JPS63170195A - エーロフォイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はベース抗力を低減することに係る。

従来の技術 抗力は粘性効果、特に流体の剥離により生じる泡や剥離
領域（即ち低圧のウェーク）により誘発される表面摩擦
や表面圧力変化に起因して生じる。

剥離領域は境界層が二次元又は三次元的に物体の表面よ
り離れる場合に生じる。切立った形状、即ち非流線形の
物体は、その物体の周りの流体の流れ中に於ける下流側
の圧力勾配を急激に増大させる形状を有し、このことに
より流体バルクが物体の表面より離れて流れるようにな
る。かかる現象は自動車、トラクタトレーラ、非流線形
の端面を有する飛翔体の如く非流線形の端面を有する物
体の場合に特に生じやすい。かかる物体が空気中を移動
する際にそれらの背後に形成される剥離泡は高いベース
抗力を発生する。

航空機の翼、船の舵やセール、ガスタービンエンジンの
ロータブレーｒやステータベーンの如きエーロフオイル
状物体は、適度の仰角（約１５゜未満）に於てはその全
面に亙り境界層が流れ方向に二次元的に剥離するこを回
避する流線形を有している。仰角が比較的高くなると（
或いは負荷が増大すると）、流体の剥離が発生し、再循
環の流れ領域、即ち低圧ウェークが発生し、これにより
抗力が大きく増大し、また揚力が大きく減少する。

本明細書に於て、「境界層が流れ方向に二次元的に剥離
する」とは、流体バルクが物体の表面より離れた状態に
なり、その結果物体の表面近傍に流体バルクの流れ方向
とは逆方向に移動する流れが生じることを意味する。

流動する流体中に配置された物体に於ける抗力を低減し
、その揚力及び失速特性（若しあれば）を改善すること
が従来より空気力学の一つの目標であった。エーロフオ
イル（又は他の流線形の物体）に於ける境界層の剥離を
回避し、又は抗力を最小限に抑えるべく、境界層の剥離
がエーロフオイルの表面に沿ってできるだけ下流側の位
置に於て生じるよう少なくとも境界層の剥離を遅延させ
る一つの共通の方法は、例えば流体バルクの流れ方向に
見てエーロフオイルの長さに沿う表面形状を調整するこ
とにより、下流側方向に沿う圧力上昇を低減することで
ある。

エーロフオイルに於ける抗力を低減する他の一つの周知
の方法は、境界層の流体にそれを好ましからざる圧力勾
配に抗して物体の表面に沿って更に下流側へ導くより高
い平均運動量を付与し、これにより境界層の剥離を遅延
させるべく、境界層中に乱流を発生させることである。

例えば米国特許第４，４５５，０４５号には、物体の表
面に形成され次第に拡張する細長い溝が記載されている
。

これらの溝は鋭敏な長手方向のエツジを有している。物
体の表面上の境界層は溝内へ流入し、溝のエツジは垂直
の流れ面の場合のレベルよりも低いレベルにて流れ方向
の渦を発生し、このことにより溝内の流れが増強され、
境界層が溝の底面に付着した状態に維持される。

同様に米国特許第２，８００，２９１号に於ては、互い
に隣接して流れ方向に延在する複数個の溝が流れ面に形
成される。これらの溝は幅の狭い入口より幅の広い出口
まで次第に横方向に拡大している。実質的に三角形をな
すランプが互いに隣接する溝の間に形成されている。こ
の米国特許に於ては、境界層の流れがランプと溝との間
に分割されると説明されている。溝内の流体の流れは溝
内に於て広がり、境界層が次第に薄くなり、これにより
より長い距離に亘り流れ面に付着した状態に留まる。ラ
ンプの流れは一般的な流れに転換される。一つの用途（
前記米国特許の第６図参照）は、通常よりも長い距離に
亘り流体の流れが湾曲した表面に付着した状態に留まる
よう自動車のルーフとリヤウィンドウとの間に適用する
ことである。

米国特許第１，７７３，２８０号に於ては、航空機の翼
の上面に沿ってそのリーディングエツジよりトレーリン
グエツジまで翼弦方向に延在し、翼の最も厚さの大きい
部分近傍に最も高い点を有する複数個の互いに横方向に
並べられた畝を設けることにより、翼の抗力を増大する
ことなく揚力が増大されるようになっている。畝それ自
身は上方より見てエーロフオイル状をなしており、翼の
トレーリングエツジに於て尖鋭になるようテーバ状をな
している。この発明に於ては粘性により誘発される境界
層の剥離の影響は考慮されておらず、従ってこの発明に
よっては高揚力条件下に於ける境界層の剥離を回避する
ことができない。

