DE102005025004B4

DE102005025004B4 - Method and apparatus for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind aircraft

Info

Publication number: DE102005025004B4
Application number: DE102005025004A
Authority: DE
Inventors: Feng Dr.-Ing. Bao
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2025-06-02
Also published as: DE102005025004A1

Abstract

Verfahren zum Abmindern der Zirkulation von Hauptwirbeln in Wirbelschleppen hinter von einer Rollbahn startenden oder auf dieser landenden Flugzeugen, wobei die Hauptwirbel der Wirbelschleppen durch umlaufende Luftströmungen mit zu den Hauptwirbeln gegenläufigen Drehrichtungen gestört werden, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei einander über eine Bahnmittelebene (11) oder Rollbahn (2) gegenüberliegenden und von dieser Bahnmittelebene (11) beabstandeten Bereichen Luft in den Boden (14) eingesaugt und in zwei anderen, näher an der Bahnmittelebene (11) liegenden Bereichen wieder aus dem Boden (14) ausgeblasen wird.Method for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind aircraft taxiing from or landing on a runway, the main vortexes of the wake vortices being disturbed by circulating air currents with directions of rotation opposite to the main vortices, characterized in that in two over a track center plane (11) or runway (2) opposite and spaced from this web center plane (11) areas air sucked into the soil (14) and in two other, closer to the Bahnmittelebene (11) lying areas blown out of the ground (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abmindern der Zirkulation von Hauptwirbeln in Wirbelschleppen hinter von einer Rollbahn startenden oder auf dieser landenden Flugzeugen, wobei die Hauptwirbel der Wirbelschleppen durch umlaufende Luftströmungen mit zu den Hauptwirbeln gegenläufigen Drehrichtungen gestört werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abmindern der Zirkulation von Hauptwirbeln in Wirbelschleppen hinter von einer Rollbahn startenden oder auf dieser landenden Flugzeugen, mit Störeinrichtungen, die umlaufende Luftströmungen mit zu den Hauptwirbeln der Wirbelschleppen gegenläufigen Drehrichtungen hervorrufen.The The invention relates to a method for reducing the circulation of Main whirlwinds in wake vortices starting from behind a runway or on this landing aircraft, the main vortex being the Whirling due to circulating air currents with to the main vortex opposite directions of rotation disturbed become. Furthermore, the invention relates to a device for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind one Runway launching or landing on these aircraft, with jamming devices, the circulating air currents cause opposite directions of rotation to the main vortexes of wake vortices.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Wirbelschleppen entstehen aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten bei jedem Flugzeug, das Auftrieb erzeugende Tragflügel besitzt. Der Auftrieb beruht auf einem Unterdruck unter den Tragflügeln und einem Überdruck über den Tragflügeln. Um die Spitzen der Tragflügel herum findet ein Druckausgleich statt, dass heißt es tritt eine Luftströmung von der Unterseite der Tragflügel auf die Oberseite der Tragflügel auf. Diese Luftströmung erzeugt einen starken Randwirbel, der hier als einer der Hauptwirbel der Wirbelschleppe eines Flugzeugs bezeichnet wird. Ein vorwärts fliegendes Flugzeug zieht eine Wirbelschleppe aus zwei gegenläufig zueinander umlaufenden Luftmassen hinter sich her, die jeweils mit kleinen Tornados verglichen werden können, deren Rotationsachse horizontal statt vertikal verläuft. Dabei treten leicht Strömungsgeschwindigkeiten von deutlich über 60 km/h und sogar bis zu 200 km/h auf. Fliegt ein nachfolgendes Flugzeug in die Wirbelschleppe eines voraus fliegenden Flugzeugs ein, so können aufgrund dieser Strömungsgeschwindigkeiten starke aerodynamische Kräfte auf das nachfolgende Flugzeug auftreten, die von dem Piloten des nachfolgenden Flugzeugs nur mit großer Mühe ausgeglichen werden können. Da eine Wirbelschleppe unsichtbar ist, gefährdet sie insbesondere nachfolgende Flugzeuge kleiner und mittlerer Größe stark, wie einige schwere Unfälle bei Passagierflugzeugen gezeigt haben, die auf die Auswirkungen von Wirbelschleppen voraus fliegender Flugzeuge zurückzuführen sind.vortices arise due to physical laws on each aircraft, the Buoying wings has. The lift is based on a negative pressure under the wings and an overpressure over the Wings. To the tops of the wings around a pressure equalization takes place, that is, there is an air flow from the Bottom of the wings on the top of the wings on. This air flow creates a strong edge vortex, which is here as one of the main vortex the wake turbulence of an aircraft is called. A flying forward Airplane pulls a wake from two opposite to each other circulating Air masses behind, each compared with small tornadoes can be whose axis of rotation is horizontal instead of vertical. there easily enter flow velocities from clearly above 60 km / h and even up to 200 km / h. Fly a following Airplane in the vortex train of a flying aircraft one, so can because of these flow rates strong aerodynamic forces occur on the subsequent aircraft, by the pilot of the subsequent Aircraft only with big ones Trouble balanced can be. Since a wake is invisible, it endangers in particular subsequent Aircraft of small and medium size strong, like some heavy ones accidents have shown on passenger planes on the impact caused by wake vortices flying ahead.

