制、ロケットや宇宙機における空力操舵面、エンジンやポンプなどの内部流における非作動点における剥離抑制または作動点における抵抗増大を防ぐことに対し好適に適用することが可能である。 The vortex generator of the present invention can be applied not only as a method for suppressing separation at the leading and trailing edge flaps of an aircraft wing, but also as a method for suppressing separation in a flow having a hinge line and causing separation. is there. For example, suitable for preventing ship steering surface, automotive rear separation suppression, aerodynamic steering surface in rockets and spacecrafts, suppression of separation at non-operating points in internal flow of engines and pumps, or preventing increase in resistance at operating points Is possible.
10 固定翼
20 後縁フラップ
30 鋸歯接合部
40 ヒンジライン
50 前縁フラップ
60 VG片
100,200 ボルテックス・ジェネレーター
10 fixed
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