米国特許第３，５８８，００５号に於ては、境界層にエ
ネルギを付与し、通常の好ましからざる圧力勾配の領域
に層流を維持すべく、自由な流れ方向に加速された流れ
のための溝を設けることにより、境界層の剥離の開始を
遅延させる翼弦方向に延在する畝がエーロフォイルの上
面に設けられている。畝は境界層の厚さと同程度の高さ
までエーロフォイルの表面より突出している。横方向の
流れ成分は畝を越えて流れる際に加速され、流体の流れ
が非流線形の後端により惹起こされる自由な流れ方向の
好ましからざる急激な圧力勾配に出会うのではなく、後
端より螺旋状に滑かに離れるようにすることにより、物
体の後端近傍に於ける境界層の剥離の虞れを低減する。

上述の米国特許第１，７７３，２８０号の畝の場合と同
様、流体の流れは畝の間に於て加速され、このことによ
ってもエーロフオイルの表面全体に層流を維持すること
が補助される。

米国特許第３，７４１，２３５号及び同第３゜５７８．
２６４号に於ては、実質的に流体の流れ方向を横切る方
向に延在する一連の突起又は窪みを用いて渦を発生させ
ることにより境界層の剥離を遅延させることが記載され
ている。またこれらの米国特許に於ては、突起の最大高
さ又は窪みの最大深さは境界層の厚さよりも小さいこと
が好ましいと記載されている。

１９８２年に英国にてケンブリッジ大学により出版され
ディー・エル・ホワイトヘッド（Ｄ、　Ｌ。

Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ　）　％エムΦコズ（Ｍ、　Ｋｏｄ
ｚ　）　、及びビー・エム・ヒールドＣＰ、Ｓ、　Ｈｌ
ｅｌｄ　）により著わされた「トレーリングエツジを波
状することによる抗力の低減」と題する論文に於ては、
非流線形のトレーリングエツジを有するブレード（スパ
ン２０１ｎｃｈ　（５１ｃｍ）　、翼弦長さ２０　Ｉｎ
ｃｈ　（５１ｃｍ）、厚さ１．　５１ｎｃｈ（３，８ｃ
ｍ）の一定値）のベース抗力が、翼弦長さのトレーリン
グエツジ側の７ｉｎｃｈ　（１８０ｍ）の部分を流れ方
向に延在し交互に配列された谷及び畝（波状）に形成す
ることにより低減されることが記載されている。トレー
リングエツジ及びそれより上流側の断面波状の部分は波
長８．　０ｉｎｃｈ（２０ｃｍ）の正弦曲線の形状を有
している。ブレードの材料の厚さは３谷及び畝の全長に
亙り一定に維持されているが、谷の深さ又は畝の高さく
即ち波の振幅）はトレーリングエツジに於ける２　、　
　０１ｎｃｈ　（５、１ｃｗｔ）の最大値よりトレーリ
ングエツジの上流側に於ける零まで変化している。谷の
出口の全面積は非流線形の端面の面積の５０％以上であ
る。第２１図乃至第２３図はｒａＪの単位長さにて寸法
が表わされた上述のブレードを示している。波状部を有
しない基準プレートに比して、ベース抗力が約３分の１
低減された。波状部を有しない基準ブレードの後端の上
縁及び下縁より交互に放出されるスパン方向の渦は、波
状部により排除されたと説明されている。

一般に、従来の剥離遅延装置は本質的に大きい抗力を発
生し、これによりそれらが発揮する効果の幾つかを相殺
してしまうものと考えられる。このことによりそれらの
装置の有効性が制限されることがある。従来の多くの装
置は抗力を低減する点に於て有効であることが解ってい
るが、非流線形の端面を有する物体のベース抗力を低減
するなどの如く抗力を更に改善することが必要とされて
いる。

発明の開示 本発明の一つの目的は、非流線形の端部を有する物体の
抗力を低減することである。

本発明の他の一つの目的は、非流線形の端部を有する物
品の下流側に於ける剥離泡の大きさを減少させることで
ある。

本発明によれば、相対的に下流側方向へ移動する流体の
流れ中に配置されるよう構成された物品は、実質的に下
流側方向へ面する非流線形の端面にて終る実質的に流れ
方向に延在する表面を有しており、複数個の谷が流れ方
向に延在する表面に設けられ、流体バルクの流れ方向に
非流線形の端面まで延在し、端面に谷の出口を形成して
おり、また谷は流体がその全長に亘り流れるよう、また
谷より流れる流体を非流線形の端面のすぐ背後の空間中
へ流入させ、これによりさもなくば発生する剥離泡の大
きさを低減するよう構成され設計されている。換言すれ
ば、本発明は非流線形の端面のすぐ背後に形成される低
圧のウェークの強度を低減するものである。