In der Praxis versucht man die Gefahren durch Wirbelschleppen einzudämmen, indem ein Mindestabstand zwischen aufeinander folgenden startenden und landenden Flugzeugen eingehalten wird. Dieser liegt aktuell bei zwei Minuten. Dieser Mindestabstand schränkt die Kapazität von Flughäfen stark ein. Dennoch steht zur Diskussion, den Mindestabstand zwischen startenden und landenden Großflugzeugen, die aufgrund ihrer größeren Gesamtmasse einen größeren Auftrieb benötigen und entsprechend Wirbelschleppen mit Hauptwirbeln größerer Zirkulation erzeugen, noch weiter zu erhöhen. Hierdurch würde die durch Großflugzeuge angestrebte Kapazitätssteigerung von Flughäfen zumindest teilweise kompensiert. Es besteht daher ein Bedürfnis nach Abminderung der Zirkulation von Wirbelschleppen hinter startenden und landenden Flugzeugen, um die Kapazität von Flughäfen zu steigern.In In practice one tries to contain the dangers of wake turbulence by: a minimum distance between successive starting and landing aircraft is respected. This is currently attached two minutes. This minimum distance severely limits the capacity of airports one. Nevertheless, for discussion, the minimum distance between starting and landing large aircraft, because of their larger total mass a bigger boost need and corresponding wake turbulence with main vortices of greater circulation generate, even further increase. hereby would the by big planes desired capacity increase from airports at least partially compensated. There is therefore a need for Reduction of the circulation of wake vortices starting behind and landing aircraft to increase the capacity of airports.

Aus der DE 199 09 190 A1 und der DE 199 50 403 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen an dem Flugzeug Störeinrichtungen vorgesehen sind, um Störwirbel mit zu den Hauptwirbeln der Wirbelschleppen gegenläufigen Drehrichtungen hervorzurufen. Hierdurch sollen die Hauptwirbel instabilisiert werden, damit die in ihnen innewohnende Energie schneller dissipiert wird. Das grundsätzliche physikalische Problem besteht jedoch darin, dass an einem Flugzeug zu den Hauptwirbeln gegenläufige Störwirbel nur mit einer begrenzten Zirkulation hervorgerufen werden können. Überdies wirken Störeinrichtungen zur Erzeugung von Störwirbeln nur an solchen Flugzeugen, die mit entsprechenden Störeinrichtungen ausgestattet sind. Wichtig wäre es jedoch, Maßnahmen zum Abmindern der Zirkulation der Hauptwirbel in den Wirbelschleppen hinter beliebigen Flugzeugen bereitzustellen.From the DE 199 09 190 A1 and the DE 199 50 403 A1 Methods and devices of the type described above are known in which jamming devices are provided on the aircraft to cause jamming with opposite to the main vortices of the wake vortices directions of rotation. This is intended to make the main vortex unstable, so that the inherent energy is dissipated more quickly. The fundamental physical problem, however, is that countervailing interfering vortices can only be produced with limited circulation on an aircraft to the main vortices. Moreover, perturbation disturbing devices only act on aircraft equipped with corresponding perturbation devices. However, it would be important to provide measures to reduce the circulation of the main vortex in the wake vortices behind any aircraft.

