JPS5945558B2 - エアフオイルの前縁フラツプスパン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、航空機のテーパ翼の可変キャンバ前縁フラッ
プにかかわる。

一般に前縁フラップ装置の目的は、エアフォイルの先端
領域のキャンバを増すことによって失速の開始、すなわ
ちエアフォイル上面の気流の剥離を遅らすこと、いいか
えれば大きな迎え角での空気の流れをなめらかにするこ
とである・しかし、小さな迎え角では前縁フラップは却
って気流に好ましくないしよう乱を惹起し、揚抗比を低
下させ空気力学的効率を減小させる傾向がある。

ある範囲内では、前線フラップが大きいほど飛行機の離
着陸操作時の失速はよく防止される。

しかし翼前縁フラップの幾何学的形状は、着陸時に重要
となるＣｌｍａｘ （最大揚力係数）と、離陸上昇時に
重要となる揚抗比とを併せ考慮して決める必要がある。

これは、高揚力大迎角の状態におけるエアフォイル上面
の負圧ピーク値を下げるに要する翼前縁のキャンバ量は
、低揚力小迎翼の状態における翌のエアフォイルの下面
に沿う負圧ピーク値を上昇させる傾向があるからである
。

したがって、着陸時のＣｌｍａ＞（を大きくするため翼
上面の失速を遅らすべく翼前縁にキャンバを与えること
は、翼下面の失速を促進し、離陸時における揚抗比を
。

減少させるのである。

この問題の一つの解決法は、離陸と着陸の各状態に対し
て、翼前縁フラップの幾何学的形状を異ならせることで
あろう。

しかしそのためには、たいていの場合、フラップ作動リ
ンク機構が複雑に 。

なり、実行は不可能である。

上述のように、翼前線フラップが三つの異る位置、すな
わち巡航時の引込まれた位置、着陸時の最大に引出され
た位置、および離陸時の中間の位置の三位置をとるよう
にすることは構造的に複雑・になるから、これを避けよ
うとすれば、離陸時にも着陸時にも同一の位置を占めし
かも両状態のいずれにおいても充分な性能を発揮するよ
うに、非常に洗練された形状に仕上げられたフラップが
必要となる。

本願発明の目的は、このような洗練されたフラップ形状
を、フラップの断面形状とフラップ弦長を翼幅方向に連
続的に変化させることによって簡単に実現させる機構を
提供することであり、これにより、離陸時および着陸時
の性能を損うことなく、離着陸時の前縁フラップ位置を
同一にすることが可能となり、前縁フラップ装置は著し
く簡潔になる。

本発明は基本的にはエアフォイルの前線フラン１ ブス
パンにかかわり、フラップスパンは、翼幅方向に並んだ
フラップセグメントを有し、各フラップセグメントは可
撓性の定弦長パネルと前縁プルノーズ部材を有し、前記
プルノーズ部材は前記定弦長パネルとともに可変弦長（
テーパ）フラップセグメントを形成するために翼幅方向
に先細になっており、またエアフォイルの前縁テーパフ
ラップスパンを一様に変化させるように翼幅方向に並ん
だフラップセグメントを延ばし出す装置をも含んでいる
。

本発明では、前縁フラップ装置を翼幅方向にテーパさせ
るために、可撓性弦パネルの弦長は一定にしたままプル
ノーズ部材の横断面を変化させている。

プルノーズ部材は、翼前縁の形状をなめらか遷移させる
ために翼幅方向に先細になっている。

翼幅方向に先細になった前縁フラップをつくるもう一つ
の方法は、可撓性パネルを翼幅方向に先細にすることで
あろう。

しかし、翼幅方向に先細になったパネルでは弦長が短い
方の端部と弦長が長い方の端部とに対し、それぞれ異な
った大きさのリンク機構を設けなければならないという
不都合がある。

本発明の目的、特徴、および利点は次の説明、前掲特許
請求の範囲、および添付図面によっていっそう明らかに
なるであろう。

第１図と第２図は、図示のように八つのほぼ等しい長さ
のフラップセグメンＨ１−１８に分割された翼幅方向の
前縁フラップ装置を有する、航空機の翼１０の正面図と
平面図である。