かかる用途に於ては、物品の非流線形の端面は実質的に
流れ方向に延在する表面の曲率が急激に増大することに
より形成された下流側方向へ面する端面、又は端面が流
れ方向の表面に実質的に垂直である場合の如く下流側方
向へ面する端面であって、該端面の装置に於て流れ方向
に延在する表面が急になくなる端面であってよい。本発
明に於ける谷は、それらの全長に亘り流体が流れる（即
ち谷内に於て流れ方向の二次元的な境界層の剥離が生じ
ない）ような形状及び傾斜にて設けられなければならな
い。従って谷は通常境界層の剥離が生じる領域より上流
側の点より延在していなければならない。谷は下流側方
向に垂直な断面にてＵ形であることが好ましく、また損
失が低減されるよう滑かな湾曲を有している（即ち谷の
側壁面が谷の底面に接続される領域が鋭角をなしていな
い）ことが好ましい。更に谷は下流側方向に垂直な断面
で見て波形をなす滑らかに起伏する面を形成しているこ
とが最も好ましい。

本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特願昭６２−
１０７９２０号には、波形の薄いトレーリングエツジを
郭定する流れ方向の谷及び畝が形成されたエーロフォイ
ルのトレーリングエツジ領域が記載されている。一方の
面の谷は他方の面の畝を郭定している。谷及び畝は、運
動量の小さい境界層の流れを三次元的に解放することに
より、エーロフォイルの吸入側面に於ける二次元的な境
界層の剥離の重大な影響が生じることを遅延させ又は阻
止することを補助する。これに対し本発明は非流線形の
端面を有する物品の背後に発生されるベース抗力を低減
するものである。前記特許出願の発明と本発明との間の
一つの差異は、本発明に於ては谷が一方の面にのみ形成
されればよいということである。更に谷は非流線形の端
面の面積が谷の出口面積の合計よりも例えば２０倍又は
それ以上の如く非常に大きい場合にも有意義な効果を有
する。

流体は該流体を非流線形の端面を越えて端面の背後の通
常停滞する領域中へもたらす方向の運動量を伴なって谷
より離れる（即ち吹下しが生じる）ものと考えられる。

更に３谷はその出口に於て各側壁面より一つの大きいス
ケールの軸線方向の渦流を発生するものと考えられる（
この場合「大きいスケールの」とは渦流が谷の全深さに
ほぼ等しい、直径を有することを意味する）。かくして
発生される互いに隣接する二つの渦流は互いに反対方向
に回転し、谷よりの流体及び近傍の流体バルクよりの流
体を非流線形の面の背後の領域へ移動させんとする流れ
場を形成する。かかる現象単独の正味の効果又は吹下し
の効果との組合せでの効果は、通常非流線形の端面の背
後に於て形成される剥離泡の大きさを低減し、これによ
りベース抗力を低減することである。更にスパン方向の
渦流が放出されることによりベース抗力が増大される場
合には、谷はかくして渦流が放出されることを抑制する
ものと考えられる。

互いに隣接する谷は、互いに隣接する谷の側壁路面より
発生される互いに逆方向に回転する軸線方向の渦流が十
分に形成されるに足る空間を有するよう、十分に互いに
隔置されていなければならない。谷の間の間隔が小さす
ぎる場合には、互いに逆方向に回転する渦流は相互に干
渉し、又は相殺し合う。

本発明の他の一つの局面によれば、３谷より流出する流
体はほとんど横方向の速度成分を有しておらず、これに
より流れの二次損失が低減されることが好ましい。かか
る理由から、谷の側壁は出口より上流側の十分な距離に
亘り谷の近傍の表面に隣接して流れる流体バルクの流れ
方向に平行であることが好ましい。

本発明の他の一つの局面によれば、谷の出口に於ける側
壁は急峻であることが好ましく、特に流れ方向に延在す
る面に実質的に垂直であることが好ましい。このことは
側壁により発生される渦流の強度を増大させるものと考
えられる゛。本明細書に於ける「急峻」とは、谷の長さ
方向に垂直な断面で見て、各側壁上の最も急峻な点に於
ける接線が約１２０度以下の角度にて交差することを意
味する。