Es ist schon seit längerem bekannt, dass ein Ausgleich zwischen der axialen Geschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit von Hauptwirbeln in Wirbelschleppen hinter Flugzeugen durch einen Druckgradienten vermittelt wird, siehe Batchelor, G. K., 1964: ”Axial flow in trailing line vortices” J. Fluid Mech., Band 20, Teil 4, Seiten 645–658. Eine Veränderung in der Umfangsgeschwindigkeit eines Wirbels führt zu einem axialen Druckgradienten sowie zu einer axialen Beschleunigung. Soweit diese Einflüsse auf einen Wirbel stark genug sind, wird eine spiralförmige Instabilität ausgelöst, die sich entlang der Achse des Wirbels ausbreitet (siehe Olsen, J. H., 1970: ”Flow-field Visualization in Aircraft Wake Vortex Research”, Aircraft Wake Turbulence and its Detection, Proceedings of a Symposium an Aircraft Wake Turbulence, Seattle, Washington, 1. bis 3. September 1970, Seiten 455–472, und Bao, F., Vollmers, H., Mattner, H. 2003: ”Experimental study an controlling wake vortex in water-towing-tank”, ICIASF2003 Procedings, August 25–29, Göttingen, Germany, Seiten 214–223). Diese spiralförmige Instabilität ist aufgrund ihrer niedrigen Ausbreitungsgeschwindigkeit für die Anwendung an Bord von Flugzeugen selbst ungeeignet. Es wurde jedoch bereits gezeigt (Bao, F.; Vollmers, H., siehe oben), dass mit einer solchen spiralförmigen Instabilität grundsätzlich etwa 40% der Gesamtzirkulation einer Wirbelschleppe binnen kurzer Zeit abgebaut werden können.It has been around for a while known that a balance between the axial velocity and the peripheral speed of main vortices in wake vortices behind aircraft is mediated by a pressure gradient, see Batchelor, G.K., 1964: "Axial flow in trailing line vortices "J. Fluid Mech., Vol. 20, Part 4, pp. 645-658. A change in the peripheral velocity of a vortex leads to an axial pressure gradient as well as to an axial acceleration. As far as these influences are on a vortex are strong enough, a spiral instability is triggered propagates along the axis of the vortex (see Olsen, J.H., 1970: "Flow-field Visualization in Aircraft Wake Vortex Research ", Aircraft Wake Turbulence and its Detection, Proceedings of a Symposium on Aircraft Wake Turbulence, Seattle, Washington, September 1 to 3, 1970, pages 455-472, and Bao, F., Vollmers, H., Mattner, H. 2003: "Experimental study on controlling wake vortex in water towing tank ", ICIASF2003 Procedings, August 25-29, Göttingen, Germany, pages 214-223). These spiral instability is due to its low propagation speed for the application unsuitable on board aircraft themselves. However, it already became (Bao, F. Vollmers, H., supra) that with such a spiral instability in principle about 40% of the total circulation of a wake in a short time can be reduced.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, mit denen es möglich ist, die Zirkulation von Wirbelschleppen hinter beliebigen von einer Rollbahn startenden oder auf dieser landenden Flugzeugen abzumindern.Of the Invention is based on the object, a method or a device of the type described at the outset, with which it is possible the circulation of wake vortices behind any of one Taxiway taking off or on this landing aircraft abzumindern.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche 8 bis 13 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtung.The The object of the invention is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device with the features of claim 7. Preferred embodiments of the new method are in the dependent claims 2 to 6 described. The dependent ones claims FIGS. 8 to 13 relate to preferred embodiments of the new device.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei dem neuen Verfahren werden die Hauptwirbel einer Wirbelschleppe nicht am Ort ihres Entstehens sondern an einem gegenüber dem sich bewegenden Flugzeug festen Ort an der jeweiligen Rollbahn im Sinne einer Reduzierung ihrer Zirkulation beeinflusst. Zu diesem Zweck wird in zwei einander über eine Bahnmittelebene der Rollbahn gegenüberliegenden und von dieser Bahnmittelebene beabstandeten Bereichen Luft in den Boden eingesaugt und in zwei anderen, näher an der Bahnmittelebene liegenden Bereichen wieder aus dem Boden ausge blasen. Auf diese Weise entstehen auf beiden Seiten der Bahnmittelebene umlaufende Luftströmungen, deren Umlaufrichtungen gegenläufig zu den Umlaufrichtungen der Hauptwirbel eines von der Rollbahn startenden oder auf dieser landenden Flugzeugs sind. Hierdurch wird die Umfangsgeschwindigkeit am Außenumfang der Hauptwirbel hinter dem Flugzeug verändert, und so werden spiralförmige Instabilitäten in die Hauptwirbel induziert. Diese spiralförmigen Instabilitäten breiten sich entlang der Kerne der Wirbel aus, und zwar mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit, die etwa 20% der Flugzeuggeschwindigkeit entspricht. Bei einer Geschwindigkeit des Flugzeugs von etwa 120 m/s beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der ausgelösten spiralförmigen Instabilitäten in beiden Richtungen, dass heißt sowohl in der Bewegungsrichtung des Flugzeugs als auch in der entgegen gesetzten Richtung, etwa 20 m/s. In einer Minute hat sich die spiralförmige Instabilität damit über die gesamte Start- bzw. Rollbahn und etwa 1 km in Himmelsrichtung ausgebreitet. So sorgt sie für die gewünschte Abminderung der Wirbelschleppe hinter dem Flugzeug und verhindert damit sowohl ein Übertreten der Wirbelschleppe in den Bereich benachbarter Start- bzw. Rollbahnen als auch ein langes Nachwirken der Wirbelschleppe im Luftraum.at The new process becomes the main vortex of a wake not at the place of their origin but at one opposite the moving aircraft fixed location at the respective runway in the Influenced by a reduction in their circulation. To this Purpose is in two over each other a Bahnmittelebene the runway opposite and from this Bahnmittelgebene spaced areas sucked air into the ground and in two others, closer at the railway middle plane lying areas again from the ground blow out. In this way arise on both sides of the Bahnmittelebene circulating air currents whose Reverse directions in opposite directions to the directions of rotation of the main vortex of a runway starting from the runway or on this landing plane are. This will cause the peripheral speed on the outer circumference the main vortex behind the plane changes, and so are spiraling instabilities in the Main vortex induced. These spiral instabilities are spreading along the cores of the vertebrae, and with a propagation velocity, which corresponds to about 20% of the aircraft speed. At a speed of the aircraft of about 120 m / s is the propagation speed the triggered spiral Instabilities in two directions, that is both in the direction of movement of the aircraft and in the opposite direction set direction, about 20 m / s. In a minute, the spiral instability has so over the entire runway and about 1 km spread in the direction of the sky. So she takes care of the desired Reduction of wake turbulence behind the plane and prevented thus both a trespassing the wake turbulence in the area of adjacent runways as well as a long after effect of the vortex train in the airspace.