翼幅方向内方に位置する二つのフラップセグメント１７
゜１８と、翼幅方向外方に位置する一つのフラップセグ
メント１１とは不変弦長形態であり、残りの中間のフラ
ップセグメンｌ−１２−１６は、可撓性パネルパネルと
先細の前線構造物すなわちプルノーズ部材から成ってい
るように図示されている。

翼幅方向のフラップセグメンＮ１−１８のおのおのは接
尾字ｒＰＪによって示す可撓性パネルと、接尾字ｒＢＪ
によって示す折りたたみ可能のプルノーズ部材を有して
いる。

先細のプルノーズ部材１２Ｂ−１６Ｂは、不変弦長フラ
ップセグメント１１と１７の間にあってなめらかに前縁
の形状を遷移させ、同時に最少数の種々のリンク装置と
部品を用いて、翼幅方向に連続して変化するフラップの
エアフォイル横断面、すなわち平面図で見て先細のフラ
ップのグループをつくっている。

さらに、図示のように八つのセグメントのフラップ装置
は４対のグループに区分され、各グループ内においては
、同じ大きさのリンク装置と、同じ弦長の可撓性パネル
を有することを特徴とし、そして一般には、フラップセ
グメントごとに、セグメントを弦方向に動かすために二
つの翼幅方向に間隔を置いたリンク機構を設けている。

１第３図は、延び出た位置にある二つの前縁フラップセ
グメント１４，１５の拡大透視図で、先細。

ノフルノーズ部材１４Ｂ、１５Ｂ、およびフラップセグ
メント１４と１５の隣接する端縁の間に置かれた球シー
ル（ｂｕｌｂ ５ｅａｌ）のような弾力あるシール部材
１９をいっそう明らかに示している。

一般には翼がたわんだときセグメントが互いにか：み合
わないようにフラップセグメント間にすきまを持たせる
ことが必要である。

しかし、空気力学的見地からは、延び出たフラップセグ
メントの間のすきまを空気が流れることをできるだけ防
ぐことも重要である。

最高空気速度は可変キャンパフ ；ランプセグメントの
最大曲率地帯に生じる。

すなわち、局部速度はフラップの前線で最大であり、フ
ラップの後縁に向うに従い減少するので、高速の領域に
おいてフラップセグメントの比較的薄い縁が翼幅方向に
食違わないように、フラップセグメントの隣接する端縁
を成形しておくことが望ましい。

さらに、隣接するフラップパネル間のすき才は、空気の
漏イｔを許容できる程度にするためにシールすることが
必要であり、前記球シールはこの役にたっている。

４第３Ａ図と第３Ｂ図
は、第３図の位置Ａ−Ａ。

Ｂ−Ｂにおけるフラップセグメントの横断面図である。

第３Ｃ図は、第３図のそれぞれ位置Ａ−Ａ。

Ｂ−Ｂ、およびＣ−Ｃにおけるフラップ横断面を重ね合
わせた状態を示す。

第４Ａ図ないし第４Ｄ図は、実線で示す本発明の前縁フ
ラップの幾何学的形状と、破線で示すボーイングＹＣ−
１４のような５ＴＯＬ 師距離離着）機の、現在よく知
られた高揚力前縁フラップ装置の幾何学的形状との比較
を示す。

比較の目的のために、両者の前線フラップ装置は八つの
ほぼ等しい長さのセグメントに分割されている。

第４Ａ図に破線でその特性を示すＹＣ−１４機のもの前
縁フラップでは、一連のフラップセグメントは対をなし
て作動し、翼全体にわたり空気力学的に望ましいフラッ
プ変位角を得ようとしたためにフラップセグメント対の
間に大きな段差が生じている。

また第４Ｂ図に破線で示すようにフラッフ対のギヤ７１
０段差を有していることはフラップ表面の不連続を意味
し、フラップセグメントの間の空気の漏れをもたらして
、かなりな空気力学的損失を生じさせている。