本発明は互いに対向し下流側方向即ち流れ方向に延在す
る面であって、流れ方向に対し実質的に垂直な下流側方
向へ面する非流線形の端面により互いに接続された面を
有する物体に対し適用されるのに特に適している。かか
る場合には、谷の出口が非流線形の端面に位置するよう
、互いに対向する面の両方に下流側方向へ延在する複数
個の谷が形成されてよい。谷が一方の面に形成されるか
両方の面に形成されるかに拘らず、谷はそれらの出口に
於て成る深さを有していなければならず、また通常発生
する剥離泡に対し有意義な効果が得られるよう、非流線
形の端面の全表面積に対し十分な流路断面積を有してい
なければならない。谷の出口に於ける深さが谷の出口に
於ける互いに対向する面の間の距離の数パーセントでし
かない場合にもその谷は有効である。各面の谷は他方の
面にこれに直接対向する対応する谷を有していてよく、
即ち対称的な谷の出ロバターンを有していてよく、また
谷の出口は端面の横断方向の長さに沿って一方の側より
他方の側に互い違いに配列されていてもよい（即ち非対
称の谷出口のパターンを有していてもよい）。互いに対
向する面に設けられた谷はそれぞれ非流線形の端面を横
切って反対側へ向う流体の流れを形成する。互いに対向
する面が谷より流出する流体の流れが互いに交差するほ
ど互いに近い場合には非対称のパターンが好ましいもの
と考えられる。何故ならば、吹上げ及び吹下しの交互の
領域が互いに他の領域を強化するからである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 第１図は非流線形の下流側端部を有する物体の表面を越
えて流体が流れる場合に何が生じるかを示している。第
１図に於て、物体が符号１０にて示されていおり、平滑
で平坦な上面１２及び下面１４を含んでおり、これらの
表面を越えて流体が流れている。幅の広い矢印１６は下
流側方向を示しており、線１８は面１２及び１４に隣接
して流れる流体バルクの流線を示している。当技術分野
に於てよく知られている如く、流体は広範囲の条件下に
於て平滑な表面１２及び１４に付着した状態に留まるが
、流体バルクが非流線形の端面２０に到達すると角を曲
ることかできず、゛その結果上縁２２及び下縁２４又は
その近傍に於て流体の剥離が生じる。下面及び上面より
離れた流体の流れは端面２０の下流側の成る点に於て互
いに出会う。

この点の上流側には、非流線形の端面２０のすぐ下流側
にて上部流線と下部流線との間に低圧の領域２１（即ち
剥離泡）が存在する。流体の流れが物体１０が上流側方
向へ流体中を移動することによるものである場合には、
かかる低圧の停滞領域は物体を上流側方向へ移動させん
とする力に対抗する下流側方向の力を発生する。この力
はベース抗力と呼ばれ、実質的な値になることがある。

本発明はベース抗力が低減されることにより得られる利
益を相殺する損失を抑えつつベース抗力を低減するもの
である。これより第２図乃至第６図を参照して本発明を
説明する。第２図に示されている如く、本発明が組込ま
れた物品は符号３０にて全体的に示されている。物品３
０は上面３２及び下面３４を有して（−る。物品は矢印
３６にて全体的に示された上流側方向へ空気の如き流体
中を移動しているものと仮定する。下流側方向は矢印３
８により示されている。本発明によれば、下流側方向へ
延在する複数個の谷４０が上面３２に形成されており、
同様に下流側方向へ延在する複数個の谷４２が下面３４
に形成されている。これらの谷は下流側方向に垂直な断
面で見て実質的にＵ形をなしている。３谷はそれぞれ対
応する入口４３より非流線形の端面４４まで延在してお
り、端面４４は上面３２及び下面３４と接続されており
、実質的に下流側方向へ向いている。

谷はそれらの全長に亘り流体が流れ、これにより流れ方
向の境界層の剥離が谷内に於て生じることがないような
形態、大きさ、形状にて形成されていなければならない
。この点に関し、面３２及び３４に沿って流れる流体は
それら谷の入口へ流入する際にこれらの面に付着した状
態になければならない（即ち流れ方向の境界層の剥離が
生じてはならない）。端面４４に於ける谷の出口４５は
振幅Ａ（第６図参照）を有している。谷はそれらの上流
側端部に於ては深さが零であり、上流側端部に於てそれ
らの長さ方向にそれぞれ対応する上面及び下面に滑らか
に接続されている。好ましい実施例に於ては、３谷の深
さはその上流側端部よりその出口まで次第に増大してい
る。しかしこのことは必須ではない。例えば谷の深さは
谷の出口の上流側に於て最大値になり、その後出口まで
一定値であってもよい。