Vorzugsweise wird die Luft an einem von den Flugzeugen überflogenen Ende der Rollbahn in den Boden eingesaugt und wieder aus dem Boden ausgeblasen. Hier sind die Flugzeuge einerseits schon bodennah, andererseits sind sie aber schon bzw. noch in der Luft, so dass die Hauptwirbel bereits bzw. noch ausgelöst werden, um deren Abminderung es hier geht. Eine enge Bodennähe der Flugzeuge über den Bereichen, in denen die Luft in den Boden eingesaugt und wieder aus diesem ausgeblasen wird, ist für das neue Verfahren nicht notwendig, da die Hauptwirbel einer Wirbelschleppe hinter einem startenden oder landenden Flugzug in der Regel absteigen und so dem Boden auch dann näher kommen, wenn sie zunächst in größerer Entfernung zum Boden generiert wurden.Preferably the air gets to a runway overflown by the airplanes sucked into the ground and blown out of the ground again. Here On the one hand, the planes are already close to the ground, on the other hand but they already or in the air, so that the main vortex already or still triggered be their mitigation here. A close ground proximity of the aircraft over the Areas where the air is sucked into the ground and back is blown out of this is not for the new process necessary, since the main vortex of a wake behind a usually departing or landing airfare and so on closer to the ground come when they first at a greater distance were generated to the ground.

Weiter vorzugsweise wird die Luft in ebenfalls von der Rollbahnmittelebene beabstandeten Bereichen wieder aus dem Boden ausgeblasen, so dass jeder Hauptwirbel der Wirbelschleppe hinter einem Flugzeug separat durch das neue Verfahren beeinflusst wird.Further Preferably, the air is also in from the taxiway center plane spaced areas blown out of the ground again, leaving everyone Major vortex of wake vortex behind an airplane separated by the new method is affected.

Die Bereiche, in denen die Luft wieder aus dem Boden ausgeblasen wird, können insbesondere auf beiden Seiten neben der Rollbahn vorgesehen sein. Grundsätzlich können die Bereiche aber auch hinter bzw. vor der eigentlichen Rollbahn vorgesehen sein, wobei auch dann ihr seitlicher Abstand größer als die Breite der Rollbahn sein kann.The Areas where the air is blown out of the ground again, can in particular be provided on both sides next to the runway. in principle can the areas but also behind or in front of the actual runway be provided, in which case their lateral distance greater than the width of the runway can be.

Konkret kann der mittlere Abstand der Bereiche, in denen die Luft auf beiden Seiten der Bahnmittelebene wieder aus dem Boden ausgeblasen wird, 20 bis 100 Meter betragen; vorzugsweise beträgt er 40 bis 80 Meter. Auch wenn dieser Abstand die Spannweite des jeweiligen Flugzeugs deutlich überschreitet, kann das neue Verfahren seine Wirkung auf die Hauptwirbel entfachen. Diese werden zwar zunächst mit einem seitlichen Abstand generiert, der der Spannweite des Flugzeugs entspricht, sobald sie jedoch beim Absteigen auf den Boden treffen bewegen sie sich seitwärts auseinander.Concrete can be the mean distance of the areas where the air is on both Sides of the Bahnmittelebene is blown out of the ground, 20 up to 100 meters; it is preferably 40 to 80 meters. Also if this distance significantly exceeds the span of the respective aircraft, The new process can spark its effect on the main vortex. These will be first Generated with a lateral distance, the span of the aircraft as soon as they hit the ground when descending move sideways apart.

Der mittlere Abstand der Bereiche, in denen die Luft auf beiden Seiten der Bahnmittelebene eingesaugt wird, von den Bereichen, in denen die Luft wieder ausgeblasen wird, liegt typischerweise in der Größenordnung von 10 bis 20 Metern. Dies entspricht dem Durchmesser der Hauptwirbel in den Wirbelschleppen hinter größeren bis sehr großen Flugzeugen.Of the mean distance of the areas where the air is on both sides the Bahnmittelebene is sucked in, from the areas in which the air is blown out again is typically of the order of magnitude from 10 to 20 meters. This corresponds to the diameter of the main vortex in the wake vortices behind larger ones very big planes.

