NL9401971A

NL9401971A - Airfoil for an airplane or hydrofoil.

Info

Publication number: NL9401971A
Application number: NL9401971A
Authority: NL
Inventors: Kye-Sik Min
Original assignee: Hyun Dai Heavy Ind Co Ltd
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-02-01
Also published as: NO944347D0; DE4443744A1; JP2649785B2; DE4443744C2; JPH0820392A; KR960004160A

Description

Vleugelprofiel voor een vliegtuig of een draagvleugelboot BeschrijvingAirfoil for an airplane or hydrofoil Description

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een profiel voor de draagvleugel van een vliegtuig of een schip. In het algemeen bestaat de vorm van een profiel uit de combinatie van een dikteverloop en een welving, en de onderhavige uitvinding gebruikt een nieuw dikteverloop, zodat de Invloed van het loslaatgedrag wordt verminderd, en de doelmatigheid van het profiel wordt verbeterd. Wanneer het profiel wordt toegepast in een hydraulisch medium, worden de erosiebeschadiging ten gevolge van cavitatie verminderd, terwijl tevens de doelmatigheid wordt vergroot.The present invention relates to a profile for the hydrofoil of an aircraft or a ship. In general, the shape of a profile consists of the combination of a thickness variation and a curvature, and the present invention uses a new thickness variation, so that the influence of the release behavior is reduced, and the efficiency of the profile is improved. When the profile is used in a hydraulic medium, the erosion damage due to cavitation is reduced, while also increasing the efficiency.

Wanneer een profiel door een medium zoals water of lucht voortbeweegt, zullen de stromingssnelheden aan de bovenzijde respectievelijk de onderzijde van het profiel verschillend zijn. Dergelijke verschillende stromingssnelheden veroorzaken een drukverschil op basis van de wet van Bemoulli.When a profile moves through a medium such as water or air, the flow rates at the top and bottom of the profile will be different, respectively. Such different flow rates cause a differential pressure based on Bemoulli's law.

Wanneer een profiel is te gebruiken als een inrichting voor het ontwikkelen van lift, dient de lift van de onderzijde groter te zijn dan de lift van de bovenzijde. Dit betekent dat de relatieve stromingssnelheid aan de bovenzijde van het profiel groter moet zijn dan de relatieve stromingssnelheid aan de onderzijde van het profiel.When a profile can be used as a lift developing device, the lift from the bottom should be larger than the lift from the top. This means that the relative flow velocity at the top of the profile must be greater than the relative flow velocity at the bottom of the profile.

Wanneer een profiel een zo groot mogelijke lift moet ontwikkelen, dient de drukverdeling over het profiel zodanig te zijn dat de druk aan de bovenzijde zo klein mogelijk moet zijn ten opzichte van de druk aan de onderzijde. Bij een profiel voor hydraulische toepassing ontstaan damp-bellen ten gevolge van de verdamping van water veroorzaakt door de lage druk. Wanneer dergelijke dampbellen pas imploderen wanneer zij voorbij het profiel zijn bewogen, wordt slechts geluid ontwikkeld, terwijl de omvang van erosieschade beperkt blijft. Wanneer echter dergelijke dampbellen imploderen voordat zij het profiel volledig zijn gepasseerd, zal erosieschade ontstaan ten gevolge van de lmplosie-lnslagen.If a profile is to develop the largest possible lift, the pressure distribution over the profile must be such that the pressure at the top must be as small as possible relative to the pressure at the bottom. In a profile for hydraulic application, vapor bubbles are created as a result of the evaporation of water caused by the low pressure. When such vapor bubbles only implode when they have moved past the profile, only noise is generated, while the extent of erosion damage remains limited. However, if such vapor bubbles implode before they have completely passed the profile, erosion damage will result due to the implosion impacts.

Wanneer in belangrijke mate dampbellen gevormd worden langs het draagvleugelprofiel van een schip, zal niet alleen erosiebeschadiging optreden, maar zal tevens de doelmatigheid van het profiel aanzienlijk worden verminderd. Daarom dient de ontwikkeling van dampbellen zo veel als mogelijk te worden vermeden.When vapor bubbles are formed to a significant degree along the hydrofoil profile of a ship, not only will erosion damage occur, but the profile efficiency will also be significantly reduced. Therefore, the development of vapor bubbles should be avoided as much as possible.