図示の例示的実施例に於ては、谷は下流側方向に垂直な
断面で見てそれらの長さ方向に沿って平滑なＵ形をなし
ており、下流側方向に垂直な断面が波形である滑らかに
起伏する面を郭定している。

８谷は一対の互いに対向する側壁面４６を有しており、
これらの側壁面は谷の出口４５の側縁４８まで延在して
いる。側壁面４６は、谷の長さの実質的な連続的な部分
（谷の出口を含む）に亘り側壁面が設けられた表面を越
えて流れる流体バルクの流れ方向に実質的に平行である
ことが好ましい。

側壁面４６が平行である場合が第５図に示されている。

側壁が末広状をなしていることは好ましくない。なぜな
らばかかる側壁の場合には谷内に於て流体が流線方向に
剥離し、谷より流出する流体に横方向の速度成分が生じ
、このことにより好ましからざる二次的な流れ損失が発
生されるからである。

本発明によるベース抗力の低減には二組の互いに異なる
流体力学的メカニズムが存在するものと考えられるが、
これらのメカニズムは十分にはわかっていない。例えば
谷より流出する流体バルクの運動であって、あたかも流
体バルクが谷より流出した後にある程度まで物品の非流
線形の端面に付着した状態に残存しているかの如く非流
線形の端面のすぐ背後にてそれに隣接する空間中へ流入
する運動が存在するものと考えられる。第二に、８谷は
一対の大きいスケールの軸線方向（下流側方向）の渦流
を発生するものと考えられる。各渦流は谷の二つの側縁
４８の対応する側縁より離れた位置にて発生される。３
対の渦流は互いに反対方向に回転する。これらの渦流は
谷より及び近傍の流体バルクより流体を非流線形の端面
の背後にてこれに隣接する領域へ移動させる流れ場を発
生する。

一つの谷の出口の側縁４８より離れた位置にて発生され
た渦流が隣接する谷の側縁より離れた位置にて発生され
た逆方向に回転する渦流によっては干渉されない（即ち
相殺されない）ようにするためには、互いに隣接する谷
の側縁は十分な距離にて互いに隔置されなければならな
い。従って非流線形の端面４４の領域の一部が各側縁の
全長に亘り８谷の出口の側縁４８よりそれに隣接する谷
の出口の側縁４８まで横方向に延在していることが必要
である。非流線形の端面のかかる領域が第６図に於て４
８ａと４８ｂとの間のクロスハツチングが施された領域
５０により示されている。一般に互いに隣接する谷の側
縁の間の領域５０の下流側方向への投影面積は、谷の下
流側方向へ投影された出口面積の少なくとも１／４でな
ければならない。

更に最良の結果は出口に於ける側縁が急峻である場合に
得られるものと考えられる。谷の長さ方向である下流側
方向に垂直な断面で見て、側縁４８に沿う最も急峻な点
に於ける接線５２は約１２０度よりも大きくはない交差
角Ｃ（第６図参照）を形成することが好ましい。角度Ｃ
が０に近づけば近づくほど好ましい。

ベース抗力低減の効果をあらしめるためには、谷の出口
に於ける断面積の下流側方向への投影面積は非流線形の
端面の下流側方向への全投影面積に対し十、分な大きさ
でなければならない。用途によっては谷の全面積が非流
線形の端面の数パーセントでしかない場合にも測定し得
るほどベース抗力が低減される。多くの用途に於ては、
実際的な問題を考慮して、非流線形の端面の全面積の３
０％よりは大きくない谷の出口面積が採用される。

また谷はそれらの深さに比して幅が狭すぎるものであっ
てはならず、さもなくば谷内に適正な流れパターンが形
成されず、ベース抗力を好ましく低減することができな
いものと考えられる。第６図に於て、谷の出口に於ける
幅は峰から峰までの波長Ｐと石像され、谷の出口に於け
る深さは峰から峰までの振幅Ａと石像される。比Ｐ／Ａ
は約０゜２５以上、好ましくは少なくとも０．５でなけ
ればならない。更に比Ｐ／Ａは約４．０以下でなければ
ならない。