Es versteht sich, dass die in den Boden eingesaugten und wieder aus dem Boden ausgeblasenen Luftmengen erheblich sein müssen, um eine Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Hauptwirbel hinter dem jeweiligen Flugzeug hervorzurufen, damit die gewünschte spiralförmige Instabilität induziert wird. Es ist zwar nicht erforderlich, die gesamte Zirkulation der Hauptwirbel lokal umzulenken, was einem lokalen Totalaufbruch der Hauptwirbel entspräche. Zum Induzieren der gewünschten spiralförmigen Instabilität muss aber ein überwiegender Teil der Zirkulation von vorzugsweise mehr als 60% umgelenkt werden. Dies ist auch für größere, d. h. schwerere Flugzeuge der Fall, wenn mindestens 100 m³ Luft pro Sekunde auf jeder Seite der Bahnmittelebene eingesaugt und wieder ausgeblasen werden. Vorzugsweise sind die umgewälzten Luftmengen auf jeder Seite der Bahnmittelebene mehr als doppelt so groß. Konkret können sie bei 300 m³/s liegen, um auch die Zirkulation der Hauptwirbel in den Wirbelschleppen hinter sehr großen Flugzeugen im Wesentlichen umzulenken.It is understood that the amounts of air sucked into the ground and back out of the ground must be substantial to cause a change in the peripheral velocity of the main vortices behind the respective aircraft to induce the desired helical instability becomes. Although it is not necessary to redirect the entire circulation of the main vortex locally, which would correspond to a local total breakup of the main vortex. However, to induce the desired helical instability, a majority of the circulation must be diverted from preferably more than 60%. This is also the case for larger, ie heavier aircraft, when at least 100 m ^{3 of} air per second are drawn in and blown out on each side of the web center plane. Preferably, the circulated air volumes on each side of the web center plane are more than twice as large. Concretely, they can be at 300 m ³ / s, in order to substantially redirect the circulation of the main vortices in the wake vortices behind very large aircraft.

Bevorzugt ist es bei dem neuen Verfahren, wenn die gegenläufigen Luftströmungen zum Stören der Hauptwirbel der Wirbelschleppe erst dann durch Einsaugen von Luft in den Boden und wieder Ausblasen der Luft aus dem Boden hervorgerufen werden, wenn das Flugzeug das jeweilige Ende der Start- bzw. Rollbahn bereits überquert hat. So wird verhindert, dass das Flugzeug in der Luft durch die Luftströmungen destabilisiert wird. Wenn es für das Hervorrufen der Luftströmungen einer Anlaufzeit von beispielsweise einigen Sekunden bedarf, ist dies unschädlich, da es nicht entscheidend ist, dass die Luftströmungen direkt hinter dem Flugzeug mit maximalem Luftdurchsatz auf die Hauptwirbel der Wirbelschleppe einwirken.Prefers It is the new process, when the opposite air flows to the Disturbing the Main vortex of wake vortex only by sucking in air into the ground and again blowing out the air from the ground when the aircraft is the respective end of the runway already crossed Has. This will prevent the plane from flying through the air airflows is destabilized. If it is for evoking the air currents a start-up time of, for example, a few seconds is needed this harmless, since it is not critical that the air flows directly behind the plane with maximum air flow on the main vortices of the wake act.

Bei der neuen Vorrichtung weisen die Störeinrichtungen zum Hervorrufen der Luftströmungen mit den zu den Hauptwirbeln der Wirbelschleppe gegenläufigen Drehrichtungen im Boden angeordnete Gebläsemittel auf, die Luft in auf beiden Seiten von der Bahnmittelebene beabstandeten Bereichen in den Boden einsaugen und in näher an der Bahnmittelebene liegenden Bereichen wieder aus den Boden ausblasen.at the new device, the perturbation means to provoke the air currents with the opposite to the main vortex of the wake turbulences in the floor arranged blower the air in on both sides spaced from the web center plane Aspirate areas in the ground and in closer to the Bahnmittelebene Blow out lying areas again from the ground.

Konkret können die Gebläsemittel an einem Ende der Rollbahn ein zentrales oder auf jeder Seite der Bahnmittelebene jeweils ein separates Gebläse aufweisen. Es können auch Gebläsemittel an beiden Enden einer Rollbahn vorgesehen sein, wenn diese beispielsweise in unterschiedlichen Richtungen benutzt oder sowohl als Start- oder Landebahn verwendet wird. Entsprechend sind dann an den beiden Enden der jeweiligen Rollbahn insgesamt zwei oder vier Gebläse im Boden vorgesehen.Concrete can the blowers at one end of the runway a central or on each side of the Bahnmittelebene each have a separate fan. It can too fan means be provided at both ends of a runway, if this example used in different directions or both as a startup or Runway is used. Accordingly, then at the two ends the respective runway a total of two or four fans in the ground intended.

Als Gebläse mit für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung geeigneten Durchsatzleistungen sind beispielsweise stationär im Boden montierte Flugzeugtriebwerke geeignet. Dabei kann es sich um gebrauchte Flugzeugtriebwerke handeln. Geeignet wären zum Beispiel umfangreich vorhandene Turbofan-Triebwerke der Serie CFM56. So würde ein Turbofan-Triebwerk CFM56-5C problemlos die notwendige Durchsatzleitung bereitstellen, um auch die Hauptwirbel in einer Wirbelschleppe hinter einem Flugzeug mit einer Masse von 500 t aufzubrechen.When fan with for the implementation of the present invention are suitable throughput rates for example, stationary ground-mounted aircraft engines are suitable. It can be to trade used aircraft engines. Would be suitable for Extensive CFM56 Turbofan engines, for example. So would a turbofan engine CFM56-5C easily provide the necessary flow rate, too the main whirlwind in a wake behind a plane to break up a mass of 500 tons.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der gesamten Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend von den gewählten Rückbeziehungen ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the entire description. Other features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments deviating from the invention or features of different claims from the chosen ones The antecedents is also possible and is hereby stimulated. This also applies to such features are shown in separate drawing figures or in their description to be named. These features can be combined with features of different claims.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.The Invention will be described below with reference to FIGS Embodiments explained in more detail and described.

