航空工学では、ドラッグ・リダクションは持続的な優先順位です。燃料効率の向上、範囲の増加、および排出量の低減に直結しています。航空機の空力プロファイルに影響を与える多くのコンポーネントの中で、フラプスは特に重要です。これらの可動パネルは、トレイルイングエッジ(および時々リードエッジ)の滑走路端に、離陸および着陸中に高いリフトを生成することは不可欠ですが、その展開は必然的にドラッグアップします。したがって、次世代航空機開発は、適切な方向性を最適化し、必要な設計を最適化し、その効率を低減します。

フラットエアロダイナミクスの基礎

折り返しは、翼のカムバーを一時的に変更し、いくつかの設計では、そのコードの長さと表面領域で動作します。 折り返しをデプロイすると、翼の最大リフト係数が増加し、航空機は安全な離陸と着陸のための重要な速度で十分なリフトを生成することができます。 しかし、これらの同じ幾何学的変化もドラッグを増加させます。 欠陥の影響を受けるタイプの低下は、改善の設計に不可欠です。

  • ] リフトの生成から生じるドラッグ を誘導し、翼のスパンロードに直接関連しています。 折り返しは、リフトを再配布することによって、誘導ドラッグを増加させることができます。
  • []パラスティックドラッグ]は、フラップ表面の摩擦と圧力抵抗、およびデプロイされた構造のギャップまたはステップから生じる。
  • ]Wave Shock]は、トランスニック速度で関連性が高まり、設計の悪いフレアの展開は、衝撃誘発分離を引き起こす可能性があります。

次世代の折り返しの設計の目的は、従来のペナルティなしで高い上昇を達成するために、ドラッグ増加からリフトの強化をデカップリングすることです。これは、境界層の動作、圧力勾配、および流れの分離のメカニズムの深い理解を必要とします。高リフトシステムは、航空機上の最も複雑な空力装置です。それらを最適化し、ドラッグ ラグ リクエストの多分野的革新を要求します。

フラット・デザインにおけるドラッグ・リダクション戦略

リードエッジデバイス

最先端のスラッツとクルーガーの折り返しは、翼のフロントエッジから、攻撃の高角度でトップ表面を円滑にエアフローをデプロイします。 現代のデザインは、輪郭形状と可変ギャップを使用して、早期のトランジションを発生させずに境界層の分離を遅らせることができます。 いくつかの次世代のコンセプトは、従来のスラッツをに置き換えます。 適応したリードエッジは、湾曲を移動しながら、NASをシームレスにドラッグするような、NASを移動するようなパフォーマンスを削減します。

トレイルリングエッジフラプス

従来の末尾の折り返しは、平らで、割れ目、細長かった、およびFowlerの折り返しの複数の品種入って来ます。それぞれに上昇の利益の異なったバランスがおよび増加をドラッグします。後方および下方に伸びるFowlerの折り返しは、翼区域およびカムバーを両方高めます、また高い上昇の効率を、またギャップおよび露出された構造による重要なドラッグを発生させます。次世代の設計はの係数か[FLT]をまたは[FLT]の変形させたか、または[FLT]の欠陥の低下は、または引き起こされた滑走の欠陥を変形させます:[F]は、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、

適応性および移動表面

フレアイノベーションの究極の表現は、完全に適応型ウィングで、その端を追跡する、または翼自体でさえ、フライトの形状を変えて、さまざまな条件を最適化します。これらのシステムは、フレキシブルな皮膚、内部の適合機構、および分散式アクチュエータの組合せを採用しています。 利点は、ドラッグ&プロダクティングギャップの排除、誘導ドラッグの低減、およびサブアルト表面形状の変更によるフロー分離を抑制する能力を含みます。 注目すべきことは、Aero[Felt]の低減と、低速の低減に必要です。

先端材料・アクチュエータ

現代のフラップの材料の選択は、高剛性から重量比、疲労抵抗、およびモルフィング構造に対応する能力の必要性によって駆動されます。 カーボン ファイバー強化ポリマー(CFRP)は、軽量で強度であるため、電流の高リフトコンポーネントを支配します。 しかし、フラプスを成形するために、従来のCFRPは形状変化に必要な柔軟性を欠きます。 これは、以下の開発につながりました。