谷がその出口に於ける深さく振幅）に比して長さが大き
すぎる場合にも有効な結果が得られない。

何故ならば、谷内に於て発生される適正な流れ場はそれ
が出口へ到達する前に減衰するからである。

出口の振幅に対する谷の長さの比は約１２〜１゜０以下
でなければならない。

第２図乃至第６図の実施例に於ては、端面４４は平坦で
あり、下流側方向に対し垂直であるが、本発明は他の形
状の非流線形の端部にも適用されてよい（第１２図乃至
第１４図参照）。

第７図乃至第９図に於て、第２図乃至第６図に示された
谷の形態と同様の谷の形態が符号１００により全体的に
示された自動車の後端部に組込まれている谷１０１が上
部トランク面１０２及び車輌の下面１０４に形成されて
いる。これらの谷は後方へ面する非流線形の端面１０６
に交差している。第７図乃至第９図に示された実施例と
第２図乃至第６図に示された実施例との間の一つの差異
は、谷１０１が線１１２及び１１４により示された車輌
の元の外形に畝１１０を付加することにより形成されて
いるということである。

試験として、ボンティアツク・ファイヤーバード・トラ
ンザム（Ｐｏｎｔｌａｃ　ＰＩｒｅｂｉｒｄ　Ｔｒａｎ
ｓ−Ａｓ　）の１／２５スケールの模型が購入され、材
料を除去するのではなく材料を付加することにより、ト
ランクリッド面及び車の下面に谷が形成された。

このことにより自動車の非流線形の端面の面積が増大さ
れた。３谷の底面は車輌の元の表面の外形にほぼ一致し
ていた。第８図及び第９図に於て、非流線形の端面の寸
法Ｈは１．４ｉｎｃｈ（３，６ｃｍ）であり、Ｗは２．
　９ｉｎｃｈ（７，４ｃｍ）であった。

また谷の長さしは１．４ｉｎｃｈ（３，６ｃｍ）であっ
た。谷は滑らかに起伏する面を形成し、数面は下流側方
向に垂直な断面で見て波形をなしていた。

波は０．　６ｉｎｃｈ（１，５ｃｍ）の波長を有し、０
゜３ｉｎｃｈ（０，８（至））の峰から峰までの幅を有
していた。第６図の角度Ｃに対応する角度は９０度であ
った。面１１２及び１１４はそれぞれ水平面と約１２度
の角度をなしていた。

風速７５　ｆｔ／ｓｅｃ　（２２、９ｍ　／５ｅｃ）に
於ける風洞試験に於て、本発明が組込まれた修正された
模型の端面の面積が約１２，５％増大されたにも拘らず
、修正された模型の全体としての効力は修正前の模型の
全体としての効力よりも１６％小さかった。車輌の後端
部のみが修正されたので、全体としての効力の低減が実
質的にベース抗力の低減によるものと考えられる。

第１０図及び第１１図は符号１５０により全体的に示さ
れたトレーラトラックに適用された本発明を示している
。図示の如く、谷１５２はトレーラの通常平坦な側面、
上面、及び下面に窪みとして形成されている。谷の出口
１５４は非流線形の後端面１５６に位置しており、端面
°１５６の四つのエツジに沿って滑らかな波形を形成し
ている。

谷は窪みとして形成されているが、第７図乃至第９図に
示された自動車１００の場合と同様トレーラの表面に材
料を付加することにより形成されてもよい。

本発明の他の一つの実施例が第１２図乃至第１４図に示
されている。一つの面にのみ谷２００が設けられている
。また谷２００はその長さに沿う全ての点に於て断面半
円形をなしており、それらの谷が設けられた滑らかで平
坦な面２０４と比較的鋭敏なエツジ２０２を形成してい
る。鋭敏なエツジはそれらにより損失が惹起されるので
好ましくないが、重要な正味の利益がかかる形態によっ
ても得られる。第１３図に最もよく示されている如く、
３谷の底面２０６は谷の上流側端部２０５に於て面２０
４と滑らかに接続されており、湾曲した非流線形の端面
２０９に出口２１０を有している。出口２１０は面２０
４よりの境界層の剥離が通常（即ち谷が設けられていな
い場合に）生じる位置の上流側に位置している。第２図
乃至第６図の実施例１こついて上述した如く、３対の互
いに隣接する谷の間に位置する図に於てクロスハツチン
グが施された非流線形の表面領域の部分２１１の下流側
方向への投影面積は、谷の出口の下流側方向への投影面
積の少なくとも１／４でなければならはない。