1 zeigt ein eine Rollbahn anfliegendes Flugzeug, wobei die Rollbahn mit Vorrichtungen zum Abmindern der Zirkulation von Hauptwirbeln in Wirbelschleppen hinter Flugzeugen ausgestattet ist. 1 shows an aircraft approaching a runway, the runway being equipped with means for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind aircraft.

2 zeigt einen Querschnitt durch eine der Vorrichtungen gemäß 1 in einer ersten Ausführungsform, wobei ein darüber hinweg fliegendes Flugzeug angedeutet ist; und 2 shows a cross section through one of the devices according to 1 in a first embodiment, wherein an over-flying aircraft is indicated; and

3 zeigt einen Querschnitt durch eine der Vorrichtungen gemäß 1 in einer zweiten Ausführungsform, wobei ebenfalls ein darüber hinweg fliegendes Flugzeug angedeutet ist. 3 shows a cross section through one of the devices according to 1 in a second embodiment, wherein an over-flying aircraft is also indicated.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 skizziert den Landeanflug eines Flugzeug 1 auf eine Rollbahn 2. An beiden Enden 3 und 4 der Rollbahn 2 sind Vorrichtungen 5 vorgesehen, um die Zirkulation einer Wirbelschleppe 6 hinter dem Flugzeug 1 abzumindern. An dem Ende 3 liegt die Vorrichtung 5 neben der Rollbahn 2, an dem anderen Ende 4 liegt sie in der Bewegungsrichtung 20 des Flugzeugs 1 hinter der Rollbahn 2. Die Wirbelschleppe 6 hinter dem Flugzeug 1 besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptwirbeln 7, die von den Flügelspitzen 8 der Tragflügel 9 des Flugzeugs 1 ausgehen. Von einem Control-Tower 10 wird jeweils die Vorrichtung 5 aktiviert, die von dem Flugzeug 1 beim Landen auf der Rollbahn 2 gerade überflogen wurde. Dies ist gemäß 1 die Vorrichtung 5 an dem Ende 3 der Rollbahn 2. Wenn die Rollbahn 2 auch als Rollbahn verwendet wird, wobei ein startendes Flugzeug dieselbe Bewegungsrichtung 20 wie das gemäß 1 landende Flugzeug 1 aufweist, würde hinter dem startenden Flugzeug 1 von dem Control-Tower 10 aus die Vorrichtung 5 an dem Ende 4 der Rollbahn 2 aktiviert. 1 outlines the approach of an airplane 1 on a runway 2 , At both ends 3 and 4 the runway 2 are devices 5 provided to the circulation of a wake 6 behind the plane 1 mitigate. At the end 3 is the device 5 next to the runway 2 , at the other end 4 she lies in the direction of movement 20 of the plane 1 behind the runway 2 , The wake vortex 6 behind the plane 1 consists essentially of two main whirlwinds 7 coming from the wingtips 8th the wing 9 of the plane 1 out. From a control tower 10 each will be the device 5 activated by the plane 1 when landing on the runway 2 was just flown over. This is according to 1 the device 5 at the end 3 the runway 2 , When the runway 2 is also used as a runway, wherein a starting aircraft the same direction of movement 20 like that according to 1 landing plane 1 that would be behind the taking off plane 1 from the control tower 10 out of the device 5 at the end 4 the runway 2 activated.