  • [形状記憶合金(SMAs)] - 加熱されたときに形状を変更し、あらかじめ定義された幾何学に戻ることができるニチノールなど。 SMAは、移動部品を最小限に抑えて、滑らかな輪郭を生成することができます。
  • ]圧電アクチュエータ[ - ストローク長に限らず、アクティブフロー制御アプリケーションのための高速で精密な形状調整を提供します。
  • ]フレキシブルな複合皮 - 繊維-メッシュで補強されたエラストマー性マトリックスで、ストレス濃度なしで大きな弾性変形が可能。

ボーイングのエコデモンストレータプログラムでは、複合形状・記憶合金アクチュエータで複合加工の最先端フラップを試験し、従来のヒンジ型フラップと比較して90%以上で部品数の減少、および測定可能なドラッグ削減に比べ、部品の減少を実証しています。同様に、エアバスのスマートインテリジェント航空機構造(SARISTU)は、超高分子量元素と高分子を増強するフレキシブルなフラップコンセプトを実証しました。

フラット最適化における計算式流体力学

現代のフラップ設計は、物理的プロトタイプを構築する前に広大な設計空間を探索するコンピュテーション流体力学(CFD)のシミュレーションに大きく依存しています。ハイファイのレイノルド - 平均 Navier - Stokes(RANS) のソルバー、およびますますますます大規模の渦シミュレーション(LES) メソッドは、エンジニアが配備された折り返しの周りの複雑なフローフィールドを予測することができます。これらは、渦の相互作用、分離されたフロー、衝撃領域、およびキーアプリケーションを含みます。

  • [形状の最適化] - 複数のリフト係数でドラッグを最小限に抑えるために、自動的に折り返しの輪郭を調整するアドジョイント方式を使用して。
  • [マルチ・ディクライニング最適化 - 構造型フィニト・エレメント・モデルとCFDを組み合わせて、形状の形状を空力的に効率的かつ構造的に実現可能であることを確認します。
  • [Unsteady Analysis]] - 動的展開シーケンスを勉強し、悪意のある空力負荷が起こることを確実にします。

例えば、ドイツ航空宇宙センター(DLR)の研究者が、トランスニックウィング用の定形トレースエッジの折り返しを最適化するためにCFDを使用しており、ステルマーの維持中にクルーズドラッグの4%削減を達成しました。これらのシミュレーションは、飛行試験の前に風洞データに対して検証され、概念から認証までの信頼性の高いパスを提供します。

次世代フラプスのテストと検証

CFDは必須ですが、認証のために物理的テストは不可欠であり、シミュレーションによって捕獲されていない現象を発見するために残っています。 風変流器の風変調テストは、空力だけでなく、皮膚の変形、アクチュエータの負荷、および騒音レベルを測定しなければなりません。 専用の実証実験に関するフライトテスト - NASAの]X-53アクティブエアロゾルウィングまたは:A-FAT:[FLT]をドラッグ&ドロップすると、さらに、より大きな効果が期待できます。 と、A-FAT-FAT-FATF-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-

従来の空軍規則が離散させた表面を仮定するので、変化の折り返しの証明への道は新しい方法論を必要とします。 FAA および EASA のような代理店は適応構造のための証明の標準を開発するために企業と、特に適用範囲が広い皮およびアクチュエーターの失敗安全な行動および疲労の生命に関して開発しています。

未来の展望とブロードラーの影響

革新的な折り返し設計による低下は、持続可能な航空に対する大きなプッシュの1つのコンポーネントです。 積層フロー制御、高度なエンジン、軽量構造と組み合わせ、低ドラッグフラプスは、数十年以内に全航空機のドラッグの合計で15〜20%削減に貢献できます。 ]の統合は、モルフィングフラプスで、追加のシナジーを提供します。 排ガスを排出するフラプスは、これらの機能を拡張することなく、より詳細な機能を追加することができます。[FLT:] [FLT:]]] [FLT]] [FLT:]]] は、その機能が、および、NLSF [F] を完全に分離する可能性が、または、または、NFATFATFATFAT:[F] の拡張する、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または

マテリアルサイエンスは、今後も、新たなセルフヒーリングポリマーとナノコンポジショネートアクチュエータが、より耐久性と形状変化の権威をさらに高めるというミッションを担っています。これらの技術が成熟したように、真にギャップのない低ドラッグハイリフトシステムが、ラボの好奇心から生産現実へと移行するという、一気に気になれる目標は、次世代のエアライナー、ビジネスジェット、無人航空機が、これらの進歩から恩恵を受け、航空旅行をより効率的に、そして環境に責任をもたらします。