本発明の谷構造は第１５図及び第１６図に示された弾丸
シェル３００の如き飛翔体のベース抗力を低減するため
に使用されてもよい。かかる種類の飛翔体は一般に空気
力学的安定性を確保する目的で、シェル３００の軸線３
０２の如き長手方向軸線の周りに飛翔中回転する。回転
方向が矢印Ｒにより示されている。シェル３００はベク
トル１により示された軸線方向速度を有している。シェ
ルの表面３０６に対し接線方向に延びるベクトルｖ２は
、シェルの下流側端部３０４に於けるシェルの外面３０
６の回転速度を示している。３谷はベクトル１と２の合
成ベクトルの方向にほぼ平行に延在している。かかる谷
の配向は、流体が谷の長さ方向に実質的に平行な方向に
て谷内に流入することを確保するために必要とされる。

この実施例に於ては、第１２図乃至第１４図について説
明した谷と同様実質的に断面半円形の谷が図示されてい
るが、谷は第４図乃至第６図の実施例に於て図示された
形態（即ち下流側方向に対し垂直な断面で見て波形をな
す滑らかに起伏する面により形成されたＵ形の谷）であ
ってもよい。

また本発明は第１７図乃至第１９図に示されたガスター
ビンエンジンの圧縮機のロータブレードの如きエーロフ
オイルの薄いトレーリングエツジに適用されてもよい。

エーロフォイルは符号４゜Ｏにて全体的に示されている
。エンジン軸′線の方向が第１９図に於て４０１により
示されており、この方向は下流側方向である。エーロフ
ォイル４００は圧力側面４０２及び吸入側面４０４を有
しており、これらの面は互いに収束して薄いトレーリン
グエツジ４０６を形成している。エーロフオイルの薄い
トレーリングエツジは一般的には「非流線形」であると
は看做されないが、エーロフォイルの端部まで圧力側面
及び吸入側面に付着した状態に留まる流体の境界層は、
究極的にはトレーリングエツジ４０６のすぐ下流側にて
これに隣接する領域に幅が狭いが無視し得ない剥離領域
を形成する態様にて、トレーリングエツジより剥離する
。従ってこの実施例を説明する目的で、端面４０７は非
流線形の端面であると看做される。

この実施例に於ては、本発明の谷が吸入側面４０４（谷
４０８）及び圧力側面４０２（谷４１０）に切込みによ
り形成されたものとして図示されているが、これらの面
の一方にのみ設けられた谷も本発明の範囲内に属する。

圧力側面及び吸入側面の両方に谷が設けられている場合
には、一方の面に設けられた谷の出口は他方にの面に設
けられた谷より横方向にオフセットされる（即ち非対称
のパターンにて設けられる）ことが好ましい。谷の出口
に於ける深さはトレーリングエツジの厚さＴの約５０％
を越えていてはならない。

３谷はそれが設けられた表面近傍の流体バルクの流線の
方向にほぼ平行な方向に延在している。

この目的は、谷の長さ方向にほぼ平行に流体が各谷内へ
流入するよう谷を配向させることである。

ブレードの回転に起因して、ブレードの表面に隣接する
領域に於ける流体バルクの局部的な流れ方向はブレード
の長手方向位置によって異る。従って谷の配向方向も流
体の半径方向の速度成分と同様ブレードの長手方向位置
に応じて異なる。所定の配向は一般に得られる効果を最
大限に向上させるべく巡航条件に基いて設定される。

この実施例に於ては、圧力側面及び吸入側面の平面は互
いに隣接する谷のエツジ４１２の間にて端面４０７まで
延在している。本発明の他の実施例について上述した如
く、各面に位置する互いに隣接する谷の出口の間の横方
向の距離りは、各面に設けられ互いに隣接する谷の出口
のエツジの間に位置する非流線形の端面４０７の下流側
方向へ投影された面積が一つの谷の出口面積の少なくと
も約１／４であるよう選定されなければならない。