2 skizziert eine erste Ausführungsform einer der Vorrichtungen 5 gemäß 1, wobei es sich um die Vorrichtung 5 an dem Ende 3 der Rollbahn 2 handeln kann. Die Vorrichtung 5 weist auf beiden Seiten einer Bahnmittelebene 11 der Rollbahn 2 eine Einsaugöffnung 12 und eine Ausblasöffnung 13 im Boden 14 auf. Dabei sind die Einsaugöffnungen 12 und die Ausblasöffnungen 13 auf beiden Seiten der Bahnmittelebene 11 symmetrisch zu der Bahnmittelebene 11 angeordnet. Die Einsaugöffnungen 12 sind dabei von der Bahnmittelebene 11 weiter entfernt als die Ausblasöffnungen 13. Auch die Einsaugöffnungen liegen aber noch jenseits von Rollbahnrändern 21 der Rollbahn 2. Die Einsaugöffnungen 12 und die Ausblasöffnungen 13 auf jeder Seite der Längsmittelebene 11 sind jeweils durch einen Luftkanal 15 miteinander verbunden, in dem ein Gebläse 16 angeordnet ist. Das Gebläse 16 kann auf einem Flugzeugtriebwerk basieren, um relativ große Luftmengen durchzusetzen. Das durch Pfeile 17 und 18 angedeutete Einsaugen von Luft in den Boden 14 und wieder Ausblasen der Luft aus dem Boden 14 dient zur Instabilisierung der Hauptwirbel 7 der Wirbelschleppe 6 hinter dem Flugzeug 1 gemäß 1. In 2 ist die Zirkulation der Hauptwirbel 7 durch Pfeile 19 angedeutet, die für die Umfangsgeschwindigkeit der Hauptwirbel 7 gemäß 1 stehen. Diese Umfangsgeschwindigkeit wird durch die Vorrichtung 5 im unteren Teil der Hauptwirbel so stark geändert, dass eine spiralförmige Instabilität in die Hauptwirbel induziert wird. In Bezug auf die hierfür scheinbar fehlende Abstimmung des Abstands der Einsaugöffnungen 12 und der Ausblasöffnungen 13 auf beiden Seiten der Längsmittelebene 11 auf die Spannweite des Flugzeugs 1 ist zu berücksichtigen, dass sich die Hauptwirbel hinter dem Flugzeug 1 zuerst zusammen abwärts und dann bei Kontakt mit dem Boden 14 seitwärts auseinander bewegen und so sicher in die Einflussbereiche der Vorrichtung 5 auf beiden Seiten der Rollbahn 2 gelangen. Danach können sich die Hauptwirbel aufgrund der induzierten Instabilitäten jedoch nicht mehr weiter seitlich bewegen, so dass ihr Übertritt in den Bereich benachbarter Rollbahnen vorteilhafterweise verhindert wird. 2 outlines a first embodiment of one of the devices 5 according to 1 , which is the device 5 at the end 3 the runway 2 can act. The device 5 has a Bahnmittelebene on both sides 11 the runway 2 an intake opening 12 and a blowout port 13 in the ground 14 on. Here are the intake openings 12 and the exhaust openings 13 on both sides of the Bahnmittelebene 11 symmetrical to the Bahnmittelebene 11 arranged. The suction openings 12 are thereby from the Bahnmittelebene 11 farther away than the exhaust vents 13 , But the intake openings are still beyond runway edges 21 the runway 2 , The suction openings 12 and the exhaust openings 13 on each side of the median longitudinal plane 11 are each through an air duct 15 connected to each other in which a blower 16 is arranged. The fan 16 Can be based on an aircraft engine to enforce relatively large amounts of air. That by arrows 17 and 18 indicated sucking air into the ground 14 and again blowing out the air from the ground 14 serves to instabilize the main vortex 7 the wake vortex 6 behind the plane 1 according to 1 , In 2 is the circulation of the main vortex 7 through arrows 19 indicated for the peripheral speed of the main vortex 7 according to 1 stand. This peripheral speed is determined by the device 5 in the lower part of the main vortex changed so much that a spiral instability is induced in the main vortex. With regard to the seemingly missing coordination of the distance of the intake openings 12 and the exhaust ports 13 on both sides of the median longitudinal plane 11 on the span of the aircraft 1 Take into account that the main vortex is behind the plane 1 first down together and then on contact with the ground 14 move apart sideways and so safely into the areas of influence of the device 5 on both sides of the runway 2 reach. However, due to the induced instabilities, the main vortices can no longer move laterally, so that their passage into the area of adjacent runways is advantageously prevented.

Die Ausführungsform der Vorrichtung 5 gemäß 3, bei der es sich um die Vorrichtung 5 an dem Beginn 3 oder Ende 4 der Rollbahn 2 gemäß 1 handeln kann, unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 2 dadurch, dass statt zweier separater Gebläse 16 ein einziges Gebläse 16 vorgesehen ist, wobei Luftkanäle 15 von den Luftansaugöffnungen 12 an dem Gebläse 16 zusammengeführt sind und sich anschließend zu den Luftausblasöffnungen 13 auf beiden Seiten der Bahnmittelebene 11 wieder teilen. Das Gebläse 16 kann auch hier auf einem Flugzeugtriebwerk basieren.The embodiment of the device 5 according to 3 , which is the device 5 at the beginning 3 or end 4 the runway 2 according to 1 can act differently from the embodiment according to 2 in that instead of two separate blowers 16 a single blower 16 is provided, wherein air ducts 15 from the air intake openings 12 on the blower 16 are merged and then to the Luftausblasöffnungen 13 on both sides of the Bahnmittelebene 11 share again. The fan 16 can also be based here on an aircraft engine.

Geeignet als Gebläse 16 in beiden Ausführungsformen der Vorrichtung 5 gemäß 2 und 3 sind beispielsweise mittelgroße Flugzeugtriebwerk, die auch gebraucht sein können. Konkret kann es sich um ein häufig eingesetztes Turbofan-Triebwerk CFM56-5C handeln, mit dem ein Luftdurchsatz von 500 m³/s realisiert werden kann. Zumindest mit zwei solcher Gebläse, z. B. in der Anordnung gemäß 2, kann auch die Zirkulation der Hauptwirbel in den Wirbelschleppen sehr großer Verkehrsflugzeuge zum überwiegenden Teil lokal umgelenkt, d. h. aufgebrochen werden, um spiralförmigen Instabilitäten zu induzieren. Die spiralförmigen Instabilitäten breiten sich in Richtung deren Achsen die Hauptwirbel entlang aus und führen so binnen vergleichsweise kurzer Zeit dazu, dass die Hauptwirbel in der Wirbelschleppe bezüglich ihrer Zirkulation insgesamt erheblich abgemindert werden.Suitable as a blower 16 in both embodiments of the device 5 according to 2 and 3 For example, medium-sized aircraft engines that can be used. Specifically, it can be a commonly used turbofan engine CFM56-5C, with which an air flow rate of 500 m ³ / s can be realized. At least with two such fans, z. B. in the arrangement according to 2 Also, the circulation of the main vortices in the wake vortices of very large commercial aircraft can for the most part be locally deflected, ie disrupted, in order to induce helical instabilities. The spiral instabilities extend in the direction of their axes along the main vortex and thus lead within a relatively short time to the fact that the main vortexes in the wake turbulence are significantly reduced in terms of their circulation.

