WO2008141618A2 - Verfahren und einrichtung zur lärmreduzierung an einem hochauftriebssystem am tragflügel eines flugzeugs - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur lärmreduzierung an einem hochauftriebssystem am tragflügel eines flugzeugs Download PDF

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WO2008141618A2
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profile body
frequency
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Boris Grohmann
Thomas Lorkowski
Peter JÄNKER
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
    • B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing
    • B64C9/18—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing by single flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64C9/22—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the front of the wing
    • B64C9/24—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the front of the wing by single flap

Definitions

  • the invention relates to a method for noise reduction on a high-lift system on the wing of an aircraft according to the preamble of claim 1, and to a corresponding device according to the preamble of claim 14.
  • High lift systems on the wing of an aircraft typically include one or more nose flaps disposed on the upstream side of the wing and one or more high lift flaps disposed on the downstream side of the wing.
  • the flaps are each connected to a main profile body of the wing in such a way that the flaps are extendable by enlarging the profile curvature and with additional release of a gap is guided by the high-energy air from the bottom to the top of the wing.
  • This gap is accordingly either between the nose flap or slats on the one hand and main profile body on the other hand or between the main profile body on the one hand and the high-lift flap behind it, depending on the considered high-lift flap.
  • an arrangement for reducing the aerodynamic noise on the additional wing of an aircraft is known, which is articulated on a main wing and can be extended by releasing a flow-through gap between the additional wing and the main wing.
  • the known arrangement comprises a displaceable in extended gap with the additional wing in the gap area Parting surface which extends at least partially along a separation flow line between an eddy current region and a gap flow of air flowing between the additional wing and main wing and by shielding the eddy current region reduces the energy supply to the vortices and thus the noise generation.
  • the object of the invention is to provide an improved method and apparatus for noise reduction on a high lift system on the wing of an aircraft.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1. Further, the object is achieved by a device having the features of claim 14. Advantageous embodiments and further developments of the method and device are specified in the respective subclaims.
  • An advantage of the invention is that the noise reduction on the high-lift system in the event of a fault has no effect on the functioning of the high-lift system.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a wing of a
  • Fig. 4a), b) and c) are schematic cross-sectional views of a wing of an aircraft for explaining three embodiments of the invention, which have a reduction of the noise at the trailing edge flap to the goal;
  • FIG. 5 a), b) and c) are schematic cross-sectional representations of a nasal valve for explaining actuator systems provided according to three exemplary embodiments of the invention, which serve to reduce the noise at the nasal valve;
  • Fig. 6 is a diagram showing essential components for active noise reduction on the high lift system of an airfoil according to an embodiment of the invention, in which a closed-loop control takes place.
  • Fig. 1 shows in cross section a wing of an aircraft.
  • This comprises a main profile body 1 and arranged on this high-lift flaps 2, 3.
  • the main profile body 1 in the form of an aerodynamically effective profile comprises an upper planking 14, which forms the suction side of the wing profile, and a lower planking 15, which forms the pressure side of the airfoil.
  • a nasal flap or a slat 2 is arranged, in the direction of flow of the main profile body 1 downstream of a trailing edge flap 3 is provided.
  • the nose flap 2 and the rear edge flap 3 form respective further aerodynamically highly effective profile body.
  • the high-lift flaps 2, 3 are under enlargement of the curvature of the overall wing profile and releasing a high-energy air from the bottom of the wing leading to the top gap 12 and 22 in a well-known manner extendable.
  • a gap 12 is formed between a trailing edge region 11 of the main profile body 1 and a nose region 33 of the trailing edge flap 3 located downstream, and a gap 22 is formed by a trailing edge region 21 of the nose flap 2 and a nose region 13 of the main profile body 1.
  • the column 12, 22 high-energy, ie high flow velocity having air from the underside of the wing to its top, which in conjunction with the said enlargement of the profile curvature and an effective extension of the effective profile in chordwise direction significant increase in lift takes place.
  • Fig. 1 shows a known typical high-lift configuration of a modern transport or airliner.
  • FIGS. 2a) and b) the area of the nose flap 2 and of the main profile body 1 of the wing shown overall in FIG. 1 is shown in fragmentary form.