本発明の他の実施例との関連で上述した谷の形状や大き
さに関する事柄がこの実施例にも通用する。

第２０図の土−ロフオイルの実施例に図示されている如
く、谷５００はトレーリングエツジ５０６に於てエーロ
フオイルの圧力側面５０２及び吸入側面５０４を肉盛り
することにより形成されてもよい。このことにより実際
には非流線形のトレーリングエツジ５０８の下流側方向
へ投影された場合の面積が増大され、これにより該面積
は図に於て仮想線にて示された平面５１２の如く谷の入
口に沿ってトレーリングエツジの表面の上流側にてとら
れた長手方向の断面５１０の面積よりも更に大きくなる
。かくして端面の面積が増大されてもベース抗力は低減
される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体の流れに対し相対的に運動する非流線形の
端面を有する物体に関する流体力学的メカニズムを示す
解図である。 第２図は本発明の特徴が組込まれた非流線形の端面を有
する物品の斜視図である。 第３図は第２図の線３−３に沿う断面図である。 第４図は第３図の線４−４に沿う矢視図である。 第５図は第４図の線５−５に沿う断面図である。 第６図は第４図のＹにて示された領域を示す拡大部分図
である。 第７図は本発明が組込まれた自動車を示す斜視。 図である。 第８図は第７図の線８−８に沿う自動車の端面図である
。 第９図は第８図の線９−９に沿う部分断面図である。 第１０図は本発明が組込まれたトラクタトレーラを示す
側面図である。 第１１図は第１０図の線１１−１１に沿うトラクタトレ
ーラの端面図である。 第１２図は本発明の他の一つの実施例が組込まれた非流
線形の端面を有する物体の部分斜視図である。 第１３図は第１２図の線１３−１３に沿う部分断面図で
ある。 第１４図は第１３図の線１４−１４に沿う矢視図である
。 第１５図は本発明が組込まれた飛翔体を示す側面図であ
る。 第１６図は第１５図の線１６−１６に沿う飛翔体の端面
図である。 第１７図はトレーリングエツジに本発明が組込まれたエ
ーロフィルを示す部分斜視図である。 第１８図は第１７図の線１８−１８に沿う矢視図である
。 第１９図は第１８図の線１９−１９に沿う部分矢視図で
ある。 第２０図は本発明の更に他の一つの実施例を示すエーロ
フオイルの部分斜視図である。 第２１図は従来のブレードを示す部分斜視図である。 第２２図は第２１図の線２２−２２に沿う部分断面図で
ある。 第２３図は第２１図の線２３−２３に沿う断面図である
。 １０・・・物体、１２・・・上面、１４・・・下面、２
０・・・端面、２１・・・低圧領域、２２・・・上縁、
２４・・・下縁。 ３０・・・物品、３２・・・上面、３４・・・下面、４
０．４２・・・谷、４３・・・入口、４４・・・端面、
４５・・・出口。 ４６・・・側壁面、４８・・・側縁、１００・・・自動
車、１０１・・・谷、１０２・・・トランク面、１０４
・・・下面。 １０６・・・端面、１１０・・・畝、１１２．１１４・
・・表面、１５０・・・トレーラトラック、１５２・・
・谷、１５４・・・出口、１５６・・・端面、２００・
・・谷、２０２・・・エツジ、２０４・・・平坦面、２
０５・・・上流側端部。 ２０６・・・底面、２０９・・・端面、２１０・・・出
口、３００・・・シェル、３０４・・・下流側端部、３
０６・・・表題、４００・・・エーロフオイル、４０２
・・・圧力側面。 ４０４・・・吸入側面、４０６・・・トレーリングエツ
ジ。 ４０７・・・端面、４０８．４１０・・・谷、４１２・
・・エツジ、５００・・・谷、５０４・・・吸入側面、
５０６・・・トレーリングエツジ領域、５０８・・・ト
レーリングエツジ 特許出願人　　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コー
ボレイション 代　　理　　人　　　　　弁　　理　　士　　　明　　
石　　昌　　毅ＦΔｊ ｂ４７ ７６、．７” Ｆ／ｌ：、　／７３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対的に移動する流体中に配置されるよう構成され、互
   いに収束して長手方向に延在する薄い非流線形の後縁面
   を郭定する吸入側面及び圧力側面を有するエーロフォイ
   ルにして、前記吸入側面及び圧力側面の少なくとも一方
   はその面に形成され互いに隔置された複数個のＵ形の谷
   を含み、各谷はその谷が設けられた前記面近傍に於ける
   流体バルクの流線に実質的に平行な方向に延在しており
   、前記谷はそれぞれ前記後縁面に出口を有し、該出口ヘ
   向かうにつれて深さが次第に増大しており、谷の最大深
   さは前記後縁面の厚さの実質的に５０％であり、前記谷
   の形状及び寸法は各谷にその全長に亙り流体が流れ、各
   谷が流体を前記非流線形の後縁面のすぐ下流側の空間へ
   導いてベース抗力を低減することが確保されるよう選定
   されているエーロアフォイル。