第４Ａ図について述べると、ＹＣ−１４のフラップ弦の
迎角すなわちフラップの変位角を表わす破線は、本発明
のフラップ弦の変位角を表わす実線と方向を異にしてい
る。

これはつぎのような理由に由る。

フラップが引込められたとき翼幅方向内側のフラップセ
グメントはより大きいサイズのエアフォイルの下面の一
部となり、翼幅方向外側のフラップセグメントはより小
さいサイズのエアフォイルの平面の一部となる。

従って各内外の位置において各リンク機構が同じ角度回
転されて、言い換えれば、第７図の駆動腕２５が各位置
において同じ角度回転されて、内外のフラップセグメン
トが延ばされ、あるいは第４Ａ図についていえば内外フ
ラップセグメント対が延ばされたときには、内側のフラ
ップセグメントのフラップ弦迎え角は外側のフラップセ
グメントのそれよりも大きくなる、何となれば前記した
ようにセグメントを引込めた位置すなわち延び出しの開
始位置は各エアホイルの下面形状に対応しており、翼の
断面形（エアホイル）は翼幅方向にその厚さを変化させ
ており、従って各セグメントの延び出し開始位置が相違
しているからである。

第５図は、フラップセグメントの接続部のフラップ横断
面形状を重ね合わせて示しており、フラップ装置の翼幅
全長にわたりフラップ横断面形状が漸進的に変化すると
ともに、翼弦平面に対するフラップ弦の迎え角が連続的
に変化していることがわかる。

第６図と第７図は、翼前線と本発明の可変キャンバフラ
ップ機構の横断面図であり、可換キャンバフラップが翼
１０のエアフォイルエンベロブの中に完全に収められた
引込んだ形態と、空気力学的スロット２３がフラップ２
０の後縁と固定翼１０の前縁の間につくられている延び
出た形態とをそれぞれ示している。

スロットを有する前縁フラップは、失速を遅らせ、飛行
機の離着陸時におけるエアフォイルの最大揚力を増大さ
せる。

フラップ２０の上面は長方形すなわち定弦長の可撓性外
板のパネル２１を有し、該パネルはセグメントを引出し
たり引っ込めたりするために、翼弦平面内に置かれて作
動する１対の同じ大きさのリンク機構によってたわまさ
れる。

フラップのリンク機構の詳細を第７図について述べると
、リンク機構は回転作動器２６Ａのトルク軸２６にスプ
ラインで結合された駆動腕２５を有し、回転作動器２６
Ａは固定翼の構造物に固定されている。

駆動腕のピボット２６の後方に翼弦方向に間隔を置いて
、支持腕２８の上端の固定ピボット２７が翼の構造物に
固定されている。

支持腕２８の下端は水平支持部材３０の一端に２９にお
いて回動可能に接続されている。

支持部材３０の中央部分は、駆動腕２５の中間部分にピ
ボット３１で接続されている。

支持部材３０の前方部分は、ブラケット３３を介して可
撓性フラップパネル２１の後方部分に３２で回動可能に
接続されている。

また支持部材３０の前方部分は、フラップが図示の延び
た位置にあるとき駆動腕２５とほぼ平行になるフラップ
弦のリンク３５に３４で回動可能に接続されている。

支持部材３０とほぼ平行にＹ−ベルクランク３６があり
、それはその後端で駆動腕２５の下端に３７で回動可能
に接続されている。

Ｙ−ベルクランク３６の前端は腕すなわち枝３６Ａと３
６Ｂを有している。

これらの腕の交点で、Ｙ−ベルクランク３６はフラップ
弦のリンク３５の中間部分に３８で回動可能に接続され
・ている。

枝３６Ｂは短いリンク４０の下端にピボット３９で接続
され、短いリンク４０は空気力学的湾曲形状を制御する
ために、その上端をブラケット４２を介して可撓性フラ
ップパネル２１の中間部分に４１で接続されている。