  • FIG. 2 a at the lower trailing edge region 26 of the nasal flap 2, at the so-called "slat hook", upstream of the flow-through gap 22, there is a planar movable element 27 which continues the planking of the nasal flap 2 on its underside, which is subjected to an oscillatory movement can be, by the one
  • Vibration excitation of guided through the gap 22 high-energy air is effected.
  • the gap flow is influenced in a way that leads to a reduction of the noise generation; which can be explained by disturbing the formation of the noise-generating turbulences and vortices.
  • the frequency of the vibration excitation is comparatively high, typically in the range of several hundred Hz, preferably above 1 kHz.
  • the element 27 covers the gap region 22 on the underside of the airfoil profile (see Fig. 2b)), whereby a reduction of the noise generation is also connected in this configuration of the high-lift system and a reduction of the aerodynamic resistance.
  • FIGS. 3 a) and b) again show the detail of the area of the nose flap 2 and of the main profile body 1 of the wing shown overall in FIG. 1 according to another exemplary embodiment of the invention.
  • a planking of the nose flap 2 on its upper side continuing rearwardly extending planar moving element 21 is arranged, which can be subjected to an oscillatory motion through which a vibration excitation through the gap 22 guided high-energy air, here at the exit from the gap 22, is effected.
  • a paneling 27 of the nasal flap 2 can be arranged on its underside, as in the previous embodiment of FIGS. 2a) and b) which may, however, then be rigid, but also movable in the sense of an oscillatory movement, as in the said previous embodiment.
  • the frequency of the vibration excitation is comparatively high, typically in the range of several hundred Hz, preferably over 1 kHz.
  • the element 27 also covers the gap region 22 at the underside of the airfoil profile (see Fig.
  • FIGS. 4a) to c) show three exemplary embodiments in which the generation of noise in the gap area 12 between the main profile body 1 and the trailing edge flap 3 or at the trailing edge flap 3 itself is to be reduced.
  • a part of the trailing edge portion 11 of the upper skin 14 of the main profile body 1 is arranged upstream of the flow-through gap 12 movable or formed in the form of a movable member and can be subjected to an oscillatory movement, which is a vibration excitation of the through the gap 12 guided high-energy air in the sense of noise reduction causes.
  • Fig. 4b an embodiment is shown, in which a part of the trailing edge region 17 of the lower skin 15 of the main profile body 1 is arranged upstream of the flow-through gap 12 movably or in the form of a movable element and can be subjected to an oscillatory motion, which in turn Vibration excitation of guided through the gap 12 high-energy air in the sense of noise reduction causes.
  • a part of the trailing edge portion 31 of the trailing edge flap 3 itself is movably arranged or formed in the form of a movable member and can be subjected to an oscillatory motion, which is a vibration excitation of the effluent to the flap 3 air in terms of Noise reduction causes.
  • FIGS. 5a) to c) show the nasal valve 2 alone, in which at the lower trailing edge region 26 of the nasal valve 2, at the so-called “slat hook", upstream of the flow-through gap 22, the planking of the nasal valve 2 is arranged on its underside continuing flat movable element 27, as described with reference to FIG. 2a).
  • This can be subjected to an oscillatory movement according to three embodiments of the invention, by which a vibration excitation of the guided through the gap 22 high-energy air is effected.
  • a piezoelectric actuator 27a is integrated in the movable element 27, which causes the vibration excitation described for noise reduction.
  • a piezoelectric actuator 27b is arranged separately on the inside of the movable element 27 and coupled to the movable element 27 via a coupling element.
  • a piezoelectric actuator 27d on the inside of the movable member 27 is arranged independently of this, which causes the described vibration excitation for noise reduction itself.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of a feedback control device is shown, which shows the example of a arranged on the main profile body 1 nose flap 2 similar to Fig. 2a) shows how the movable member 27 can be driven to generate its oscillatory motion.
  • the control device comprises an actuator, which is mechanically coupled to the movable element 27 and at this causes the said oscillatory movement.
  • a sensor 28 is arranged, with which the noise in the gap 22nd measured and whose output signal is fed back via a control amplifier 29 in the sense of a reduction of the detected noise to the actuator.