Tot de tegenwoordig gebruikte vormen voor draagvleugels behoren de vormen volgens de NACA reeks ontwikkeld in de Verenigde Staten, de B-reeks vormen ontwikkeld in Nederland, en de vormen overeenkomstig de MAU-reeks, ontwikkeld in Japan. In alle gevallen kan echter de profiel-vorm van de vleugel niet worden ingesteld, waardoor de drukverdeling rond het blad niet instelbaar is.Today's hydrofoil shapes include the NACA series shapes developed in the United States, the B series shapes developed in the Netherlands, and the MAU series shapes developed in Japan. In all cases, however, the profile shape of the vent cannot be adjusted, so the pressure distribution around the blade is not adjustable.

Dienovereenkomstig kunnen de loslaat** en cavitatleverschijnselen niet worden bestuurd waardoor, wanneer blijkt dat het loslaat- en cavita-tieverechijnsel overmatig optreedt, de uitvoering aangepast wordt zodat de draagvleugel profiel opnieuw dient te worden vervaardigd. Dientengevolge worden tijd en geld verspild, terwijl tevens ongemakken ontstaan.Accordingly, the release ** and cavitation liver phenomena cannot be controlled, so that when the release and cavitation phenomenon is found to be excessive, the configuration is adapted so that the hydrofoil profile has to be remanufactured. As a result, time and money are wasted, while inconveniences also arise.

De onderhavige uitvinding beoogt het overwinnen van de hierboven beschreven nadelen van de stand van de techniek.The present invention aims to overcome the above-described drawbacks of the prior art.

Daarom is het een doel van de onderhavige uitvinding om een draagvleugel voor een vliegtuig of een draagvleugelboot te verschaffen waarbij de profielvorm van de draagvleugel optimaal ontwikkeld is voor de gegeven omstandigheden, zodat de drukverdeling over de vleugel juist is, en dat optreden van loslating en cavitatie onder controle is te houden, terwijl tevens de prestaties worden verhoogd, waardoor een draagvleugel voor een vliegtuig of een draagvleugelboot met een hogere doelmatigheid wordt verkregen.Therefore, it is an object of the present invention to provide an aircraft hydrofoil or hydrofoil in which the aerofoil profile shape is optimally developed for the given conditions, so that the pressure distribution across the wing is correct, and that release and cavitation occur control, while also increasing performance, providing an aircraft hydrofoil or hydrofoil hydrofoil.

Dit doel overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt bereikt net de combinatie van eigenschappen zoals opgesomd in de hier bijgevoegde conclusie 1.This object according to the present invention is achieved with the combination of properties as recited in the appended claim 1 herein.

De hierboven aangeduide doelen en andere voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker blijken uit de hiernavolgende gedetailleerde beschrijving van een niet beperkend uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin: fig. 1 de relatie toont tussen de profielvorm en de mathematische formule (profielformule) voor de profielvorm van de draagvleugel; fig. 2 de verandering toont van de profielvorm tegen de vormconstenten voor het· voorste gedeelte en het achterste gedeelte van het profiel van de draagvleugel; fig. 3 een vergelijking is van de profielvora van de onderhavige uitvinding met een gebruikelijke profielvora volgens NACA 00 en NACA 66; en fig. 4 een vergelijking is van de profielvorm van de draagvleugel overeenkomstig de onderhavige uitvinding met de NACA 66-vora.The objects and other advantages of the present invention indicated above will become more apparent from the following detailed description of a non-limiting exemplary embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows the relationship between the profile shape and the mathematical formula (profile formula) for the profile shape of the hydrofoil; Fig. 2 shows the change of the profile shape against the shape constants for the front part and the rear part of the profile of the hydrofoil; Figure 3 is a comparison of the profile forums of the present invention with a conventional profile forums according to NACA 00 and NACA 66; and FIG. 4 is a comparison of the profile shape of the hydrofoil according to the present invention with the NACA 66 fora.

De voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding wordt beschreven onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen en naar de mathema- tische formule.The preferred embodiment of the present invention is described with reference to the accompanying drawings and the mathematical formula.

Bij een draagvleugel gebruikt voor een vliegtuig of een schip, kunnen de positie a voor de maximale profieldikte, de voraindex n van het voorste gedeelte (voorrand) en de vormindex p van het achterste gedeelte (achterrand) willekeurig worden gekozen. Daardoor kunnen voor de gegeven omstandigheden de plaats langs de koorde voor de maximale profieldikte en de vormen van het voorste en het achterste gedeelte van het profiel van de draagvleugel optimaal worden gekozen.For a hydrofoil used for an aircraft or a ship, the position a for the maximum profile thickness, the shape index n of the front part (front edge) and the shape index p of the rear part (rear edge) can be chosen arbitrarily. Therefore, for the given circumstances, the position along the chord for the maximum profile thickness and the shapes of the front and rear part of the profile of the hydrofoil can be optimally chosen.

