RU2487051C2 - Leading edge flap and method of its flowing - Google Patents
Leading edge flap and method of its flowing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487051C2 RU2487051C2 RU2010153556/11A RU2010153556A RU2487051C2 RU 2487051 C2 RU2487051 C2 RU 2487051C2 RU 2010153556/11 A RU2010153556/11 A RU 2010153556/11A RU 2010153556 A RU2010153556 A RU 2010153556A RU 2487051 C2 RU2487051 C2 RU 2487051C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slat
- wing
- noise
- lower edge
- edge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/10—Drag reduction
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиации, в частности к снижению аэродинамического шума самолета, образующегося при обтекании поверхности крыла с отклоненными предкрылком и закрылком на режимах захода на посадку и приземления.The invention relates to the field of aviation, in particular to reducing the aerodynamic noise of an aircraft generated during flow around a wing surface with slats and flaps deflected in approach and landing modes.
Последние достижения в создании современных турбореактивных двигателей с большой степенью двухконтурности привели к значительному снижению шума силовой установки. Как показали летные эксперименты, проведенные фирмами Boeing и Airbus, шум силовых установок современных самолетов перестает быть доминирующим среди других источников шума при заходе самолета на посадку, когда двигатели работают в режиме малого газа, и возникает проблема шума, образуемого при обтекании выпущенного шасси и отклоненных элементов механизации крыла (предкрылки, закрылки и интерцепторы). Таким образом, создание перспективных гражданских самолетов с улучшенными акустическими характеристиками, которые удовлетворяли бы все более жестким нормам ИКАО по шуму на местности, требует заметного снижения шума обтекания элементов планера самолета. В настоящее время на современных самолетах вообще не применяются никакие мероприятия по снижению этого источника шума. Поэтому повышенное внимание в последнее время стало уделяться способам, которые снижают аэродинамический шум различных элементов планера самолета. Настоящее изобретение относится к снижению шума, возникающему при обтекании потоком воздуха крыла с выпущенными элементами механизации: предкрылком и закрылком.Recent advances in the creation of modern turbojet engines with a high degree of bypass ratio have led to a significant reduction in the noise of the power plant. As shown by flight experiments conducted by Boeing and Airbus, the noise of the power plants of modern aircraft ceases to be dominant among other sources of noise when approaching the aircraft when the engines operate in idle mode, and there is a problem of noise generated by the flow around the released landing gear and deflected elements wing mechanization (slats, flaps and spoilers). Thus, the creation of promising civilian aircraft with improved acoustic characteristics, which would satisfy the increasingly stringent ICAO standards for noise on the ground, requires a significant reduction in the noise around the airframe elements of the aircraft. Currently, modern aircraft generally do not use any measures to reduce this noise source. Therefore, increased attention has recently been given to methods that reduce the aerodynamic noise of various elements of an airframe. The present invention relates to the reduction of noise arising from the flow of air over a wing with released mechanization elements: a slat and a flap.
Известен способ снижения аэродинамического шума, создаваемого при обтекании задней кромки лопасти, при котором снижение аэродинамического шума достигается путем изменения формы поверхности задней кромки лопасти (Патент DE 102006043462, 27.03.2008 г., В64С 21/02). Согласно способу уровень шума, создаваемого потоком, обтекающим заднюю кромку лопасти, снижают путем создания гофрированной поверхности вблизи задней кромки, первоначально имеющей плоскую форму. При этом снижение шума достигается благодаря образованию продольных вихрей и изменению структуры турбулентности в потоке, обтекающем образованную зону. Однако этот метод неприменим к предкрылку, т.к. на режиме крейсерского полета, когда предкрылок находится в убранном положении, невозможно обеспечить плотного прилегания гофрированной поверхности предкрылка 1 к плоской поверхности основного элемента крыла 2, что неизбежно приведет к ухудшению аэродинамических характеристик крыла.There is a method of reducing aerodynamic noise generated by flowing around the trailing edge of a blade, in which the reduction of aerodynamic noise is achieved by changing the shape of the surface of the trailing edge of the blade (Patent DE 102006043462, 03.27.2008, B64C 21/02). According to the method, the noise level generated by the stream flowing around the trailing edge of the blade is reduced by creating a corrugated surface near the trailing edge, initially having a flat shape. At the same time, noise reduction is achieved due to the formation of longitudinal vortices and a change in the structure of turbulence in the stream flowing around the formed zone. However, this method does not apply to the slat, because in cruise flight mode, when the slat is in the retracted position, it is impossible to ensure a tight fit of the corrugated surface of the