  • the actuator coupled to the movable element or integrated in it may for example be a piezoelectric actuator, as explained with reference to FIGS. 5a) to c).
  • the with the movable element 11; 21; 27; 31 coupled or integrated in this actuator forms due to the existing masses and spring stiffness an oscillatory system whose natural frequency near a desired frequency of the oscillatory movement of the movable member 11; 21; 27; 31 is located.
  • the frequency of the oscillatory movement can, as already mentioned above, for example be in the range of a few hundred Hz to a few kHz, typically above 1 kHz.
  • the amplitude and frequency of the oscillatory movement are controlled in response to the signals received by the sensor 28 or a corresponding sensor provided elsewhere in the sense of minimizing the noise generated in the gap 12 or 22.
  • a forward control can also be carried out without measurement and feedback of the noise to be minimized.
  • the movable member 11; 21; 27; 31 around a spanwise axis or direction opposite the profile body 1; 2; 3 bendable, preferably via an interposed flexible region.
  • the movable element 11; 17; 21; 27; 31 can by the planking material of the profile body 1; 2; 3 may be formed, on which it is provided, for example, by a fiber composite or a composite material of fiber composite and metal layers.
  • the movable member 11; 17; 21; 27; 31 be formed by its own, different from the planking material.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren und Einrichtung zur Strömungskontrolle an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, das einen Hauptprofilkörper (1) und mindestens eine an dem Hauptprofilkörper (1) angeordnete, durch einen weiteren Profilkörper gebildete Hochauftriebsklappe (2) umfasst, die unter Vergrößerung der Profilwölbung und Freigabe eines energiereiche Luft von der Unterseite zur Oberseite des Tragflügels (1) führenden Spaltes (22) ausfahrbar ist, wobei der Spalt (22) durch einen Hinterkantenbereich (21) des einen, stromaufwärtigen Profilkörpers (2) und einen Nasenbereich (13) des anderen, in Strömungsrichtung dahinter befindlichen stromabwärtigen Profilkörpers (1) begrenzt ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mittels eines im Bereichs der Hochauftriebsflächen (2) vorgesehenen flächigen beweglichen Elements (27), welches einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden kann, eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (22) geführten Luft erfolgt.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine entsprechende Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Hochauftriebssysteme am Tragflügel eines Flugzeugs umfassen typischerweise eine oder mehrere Nasenklappen, die an der in Strömungsrichtung vorderen Seite des Tragflügels angeordnet sind und eine oder mehrere Hochauftriebsklappen, die an der in Strömungsrichtung hinteren Seite des Tragflügels angeordnet sind. Die Klappen sind jeweils mit einem Hauptprofilkörper des Tragflügels in einer solchen Weise verbunden, dass die Klappen unter Vergrößerung der Profilwölbung und unter zusätzlicher Freigabe eines Spaltes ausfahrbar sind, durch den energiereiche Luft von der Unterseite zur Oberseite des Tragflügels geführt wird. Dieser Spalt liegt dementsprechend entweder zwischen Nasenklappe oder Vorflügel einerseits und Hauptprofilkörper andererseits oder zwischen dem Hauptprofilkörper einerseits und der dahinter befindlichen Hochauftriebsklappe andererseits, je nach betrachteter Hochauftriebsklappe. Bei ausgefahrenen Klappen ist mit den Spaltströmungen eine deutliche Erzeugung von aerodynamischem Lärm verbunden, der insbesondere beim Landeanflug über bewohntem Gebiet als lästig empfunden wird, und durch Wirbel und Turbulenzen in der Spaltströmung erklärt werden kann.