Voor het bepalen van de optimale prof iel vorm, wordt de coördinaat y in de dikterichting van het profiel als volgt berekend:To determine the optimal profile shape, the coordinate y in the thickness direction of the profile is calculated as follows:

daarbij is b: de halve maximale dikte; c: de koordelengte; x: de koorderichting; yt: de halve dikte van de achterrand.where b is: half the maximum thickness; c: the chord length; x: the choir direction; yt: half the thickness of the trailing edge.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding worden de plaats a van de maximale profieldikte, en de vormindices n en p voor het voorste gedeelte respectievelijk het achterste gedeelte bepaald overeenkomstig fig. 1, zodanig dat de plaats voor de maximale profieldikte en de vormen van de voorste en achterste gedeelte van het profiel optimaal worden gekozen, waardoor de optimale profielvorm wordt bereikt.In accordance with the present invention, the location a of the maximum profile thickness, and the shape indices n and p for the front section and the rear section, respectively, are determined according to Fig. 1, such that the location for the maximum profile thickness and the shapes of the front and rear section of the profile are chosen optimally, so that the optimum profile shape is achieved.

Wanneer de posities voor de maximale profieldikte gelijk zijn, zal de verandering van de profielvorm tegen de vormindices van het voorste respectievelijk het achterste gedeelte bepaald zijn zoals weergegeven in fig. 2. Voorts toont fig. 3 een vergelijking van de prof iel vorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding (bepaald op basis van de formule overeenkomstig de onderhavige uitvinding) met de tegenwoordig wereldwijd gebruikte vormen volgens NACA-0'10-reeksen en NACA 66-reeksen.When the positions for the maximum profile thickness are equal, the change of the profile shape against the shape indices of the front and rear parts respectively will be determined as shown in Fig. 2. Furthermore, Fig. 3 shows a comparison of the profile shape according to the present invention (determined on the basis of the formula according to the present invention) with the currently used worldwide according to NACA-0'10 series and NACA 66 series.

Het superieure gedrag van de draagvleugel welke uitgevoerd is overeenkomstig de onderhavige uitvinding is gestaafd aan de hand van model-testen en een werkelijke toepassing. Fig. 4 toont de resultaten van de model testen, waarbij de prestatie bepaald is van de vorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding en van de gebruikelijke NACA 66-009 vorm bij HSVA (Hamburg Scheeps Model Tank) hetgeen het nationale scheepsonder-zoekscentrum van Duitsland is.The superior performance of the hydrofoil performed in accordance with the present invention has been proven by model testing and actual application. Fig. 4 shows the results of the model tests, determining the performance of the mold according to the present invention and of the usual NACA 66-009 mold at HSVA (Hamburg Ship Model Tank) which is the national ship research center of Germany.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding zoals hierboven beschreven kan onder dezelfde omstandigheden een grotere lift worden bereikt. De profielvorm van het draagvleugel/schroefblad gebaseerd op de mathematische formule overeenkomstig de onderhavige uitvinding is door de huidige uitvinders als eerste in de wereld bereikt door middel van jarenlang onderzoek. De vorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding kan niet alleen nuttig toegepast worden voor het ontwerp van dr&agvleugels, naar op dit terrein wordt ook het nationale niveau van de techniek vergroot.In accordance with the present invention as described above, a larger lift can be achieved under the same conditions. The hydrofoil / propeller profile shape based on the mathematical formula of the present invention has been achieved first in the world by the present inventors through years of research. The shape according to the present invention can not only be usefully applied for the design of dr & ag wings, but in this field the national level of the technique is also increased.

Claims

Airfoil for an airplane or hydrofoil, characterized in that the location of maximum thickness a, a shape index n for the front section and a shape index p for a rear section can be determined arbitrarily, and therefore, the location for the maximum thickness and the shape of the front and back of the profile can be optimally adjusted under the prevailing conditions, whereby the optimum profile shape of the blade can be determined on the basis of a y-coordinate which can be calculated as follows:

where b is: half the maximum thickness; c: the chord length; x: the choir direction; yt: half the thickness of the trailing edge.