Известны дополнительные элементы конструкции предкрылка (Патенты US 2010084508 публ. 2010 г., МПК В64С 9/24, US 6457680, публ. 2002 г., МПК В64С 9/16), предназначенные для снижения шума при протекании потока в щели между предкрылком и носовой частью основного крыла. Основным недостатком как упомянутого выше способа, так и элементов предкрылка является использование дополнительных элементов конструкции, отклоняющих поток, что сопряжено с увеличением веса устройства, усложнением его конструкции, эксплуатации и ремонта и, как следствие, ведет к увеличению его стоимости и эксплуатационных расходов.Known additional structural elements of the slat (Patents US 2010084508 publ. 2010, IPC
Известно шевронное реактивное сопло газотурбинного двигателя (Патент РФ №2310766, 20.11.2007 г.), в котором применяются шевроны для создания продольных вихрей, образующихся из-за появления скоса двух потоков: основного потока газа, истекающего из сопла, и потока воздуха, идущего по наружной обечайке сопла. Согласно этому патенту образование продольных вихрей в струе приводит к снижению шума на 1,2 дБ. Этот способ неприменим для снижения шума предкрылка, т.к. при обтекании предкрылка нет двух смешивающихся потоков газа и наличие шевронов не приводит к образованию продольных вихрей.A chevron jet nozzle of a gas turbine engine is known (RF Patent No. 2310766, November 20, 2007), in which chevrons are used to create longitudinal vortices formed due to the appearance of a bevel of two streams: the main gas stream flowing from the nozzle and the air stream going on the outer rim of the nozzle. According to this patent, the formation of longitudinal vortices in a jet reduces noise by 1.2 dB. This method is not applicable to reduce slat noise, as when a slat flows around there are no two miscible gas flows and the presence of chevrons does not lead to the formation of longitudinal vortices.
Известен способ снижения шума предкрылка (Патент РФ №22966695, 22.11.2002 г., В64С 9/24), достаточно простой в реализации и эффективный с точки зрения снижения шума, который заключался в использовании специальных щеток, размещенных на нижней кромке предкрылка. Этот патент выбран в качестве прототипа. Был получен эффект снижения шума. Однако такой способ приводит к недопустимо большому уменьшению коэффициента подъемной силы и усложнению эксплуатации самолета, в процессе которой необходимо заменять подверженные износу или засорившиеся щетки.There is a method of reducing the slat noise (RF Patent No. 22966695, November 22, 2002,
Задача изобретения - обеспечить эффективное снижение уровня аэродинамического шума, генерируемого при обтекании воздушным потоком крыла пассажирского самолета с выпущенными элементами механизации (предкрылком и закрылком) на режимах посадки без ухудшения аэродинамических характеристик крыла.The objective of the invention is to provide an effective reduction in the level of aerodynamic noise generated when an air stream flows around a wing of a passenger aircraft with mechanization elements released (slat and flap) in landing modes without affecting the aerodynamic characteristics of the wing.
Технический результат заключается в снижении уровня аэродинамического шума при обтекании крыла без существенного уменьшения подъемной силы.The technical result is to reduce the level of aerodynamic noise when flowing around the wing without a significant decrease in lift.
Технический результат достигается тем, что предкрылок крыла самолета, содержащий аэродинамически обтекаемую поверхность, включающую заднюю нижнюю кромку, подвижно соединен с основным крылом, а, по меньшей мере, часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии с угловыми точками вдоль размаха крыла.The technical result is achieved in that the wing slat of the aircraft, containing an aerodynamically streamlined surface including the rear lower edge, is movably connected to the main wing, and at least part of the rear lower edge of the slat is made in the form of a smooth wavy line or a wavy line with corner points along wing span.
Технический результат достигается также тем, что у предкрылка крыла самолета упомянутая кромка имеет форму синусоиды.The technical result is also achieved by the fact that at the wing slat of the aircraft, said edge has a sinusoid shape.
Технический результат достигается также тем, что у предкрылка крыла самолета упомянутая кромка выполнена в виде накладки.The technical result is also achieved by the fact that at the wing wing slat, said edge is made in the form of a lining.