Aus der DE 10 2004 056 537 A1 ist eine Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms am Zusatzflügel eines Flugzeugs bekannt, der an einem Hauptflügel angelenkt und unter Freigabe eines durchströmten Spaltbereichs zwischen Zusatzflügel und Hauptflügel ausfahrbar ist. Die bekannte Anordnung umfasst eine bei ausgefahrenem Zusatzflügel in den Spaltbereich verlagerbare Trennfläche, die sich zumindest teilweise entlang einer Trennstromlinie zwischen einem Wirbelstromgebiet und einer Spaltströmung der zwischen Zusatzflügel und Hauptflügel strömenden Luft erstreckt und durch Abschirmung des Wirbelstromgebiets die Energiezufuhr zu den Wirbeln und damit die Lärmerzeugung reduziert.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Einrichtung zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen von Verfahren und Einrichtung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass die Lärmreduzierung am Hochauftriebssystem im Falle eines Fehlers keine Auswirkung auf die Funktionsfähigkeit des Hochauftriebssystems hat.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung eines Tragflügels eines
Flugzeugs mit daran angeordneten Hochauftriebsklappen in Form von Vorflügeln oder Nasenklappen und Hinterkantenklappen; Fig. 2a) und b) schematisierte Ausschnittsdarstellungen von Fig. 1 im Bereich der Flügelnase zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine Reduzierung des Lärms an der Nasenklappe zum Ziel hat;
Fig. 3a) und b) schematisierte Ausschnittsdarstellungen von Fig. 1 im Bereich der Flügelnase zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine Reduzierung des Lärms an der Nasenklappe zum Ziel hat;
Fig. 4a), b) und c) schematisierte Querschnittsdarstellungen einer Tragfläche eines Flugzeugs zur Erläuterung von drei Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche eine Reduzierung des Lärms an der Hinterkantenklappe zum Ziel haben;
Fig. 5a), b) und c) jeweils schematisierte Querschnittsdarstellungen einer Nasenklappe zur Erläuterung von gemäß drei Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehenen Aktuatoreinrichtungen, welche zur Reduzierung des Lärms an der Nasenklappe dienen; und
Fig. 6 ein Diagramm, welches wesentliche Komponenten zur aktiven Lärmreduzierung am Hochauftriebssystem eines Tragflügels gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem eine Regelung mittels eines geschlossenen Regelkreises erfolgt.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Tragflügel eines Flugzeugs. Dieser umfasst einen Hauptprofilkörper 1 sowie an diesem angeordnete Hochauftriebsklappen 2, 3. Der Hauptprofilkörper 1 in Form eines aerodynamisch wirksamen Profils umfasst eine obere Beplankung 14, welche die Saugseite des Flügelprofils bildet, und eine untere Beplankung 15, welche die Druckseite des Flügelprofils bildet.
Bezüglich der Strömungsrichtung vor dem Hauptprofilkörper 1 angeordnet ist eine Nasenklappe oder ein Vorflügel 2, in Strömungsrichtung dem Hauptprofilkörper 1 nachgeordnet ist eine Hinterkantenklappe 3 vorgesehen. Die Naseklappe 2 bzw. Hinterkantenklappe 3 bilden jeweilige weitere aerodynamisch hoch wirksame Profilkörper. Die Hochauftriebsklappen 2, 3 sind unter Vergrößerung der Wölbung des Gesamtflügelprofils und unter Freigabe eines energiereiche Luft von der Unterseite des Tragflügels zu dessen Oberseite führenden Spaltes 12 bzw. 22 in an sich wohlbekannter Weise ausfahrbar. So ist zwischen einem Hinterkantenbereich 11 des Hauptprofilkörpers 1 und einem Nasenbereich 33 der stromabwärts dahinter liegenden Hinterkantenklappe 3 ein Spalt 12 gebildet, und durch einen Hinterkantenbereich 21 der Nasenklappe 2 und einen Nasenbereich 13 des Hauptprofilkörpers 1 ist ein Spalt 22 gebildet. Im ausgefahrenen Zustand der Klappe 2, 3 führen die Spalte 12, 22 energiereiche, d.h. eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweisende Luft von der Unterseite des Tragflügels zu seiner Oberseite, wodurch im Zusammenspiel mit der besagten Vergrößerung der Profilwölbung und einer effektiven Verlängerung des wirksamen Profils in Profilsehnenrichtung eine signifikante Erhöhung des Auftriebs stattfindet. Insoweit zeigt Fig. 1 eine an sich bekannte typische Hochauftriebskonfiguration eines modernen Transport- oder Verkehrsflugzeugs.