フラップ弦のリンク３５の下前端は、ブラケット４４を
介してたわみ性フラップパネル２１の前方部分に４３で
回動可能に接続されている。

Ｙ−ベルクランク３６の下前端は、枝３６Ａによって短
いリンク４６の上端に４５で接続され、短いリンク４６
は、可撓性パネル２１の丸くなった前縁構造物を形成し
ている翼幅方向に先細になったプルノーズ２２に４７で
その下端を接続されている。

プルノーズ２２はそれと一体に作られたブラケット腕２
２Ｂを有し、ブラケット腕２２Ｂを介してそれはフラッ
プ弦のリンク３５の下端にささえられて回転するために
、４３で回動可能に取り付けられている。

第７図において、実線はフラップ弧線５０を有するフラ
ップパネル２０の翼幅方向外方部の横断面形状を表わし
、そして実線のフラップ輪郭に重ねて示された鎖線の輪
郭は、実線の輪郭で示す位置より翼幅方向内方の位置に
あってフラップ弧線５１を有する、フラップ内方部の横
断面形状を表わす。

空気力学的にはフラップ弧線は、フラップの前縁とフラ
ップ後縁点とを結ぶ最も長い直線として定義され、空気
力学者にとって興味ある角度は、フラップ弧線が翼弦平
面と成す変位角である。

フラップの前縁点すなわちプルノーズの先端が、フラッ
プ弧線の前方点をなしているので、プルノーズの横断面
形状を変えることによって、翼弦平面に対するフラップ
弧線の有効な角度位置を変えることができる。

すなわち、プルノーズ部材の横断面形状を翼幅方向に変
えることにより前縁装置すなわちフラップの弦平面の変
位角を実質的に変更させることができる。

フラップセグメントの翼幅方向の長さによっては、フラ
ップ弦迎え角の翼幅方向変化が、リンク機構の向きを変
えたりしなくてもプルノーズ部材の横断前形成を変える
ことのみによって達成されることもある。

固定翼の前縁に沿ってフラップ弦の迎え角を翼幅方向に
さらに大きく変化させるためには、パネル２１の両端に
取り付けられたフラップリンク機構の回転角度を互いに
少し相違させることによって、可撓性の長方形パネル２
１にねじり変形を与えればよい。

しかし、第７図に示す重ねた断面かられかるように、可
撓性フラップパネルの迎え角の翼幅方向における変化量
は、大部分プルノーズ部材の横断面形状の変化によって
達成され、リンク部材の回転角度の変化によるものはわ
ずかの量である。

空気力学的スロット２３について述べると、駆動腕２５
とそれに一協働するリンク部材の回転角度がそれらの翼
幅方向の位置に従って連続して変えられるとき、フラッ
プ弦の迎え角が変わるとともに、スロット２３の幅の翼
幅方向に先細になり、これはフラップと翼と組合わせた
空気力学的特性と、フラップと翼を組合せた翼面上の荷
重分布を改善させる。