11: Flugzeugplane
22: Rollbahnrunway
33: EndeThe End
44: EndeThe End
55: Vorrichtungcontraption
66: WirbelschleppeWirbelschleppe
77: Hauptwirbelmain vortex
88th: Flügelspitzepinion
99: TragflügelHydrofoil
1010: Control-TowerControl Tower
1111: BahnmittelebeneRailway midplane
1212: EinsaugöffnungIntake vent
1313: Ausblasöffnungexhaust vent
1414: Bodenground
1515: Luftkanalair duct
1616: Gebläsefan
1717: Pfeilarrow
1818: Pfeilarrow
1919: Pfeilarrow
2020: Bewegungsrichtungmovement direction
2121: RollbahnrandTaxiway edge

Claims

Method for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind aircraft taxiing from or landing on a runway, the main vortexes of the vortices being disturbed by circulating air flows with directions of rotation opposite to the main vortices, characterized in that in two over a track center plane ( 11 ) or runway ( 2 ) opposite and from this Bahnmittelebene ( 11 ) spaced air into the ground ( 14 ) and in two other, closer to the Bahnmittelebene ( 11 ) lying back out of the ground ( 14 ) is blown out.

A method according to claim 1, characterized in that the air on one of the aircraft ( 1 ) overflowed end ( 3 . 4 ) of the runway ( 2 ) in the ground ( 14 sucked in and out of the ground ( 14 ) is blown out.

A method according to claim 1 and 2, characterized in that the air in also from the web center plane ( 11 ) spaced areas back out of the ground ( 14 ) is blown out.

A method according to claim 3, characterized in that the air in laterally adjacent to the runway ( 2 ) lying in the ground ( 14 sucked in and out of the ground ( 14 ) is blown out.

A method according to claim 3 or 4, characterized in that an average distance of the areas in which the air on both sides of the Bahnmittelebene ( 11 ) again from the ground ( 14 ) is blown out, 20 to 100 meters, preferably 40 to 80 meters.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the average distance of the areas in which the air on both sides of the Bahnmittelebene ( 11 ) is sucked into the ground from the areas where the air returns from the ground ( 14 ) is blown out, 10 to 20 meters.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least 100 m ^{3 of} air per second on each side of the web center plane ( 11 ) in the ground ( 14 sucked in and out of the ground ( 14 ) are blown out.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the air flows are generated with the direction of rotation opposite to the main vortices only when a respective aircraft has crossed the areas in which the air into the ground ( 14 sucked in and out of the ground ( 14 ) is blown out.

Device for reducing the circulation of main vortices in wake vortices behind a runway or landing aircraft with jamming devices that cause circulating air currents with opposite directions of rotation to the main vortices of wake vortices, characterized in that the jamming devices in the ground ( 4 ), the air in on both sides of a Bahnmittelebene ( 11 ) of the runway ( 2 ) spaced areas in the ground ( 14 ) and closer to the railway middle plane ( 11 ) lying back out of the ground ( 14 ) blow out.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the perturbation means the air on one of the aircraft ( 1 ) overflowed end ( 3 . 4 ) of the runway ( 2 ) in the ground ( 14 ) suck in and out of the ground ( 14 ) blow out.

Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that air outlet openings ( 13 ) in the ground ( 14 ), through which the blower means the air from the ground ( 14 ), also from the railway middle plane ( 11 ) spaced areas are arranged.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the Luftausblasöffnungen laterally next to the runway ( 2 ) lie.

Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that a mean distance of the air outlet openings ( 13 ) on both sides of the Bahnmittelebene ( 11 ) Is 20 to 100 meters, preferably 40 to 80 meters.

Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that a mean distance from Lufteinsaugöffnungen ( 12 ), through which the blower means the air on both sides of the Bahnmittelebene ( 11 ) in the ground ( 14 ), from the air exhaust openings ( 13 ) Is 10 to 20 meters.

Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the blower means on each side of the web center plane ( 11 ) suck in at least 100 m ^{3 of} air per second and blow it out again.

Device according to one of claims 9 to 15, characterized in that the blower means at one end of the runway ( 2 ) a central or on each side of the Bahnmittelbevel ( 11 ) each have a separate fan ( 16 ) exhibit.

Device according to claim 16, characterized in that each blower ( 16 ) has an aircraft engine.