In den Fig. 2a) und b) ist ausschnittsweise der Bereich der Nasenklappe 2 und des Hauptprofilkörpers 1 des in Figur 1 insgesamt dargestellten Tragflügels dargestellt. Wie in Fig. 2a) angedeutet, ist am unteren Hinterkantenbereich 26 der Nasenklappe 2, am sogenannten "Slat Hook", stromaufwärts des durchströmten Spaltes 22 ein die Beplankung der Nasenklappe 2 an ihrer Unterseite fortsetzendes flächiges bewegliches Element 27 angeordnet, welches einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden kann, durch die eine
Schwingungsanregung der durch den Spalt 22 geführten energiereichen Luft bewirkt wird. Durch die Schwingungserregung wird die Spaltströmung in einer Weise beeinflusst, die zu einer Verminderung der Lärmerzeugung führt; welche durch Störung der Bildung der geräuscherzeugenden Turbulenzen und Wirbel erklärt werden kann. Die Frequenz der Schwingungsanregung ist vergleichsweise hoch, typischerweise im Bereich von mehreren hundert Hz, vorzugsweise über 1 kHz. Im eingefahrenen Zustand der Nasenklappe 2 überdeckt das Element 27 den Spaltbereich 22 an der Unterseite des Tragflügelprofils (s. Fig. 2b)), womit eine Verminderung der Lärmerzeugung auch in dieser Konfiguration des Hochauftriebssystems und eine Verminderung des aerodynamischen Widerstands verbunden ist.
In den Fig. 3a) und b) ist wiederum ausschnittsweise der Bereich der Nasenklappe 2 und des Hauptprofilkörpers 1 des in Figur 1 insgesamt dargestellten Tragflügels gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie in Fig. 3a) angedeutet, ist am oberen Hinterkantenbereich 21 der Nasenklappe 2 ein die Beplankung der Nasenklappe 2 an ihrer Oberseite nach hinten fortsetzendes flächiges bewegliches Element 21 angeordnet, welches einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden kann, durch die eine Schwingungsanregung der durch den Spalt 22 geführten energiereichen Luft, hier beim Austritt aus dem Spalt 22, bewirkt wird. Am unteren Hinterkantenbereich 26 der Nasenklappe 2, am sogenannten "Slat Hook", stromaufwärts des durchströmten Spaltes 22 kann ein die Beplankung der Nasenklappe 2 an ihrer Unterseite fortsetzendes flächiges Element 27 angeordnet sein, wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 2a) und b), welches dann jedoch starr sein kann, aber auch beweglich im Sinne einer oszillatorischen Bewegung, wie bei dem besagten vorherigen Ausführungsbeispiel. Die Frequenz der Schwingungsanregung ist vergleichsweise hoch, typischerweise im Bereich von mehreren hundert Hz, vorzugsweise über 1 kHz. Im eingefahrenen Zustand der Nasenklappe 2 überdeckt auch hier das Element 27 den Spaltbereich 22 an der Unterseite des Tragflügelprofils (s. Fig. 3b)), womit eine Verminderung der Lärmerzeugung auch in dieser Konfiguration des Hochauftriebssystems und eine Verminderung des aerodynamischen Widerstands verbunden ist. In den Fig. 4a) bis c) sind drei Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen die Lärmerzeugung im Spaltbereich 12 zwischen dem Hauptprofilkörper 1 und der Hinterkantenklappe 3 bzw. an der Hinterkantenklappe 3 selbst reduziert werden soll.
Wie in Fig. 4a) angedeutet, ist ein Teil des Hinterkantenbereichs 11 der oberen Beplankung 14 des Hauptprofilkörpers 1 stromaufwärts des durchströmten Spaltes 12 beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet und kann einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden, welche eine Schwingungsanregung der durch den Spalt 12 geführten energiereichen Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
In Fig. 4b) ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein Teil des Hinterkantenbereichs 17 der unteren Beplankung 15 des Hauptprofilkörpers 1 stromaufwärts des durchströmten Spaltes 12 beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet ist und einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden kann, welche wiederum eine Schwingungsanregung der durch den Spalt 12 geführten energiereichen Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
Bei dem in Fig.4c) gezeigten Ausführungsbeispiel, ist ein Teil des Hinterkantenbereichs 31 der Hinterkantenklappe 3 selbst beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet und kann einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden, welche eine Schwingungsanregung der an der Klappe 3 abströmenden Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
Die Fig. 5a) bis c) zeigen die Nasenklappe 2 allein, bei der am unteren Hinterkantenbereich 26 der Nasenklappe 2, am sogenannten "Slat Hook", stromaufwärts des durchströmten Spaltes 22 ein die Beplankung der Nasenklappe 2 an ihrer Unterseite fortsetzendes flächiges bewegliches Element 27 angeordnet ist, wie anhand von Fig. 2a) beschrieben. Dieses kann gemäß drei Ausführungsbeispielen der Erfindung einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden, durch die eine Schwingungsanregung der durch den Spalt 22 geführten energiereichen Luft bewirkt wird.