以上本発明を好ましい一実施例について開示したが、こ
こに述べた教示によって当業者には自明な改変は、本願
特許請求の範囲に含まれると考えられるものと理解され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、航空機の翼の延びた前縁フラップ装置の正面
図、第２図は第１図の前縁フラップ装置の平面図、第３
図は、延び出た位置にある翼幅方向の二つのフラップセ
グメントの拡大透視図、第３Ａ図は、第３図の位置Ａ−
Ａにおける翼幅方向のフラップセグメントの横断面図、
第３Ｂ図は、第３図の位置Ｂ−Ｂにおける翼幅方向のフ
ラップセグメントの横断面図、第３Ｃ図は、第３図のそ
れぞれ位置Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、およびＣ−Ｃにおけるフラ
ップ横断面を重ね合わせた状態を示し、第４Ａ図ないし
第４Ｄ図は、実線で示す本発明の翼前縁の幾何学的形状
と、ボーイングＹＣ−１４機のごく最近知られたフラッ
プ装置の幾何学的形状との比較を示す線図、第５図は、
翼幅方向の全長にわたる漸進的変化を示すために翼幅方
向のフラップセグメントの一連の横断面を重ね合わせた
状態を示し、第６図は、翼のエアフォイルエンベロブの
中に収められた位置にある翼の可変キャンバ前縁フラッ
プの翼弦方向の横断面図で、この位置でフラップは固定
翼のエアフォイルの下面の輪郭を完成し、第７図は第６
図に似た図で、前縁フラップが延び出て空気力学的スロ
ットがつくられており、そして第８図は、第７図の線８
−８から見た底面図である。 図面の符合１０は「翼」、１１−１８は［翼幅方向の一
連のフラップセグメント」、１１Ｐ−１８Ｐは「可撓性
定弦長パネル」、１１Ｂ−１８Ｂは「前線プルノーズ部
材」、１１は「外方の定弦長フラップセグメン日、１２
−１６は［可変弦長フラップセグメント」または「テー
パフラップセグメント」、１７，１８は［内方の定弦長
フラップセグメント」を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エアフォイルの前縁フラップスパンにして、翼幅方
   向の一連のフラップセグメントを包含し、各フラップセ
   グメントは可撓性定弦長パネルと前縁プルノーズ（ｂｕ
   ｌｌｎｏｓｅ）部材を有し、前記プルノーズ部材は少く
   ともその一部において１．前記定弦長パネルとともに可
   変弦長フラップセグメントを形成するために翼幅方向に
   先細になっており、また一様に変化する前縁テーパフラ
   ップスパンを形成するため前記一連のフラップセグメン
   トを延ばす装置を包含する、ことを特徴とする前線フラ
   ップスノ々ン。 ２、特許請求の範囲第１項記載の前線フラップスパンに
   おいて、前記翼幅方向に先細になっているプルノーズ部
   材は、前記フラップスパン全体にわたりフラップ弦平面
   の迎え角を変化させるために、弦方向の横断面形状を翼
   幅方向に変化させている、ことを特徴とする前縁フラッ
   プスパン。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の前縁フラ
   ップスパンにおいて、前記フラップを延ばす装置は、前
   縁フラップスパン全体にわたりフラップ弦平面の迎え角
   をむらなく変化させるように、各可撓性定弦長パネルの
   内方の縁と外方の縁との回転角を相違させ、該パネルに
   翼幅方向のねじりを与えていることを特徴とする前縁フ
   ラッフスパン。 ４ 特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   前縁フラップスパンにおいて、一連のフラップセグメン
   トはそれぞれ翼幅方向内方と外方とに不変弦長フラップ
   セグメントを有し、その間に可変弦長フラップセグメン
   トを有することを特徴とする前縁フラップスパン。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
   項に記載の前縁フラップスパンにおいて、前記可変弦長
   フラップセグメントは、内方の不変弦長フラップセグメ
   ントの前線形状から外方の不変弦長フラップセグメント
   の前縁形状へと滑らかにその形状を変化させていること
   を特徴とする前縁フラップスパン。 ６ 特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
   項に記載の前縁フラップスパンにおいて、前記フラップ
   セグメントを延ばす装置が、フラップセグメントを延ば
   したり引っ込めたりするために各フラップセグメントの
   翼幅方向に見て内方と外方に類似の幾何学的形状を有す
   る二つのリンク機構を有していることを特徴さする前縁
   フラップスパン。 １ 特許請求の範囲第６項記載の前線フラップスパンに
   おいて、前記翼幅方向に先細になっているプルノーズ部
   材゛の横断面形状は翼幅方向の位置に従って変化してお
   り、二つのリンク機構の間の回転角度の差違と協働して
   フラップ弦平面の迎え角に変化を与えていることを特徴
   とする前縁フラップスパン。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の前線フラップ装置にお
   いて、前記内方と外方の不変弦長フラップセグメントの
   前線形状の間に、フラップ弦平面の迎え角をなめらかに
   遷移させるように、前記可変弦長フラップセグメントの
   可撓性の長方形パネルに翼幅方向のねじりを与えるため
   、前記可変弦長フラップセグメントの内方と外方の位置
   に取り付けられた二つのリンク機構の回転角度を相違さ
   せていることを特徴とする前縁フラップ装置。