Технический результат достигается также тем, что в способе обтекания предкрылка крыла самолета, заключающегося в изменении характера обтекания задней нижней кромки предкрылка, по меньшей мере, часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии с угловыми точками вдоль размаха крыла.The technical result is also achieved by the fact that in the method for flowing around an airplane wing slat, which consists in changing the nature of the flow around a trailing lower edge of a slat, at least a portion of a trailing lower edge of a slat is made in the form of a smooth wavy line or a wavy line with corner points along the wing span.
Фиг.1. Сечение крыла с отклоненными элементами механизации.Figure 1. Section of a wing with deflected elements of mechanization.
Фиг.2. Область течения между предкрылком и основным элементом крыла.Figure 2. The flow region between the slat and the main element of the wing.
Фиг.3. Механизмы звукообразования в области течения между предкрылком и основным крылом.Figure 3. Sound formation mechanisms in the flow region between the slat and the main wing.
Фиг.4. Предкрылок с шевронной кромкой треугольной формы.Figure 4. Slat with a chevron edge of a triangular shape.
Фиг.5. Различные формы шевронов нижней кромки предкрылка.Figure 5. Different shapes of chevrons of the bottom edge of the slat.
Фиг.6а. Предкрылок с посадочным местом для шевронной накладки.Figa. Slat with a seat for a chevron lining.
Фиг.6б. Шевронная накладка.Fig.6b. Chevron overlay.
Фиг.7. Спектры шума модели крыла с обычными и модифицированными предкрылками.7. Noise spectra of a wing model with conventional and modified slats.
На фиг.1 показано сечение крыла с отклоненными элементами механизации, состоящее из предкрылка 1, основного крыла 2, закрылка 3.Figure 1 shows a section of a wing with deflected elements of mechanization, consisting of a
Задачу снижения аэродинамического шума, создаваемого при протекании потока в щели (фиг.2) между предкрылком 1 и носовой частью крыла 2, без существенного уменьшения коэффициента подъемной силы решает предлагаемый предкрылок и способ его обтекания.The task of reducing the aerodynamic noise generated by the flow in the gap (Fig. 2) between the
В результате проведенных исследований, касающихся шума предкрылка, удалось выделить основные механизмы его генерации. Они схематически представлены на фиг.3. Среди известных механизмов возникновения шума можно перечислить следующие: вторичный отрыв 4, вихрь в полости 5, нестационарная сила из-за ударов вихрей 6, нестационарное присоединение потока 7, турбулентность погранслоя 8, сход вихревой пелены 9, эффект поршня 10, резкая деформация когерентных структур средним потоком 11, слияние вихрей 12, шум полости 13, рассеяние на кромке 14.As a result of studies regarding slat noise, it was possible to identify the main mechanisms for its generation. They are schematically represented in FIG. 3. Among the known mechanisms of noise generation, the following can be listed:
Предкрылок крыла самолета содержит аэродинамически обтекаемую поверхность, которую можно условно разделить на верхнюю и нижнюю, с передней и задней кромками, и подвижно соединен с основным крылом. Модификация предкрылка заключается в изменении формы нижней кромки на шевронную (зубчатую) (фиг.4). Под шевронной формой (шевроном) понимается волнистая линия в плоскости кромки, которая может быть как с угловыми точками, так и гладкой формы.The wing slat of the aircraft contains an aerodynamically streamlined surface that can be divided into upper and lower, with front and rear edges, and is movably connected to the main wing. Modification of the slat is to change the shape of the lower edge to the chevron (toothed) (figure 4). By chevron shape (chevron) we mean a wavy line in the plane of the edge, which can be either with corner points or a smooth shape.
Шеврон может иметь любую форму с угловыми точками, как треугольную форму, прямоугольную или другую, так и гладкую, например, в виде синусоиды (фиг.5а). Кроме того, шеврон может иметь неоднородный шаг S вдоль размаха предкрылка и неоднородную высоту Н (фиг.5б).The chevron can have any shape with corner points, both triangular, rectangular or other, as well as smooth, for example, in the form of a sinusoid (Fig. 5a). In addition, the chevron may have a non-uniform step S along the span of the slat and a non-uniform height H (Fig. 5b).
Предкрылок может иметь посадочное место для накладки (фиг.6а), а нижняя кромка предкрылка может быть изготовлена в виде отдельной шевронной накладки, которая крепится затем к предкрылку (фиг.6б).The slat may have a seat for the lining (figa), and the lower edge of the slat can be made in the form of a separate chevron lining, which is then attached to the slat (fig.6b).