Bei dem in Fig. 5a) gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein piezoelektrischer Aktuator 27a in dem beweglichen Element 27 integriert, der die beschriebene Schwingungsanregung zur Geräuschverminderung bewirkt.
Bei dem in Fig. 5b) gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein piezoelektrischer Aktuator 27b an der Innenseite des beweglichen Elements 27 getrennt angeordnet und über ein Kopplungselement mit dem beweglichen Element 27 gekoppelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5c) ist ein piezoelektrischer Aktuator 27d an der Innenseite des beweglichen Elements 27 unabhängig von diesem angeordnet, der die beschriebene Schwingungsanregung zur Geräuschverminderung selbst bewirkt.
Entsprechende Möglichkeiten zur Schwingungsanregung gibt es auch für die beweglichen Elemente 11 ; 21 ; 17; 31 der anderen Ausführungsbeispiele.
In Fig. 6 ist in einem schematisierten Schaltbild eine rückgekoppelte Regeleinrichtung dargestellt, welche am Beispiel einer am Hauptprofilkörper 1 angeordneten Nasenklappe 2 ähnlich wie Fig. 2a) zeigt, wie das bewegliche Element 27 zur Erzeugung von dessen oszillatorischer Bewegung angesteuert werden kann. Die Regeleinrichtung umfasst einen Aktuator, welcher mit dem beweglichen Element 27 mechanisch gekoppelt ist und an diesem die besagte oszillatorische Bewegung bewirkt. An der Rückseite der Nasenklappe 2 ist ein Sensor 28 angeordnet, mit welchem die Geräuschentwicklung im Spalt 22 gemessen und dessen Ausgangssignal über einen Regelverstärker 29 im Sinne einer Verminderung des erfassten Geräuschs auf den Aktuator zurückgekoppelt wird. Der mit dem beweglichen Element gekoppelte oder in diesem integrierte Aktuator kann beispielsweise ein piezoelektrischer Aktuator sein, wie anhand Fig. 5a) bis c) erläutert.
Der mit dem beweglichen Element 11 ; 21 ; 27; 31 gekoppelte oder in diesem integrierte Aktuator bildet aufgrund der darin vorhandenen Massen und Federsteifigkeiten ein schwingungsfähiges System, dessen Eigenfrequenz nahe einer gewünschten Frequenz der oszillatorischen Bewegung des beweglichen Element 11; 21; 27; 31 liegt. Die Frequenz der oszillatorischen Bewegung kann, wie schon oben erwähnt, beispielsweise im Bereich von einigen hundert Hz bis einigen kHz liegen, typischerweise über 1 kHz. Amplitude und Frequenz der oszillatorischen Bewegung werden in Ansprache auf die von dem Sensor 28 bzw. einem entsprechenden an anderer Stelle vorgesehenen Sensor erhaltenen Signale im Sinne einer Minimierung des im Spalt 12 bzw. 22 erzeugten Lärms gesteuert.
Anstelle der beispielhaft im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Regelung mit einer geschlossenen Schleife, kann auch eine Vorwärtssteuerung ohne Messung und Rückkopplung des zu minimierenden Geräusches erfolgen.
Es können mehrere in Spannweitenrichtung nebeneinander befindliche Teile des beweglichen Elements 11 ; 21 ; 27; 31 vorgesehen sein, die jeweils mittels eines eigenen Aktuators einer eigenen oszillatorischen Bewegung nach Amplitude, Frequenz und ggf. Phase unterworfen werden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das beweglichen Element 11 ; 21 ; 27; 31 um eine in Spannweitenrichtung verlaufende Achse oder Richtung gegenüber dem Profilkörper 1 ; 2; 3 abwinkelbar, vorzugsweise über einen dazwischen geschalteten flexiblen Bereich.