Экспериментальные исследования в акустической заглушенной камере на модели крыла с механизацией показали, что способ снижения шума, основанный на изменении геометрии нижней кромки предкрылка, дает снижение узкополосного шума предкрылка до 10 дБ, а шевронная нижняя кромка предкрылка приводит к значительному снижению шума. На фигуре 7а, 7б, 7в, 7г приводятся спектры шума соответственно для углов наблюдения 70, 90, 110, 130 градусов в нижней полусфере под крылом. Именно распространением звука в этом направлении определяется шум самолета на местности, в том числе и при сертификационных испытаниях по шуму. Верхняя кривая соответствует прямолинейной кромке предкрылка, две нижние кривые соответствуют шевронной форме кромки с различным шагом и высотой шеврона. Эффект снижения шума без существенного уменьшения подъемной силы имеет место для различных геометрических параметров шеврона, как это следует из фиг.7.Experimental studies in an acoustic silenced chamber on a wing model with mechanization showed that a noise reduction method based on changing the geometry of the lower edge of the slat reduces the narrow-band noise of the slat to 10 dB, and the chevron lower edge of the slat significantly reduces noise. The figures 7a, 7b, 7c, 7d show noise spectra, respectively, for viewing angles of 70, 90, 110, 130 degrees in the lower hemisphere under the wing. It is the propagation of sound in this direction that determines the noise of the aircraft on the ground, including during certification tests for noise. The upper curve corresponds to the rectilinear edge of the slat, the two lower curves correspond to the chevron shape of the edge with different pitch and chevron height. The noise reduction effect without a significant reduction in lift occurs for various geometrical parameters of the chevron, as follows from Fig.7.
Предлагаемый способ снижения аэродинамического шума самолета заключается в изменении характера обтекания нижней кромки предкрылка вдоль размаха крыла за счет формирования фазовой задержки схода вихрей с нижней кромки предкрылка и нарушения однородности источника шума, излучаемого при протекании потока воздуха между предкрылком 1 и носовой частью основного крыла 2, путем искривления нижней кромки предкрылка вдоль размаха крыла.The proposed method of reducing the aerodynamic noise of an airplane consists in changing the nature of the flow around the lower edge of the slat along the wing span due to the formation of a phase delay of the vortex coming out from the lower edge of the slat and breaking the uniformity of the noise source emitted when the air flow between the
Турбулентность, точнее, нестационарность, образуется на сдвиге (в пределе - тангенциальном разрыве), сходящем с нижней кромки. Далее она развивается, усиливается и падает на крыловую часть системы. В результате взаимодействия с твердой поверхностью порождается звук. Основная идея способа заключается в уменьшении масштаба корреляции источника звука (декорреляции) в направлении размаха крыла и, следовательно, в уменьшении излучаемой звуковой энергии.Turbulence, more precisely, non-stationarity, is formed at a shear (in the limit - a tangential discontinuity), descending from the lower edge. Then it develops, amplifies and falls on the wing part of the system. As a result of interaction with a solid surface, sound is generated. The main idea of the method is to reduce the scale of the correlation of the sound source (decorrelation) in the direction of the wing span and, therefore, to reduce the emitted sound energy.
Декорреляция за счет искривления кромки предкрылка происходит следующим образом. После срыва потока с кромки возникают вихри, которые распространяются вниз по потоку со скоростью порядка α~0,6÷0,8V, где V - скорость потока до кромки. Скорость распространения вихрей зависит от характера течения в щели. Из-за этого вихри, срывающиеся с разных участков искривленной кромки, при подходе к поверхности крыла имеют разные амплитуды и, главное, разные фазы. Таким образом, вместо однородного по размаху коррелированного источника звука образуется множество некоррелированных источников, которые суммарно излучают меньший звук.Decorrelation due to the curvature of the edge of the slat is as follows. After the flow stalls from the edge, vortices arise, which propagate downstream at a speed of the order of α ~ 0.6 ÷ 0.8V, where V is the flow velocity to the edge. The speed of propagation of vortices depends on the nature of the flow in the gap. Because of this, the vortices breaking off from different sections of the curved edge, when approaching the wing surface, have different amplitudes and, most importantly, different phases. Thus, instead of a uniformly correlated sound source, a multitude of uncorrelated sources are formed, which in total emit less sound.