Das bewegliche Element 11 ; 17; 21 ; 27; 31 kann durch das Beplankungsmaterial des Profilkörpers 1; 2; 3 gebildet sein, an welchem es vorgesehen ist, beispielsweise durch ein Faserverbund- oder ein Verbundmaterial aus Faserverbund und Metallschichten. Andererseits kann das bewegliche Element 11; 17; 21; 27; 31 durch ein eigenes, von der Beplankung verschiedenes Material gebildet sein.
Bezugszeichenlϊste
1 Hauptprofilkörper
5 2 Nasenklappe
3 Hinterkantenklappe
11; 21 bewegliches Element
17; 27 bewegliches Element
31 bewegliches Element
10 12; 22 durchströmter Spalt
13; 23; 33 Nasenbereich
14 obere Beplankung
15 untere Beplankung
26 Slat Hook
15 27a; 27 b; 27d Aktuator
28 Drucksensor
29 Regelverstärker

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, das einen Hauptprofilkörper (1) und mindestens eine an dem Hauptprofilkörper (1) angeordnete, durch einen weiteren Profilkörper gebildete Hochauftriebsklappe (2; 3) umfasst, die unter Vergrößerung der Profilwölbung und Freigabe eines energiereiche Luft von der Unterseite zur Oberseite des Tragflügels (1) führenden Spaltes (12; 22) ausfahrbar ist, wobei der Spalt (12; 22) durch einen Hinterkantenbereich (11; 21) des einen, stromaufwärtigen Profilkörpers (1; 2) und einen Nasenbereich (33; 13) des anderen, in Strömungsrichtung dahinter befindlichen stromabwärtigen Profilkörpers (3; 1) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines im Bereichs der Hochauftriebsflächen (2; 3) vorgesehenen flächigen beweglichen Elements (11 ; 17; 21 ; 27; 31), welches einer oszillatorischen Bewegung unterworfen werden kann, eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (12; 22) geführten Luft erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der oszillatorischen Bewegung kontrolliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillierenden Bewegung kontrolliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillatorischen Bewegung zwischen ungefähr 200Hz und IkHz liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillatorischen Bewegung über IkHz liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Amplitude der oszillatorischen Bewegung fest eingestellt werden.
5 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Amplitude der oszillatorischen Bewegung in Abhängigkeit von den Zustand des Hochauftriebssystems beschreibenden Parametern gesteuert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 10 oszillatorische Bewegung in Abhängigkeit von mindestens einer die
Lärmerzeugung repräsentierenden gemessenen Größe geregelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Größen Schalldruck, Frequenz oder Amplitude des zu reduzierenden Lärms
15 mittels eines Sensors (28) gemessen und zur Regelung der oszillatorischen Bewegung des beweglichen Elements (11; 17; 21; 27; 31) verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillatorische Bewegung mittels eines piezoelektrischen Aktuators (27a; 27b;
20 27d) erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Spannweitenrichtung nebeneinander angeordnete bewegliche Elemente (11 ; 17; 21 ; 27; 31) jeweils einer eigenen oszillatorischen Bewegung
25 unterworfen werden.
12. Einrichtung zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, das einen Hauptprofilkörper (1) und mindestens eine an dem Hauptprofilkörper (1) angeordnete, durch einen weiteren Profilkörper
30 gebildete Hochauftriebsklappe (2; 3) umfasst, die unter Vergrößerung der Profilwölbung und Freigabe eines Luft von der Unterseite zur Oberseite des Tragflügels (1) führenden Spaltes (12; 22) ausfahrbar ist, wobei der Spalt (12; 22) durch einen Hinterkantenbereich (11; 21) des einen, stromaufwärtigen Profilkörpers (1 ; 2) und einen Nasenbereich (33; 13) des anderen, in Strömungsrichtung dahinter befindlichen stromabwärtigen Profilkörpers (3; 1) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein flächiges bewegliches Element (11 ; 17; 21 ; 27; 31) im Bereichs der Hochauftriebsflächen (2; 3) vorgesehenen ist, und dass ein Aktuator (27a; 27b; 27d) vorgesehen ist, durch welchen an dem beweglichen Element (11 ; 17; 21 ; 27; 31) eine oszillatorische Bewegung zur Schwingungsanregung der durch den Spalt (12; 22) geführten Luft erfolgt.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der oszillatorischen Bewegung steuerbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillierenden Bewegung steuerbar ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillatorischen Bewegung zwischen ungefähr 200Hz und IkHz beträgt.
16. Einrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der oszillatorischen Bewegung über IkHz beträgt.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Amplitude der oszillatorischen Bewegung fest eingestellt ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Amplitude der oszillatorischen Bewegung in Abhängigkeit von den Zustand des Hochauftriebssystems beschreibenden Parametern gesteuert werden.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillatorische Bewegung in Abhängigkeit von mindestens einer die
Lärmerzeugung repräsentierenden gemessenen Größe regelbar ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Größen Schalldruck, Frequenz oder Amplitude des zu reduzierenden Lärms mittels eines Sensors (28) gemessen und zur Regelung der oszillatorischen Bewegung des beweglichen Elements (11; 17; 21 ; 27; 31) verwendbar ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Hinterkantenbereich (26) der Nasenklappe 2 stromaufwärts des durchströmten Spaltes (22) ein die Beplankung der Nasenklappe 2 an ihrer Unterseite fortsetzendes flächiges bewegliches Element (27) vorgesehen ist, das einer oszillatorischen Bewegung unterworfen wird, durch die eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (22) geführten energiereichen Luft erfolgt.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Hinterkantenbereich (21) der Nasenklappe (2) ein die Beplankung der Nasenklappe (2) an ihrer Oberseite nach hinten fortsetzendes flächiges bewegliches Element (21) vorgesehen ist, das einer oszillatorischen Bewegung unterworfen wird, durch die eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (22) geführten Luft erfolgt.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Hinterkantenbereichs (11) der oberen Beplankung (14) des Hauptprofilkörpers (1) stromaufwärts des durchströmten Spaltes (12) beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet ist und einer oszillatorischen Bewegung unterworfen ist, welche eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (12) geführten Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Hinterkantenbereichs (17) der unteren Beplankung (15) des Hauptprofilkörpers (1) stromaufwärts des durchströmten Spaltes (12) beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet ist und einer oszillatorischen Bewegung unterworfen ist, welche eine Schwingungsanregung der durch den Spalt (12) geführten Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Hinterkantenbereichs (31) der Hinterkantenklappe (3) selbst beweglich angeordnet oder in Form eines beweglichen Elements ausgebildet ist und einer oszillatorischen Bewegung unterworfen ist, welche eine Schwingungsanregung der an der Klappe (3) abströmenden Luft im Sinne einer Geräuschverminderung bewirkt.
26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein piezoelektrischer Aktuator (27a: 27b; 27d) vorgesehen ist, durch welchen das bewegliche Element (11 ; 17; 21 ; 27; 31) eine oszillatorische Bewegung zur Schwingungsanregung der durch den Spalt (12; 22) geführten Luft erfährt.
27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktuator (27a) in dem beweglichen Element (27) integriert ist.
28. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktuator (27b) an der Innenseite des beweglichen Elements (27) getrennt angeordnet und über ein Kopplungselement mit dem beweglichen Element (27) gekoppelt ist.
29. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der
5 piezoelektrische Aktuator (27d) an der Innenseite des beweglichen Elements (27) unabhängig von diesem angeordnet ist.
30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine rückgekoppelte Regeleinrichtung (28, 29) mit dem Aktuator (27a; 27b;
10 27d) gekoppelt ist
31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Spannweitenrichtung nebeneinander angeordnete bewegliche Elemente (11; 17; 21; 27; 31) vorgesehen sind, die jeweils einer eigenen
15 oszillatorischen Bewegung unterworfen sind.
32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (11; 17; 21; 27; 31) durch das Beplankungsmaterial des Profilkörpers (1 ; 2; 3) gebildet ist, an welchem es vorgesehen ist. 0
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