Для искривления кромки образуют, по меньшей мере, на части поверхности предкрылка, нижнюю кромку шевронной формы (фиг.4).For curvature, the edges form, at least on a part of the surface of the slat, the lower edge of the chevron shape (figure 4).
Данный способ имеет развитие, позволяющее оптимизировать его применение в частных случаях использования.This method has a development that allows you to optimize its use in particular cases of use.
Предлагаемый предкрылок и способ его обтекания обеспечивают эффективное снижение уровня аэродинамического шума, создаваемого потоком при его протекании в щели между предкрылком и основным крылом, без существенного уменьшения подъемной силы.The proposed slat and the method of flow around it provide an effective reduction in the level of aerodynamic noise created by the flow when it flows in the gap between the slat and the main wing, without a significant reduction in lift.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153556/11A RU2487051C2 (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Leading edge flap and method of its flowing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153556/11A RU2487051C2 (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Leading edge flap and method of its flowing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010153556A RU2010153556A (en) | 2012-07-10 |
RU2487051C2 true RU2487051C2 (en) | 2013-07-10 |
Family
ID=46848056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010153556/11A RU2487051C2 (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Leading edge flap and method of its flowing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2487051C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103625639B (en) * | 2013-09-25 | 2017-12-05 | 中国商用飞机有限责任公司 | Noise control method for leading edge slat of airplane |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5927656A (en) * | 1996-06-26 | 1999-07-27 | The Boeing Company | Wing leading edge flap and method therefor |
US6457680B1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-10-01 | Drl Deutsches Zentrum Fuer Luft-Und Raumfahrt E.V. | Auxiliary airfoil for aircraft main wings |
RU2296695C2 (en) * | 2001-11-24 | 2007-04-10 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Device for reducing aerodynamic noise on passenger aircraft slat |
RU2310766C1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-11-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Herringrone reaction nozzle of gas-turbine engine |
-
2010
- 2010-12-28 RU RU2010153556/11A patent/RU2487051C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5927656A (en) * | 1996-06-26 | 1999-07-27 | The Boeing Company | Wing leading edge flap and method therefor |
US6457680B1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-10-01 | Drl Deutsches Zentrum Fuer Luft-Und Raumfahrt E.V. | Auxiliary airfoil for aircraft main wings |
RU2296695C2 (en) * | 2001-11-24 | 2007-04-10 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | Device for reducing aerodynamic noise on passenger aircraft slat |
RU2310766C1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-11-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Herringrone reaction nozzle of gas-turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010153556A (en) | 2012-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2452877B1 (en) | Method and apparatus for reducing aircraft noise | |
US8651813B2 (en) | Fluid dynamic body having escapelet openings for reducing induced and interference drag, and energizing stagnant flow | |
EP2214958B1 (en) | Method and apparatus for enhancing engine-powered lift in an aircraft | |
EP2662282B1 (en) | Vortex generation | |
US20110260008A1 (en) | Fluid flow control device for an aerofoil | |
US20070166163A1 (en) | Rotor hub fairing system for a counter-rotating, coaxial rotor system | |
US8186619B2 (en) | Airplane engine pylon comprising at least one protruding element to generate a vortex of the airflow | |
RU188859U1 (en) | Supersonic aircraft | |
EP3305656B1 (en) | Wing, flap, and aircraft | |
CA2890775C (en) | Submerged vortex generator | |
US6318677B1 (en) | Method and apparatus for generating a stable leading-edge lifting-vortex controller | |
US6935592B2 (en) | Aircraft lift device for low sonic boom | |
US7735776B2 (en) | Air inlet for a turbofan engine | |
CA2730460A1 (en) | Aircraft with at least two propeller drives arranged at a distance from one another in the span width direction of the wings | |
CA3104109A1 (en) | Variable wing leading edge camber | |
RU2487051C2 (en) | Leading edge flap and method of its flowing | |
US2348252A (en) | Airfoil | |
RU2696681C1 (en) | Aircraft wing | |
US3465990A (en) | Aircraft having energy-conserving means | |
CN110536833B (en) | Downstream surface features attenuating propeller wake acoustic interactions | |
RU2776193C1 (en) | Supersonic aircraft | |
RU2790893C1 (en) | Device for increasing lift performance of aircraft | |
RU2757938C1 (en) | Aerodynamic wing airfoil for transonic speeds | |
RU196128U1 (en) | Supersonic Civil Aircraft | |
RU2495787C1 (en) | Aircraft wing tip |