DE69624301T2

DE69624301T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von aerodynamischer Lautstärke eines Flugwerks

Info

Publication number: DE69624301T2
Application number: DE69624301T
Authority: DE
Inventors: Anthony M. Blackner; Thomas A. Zierten
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: CN1077857C; CN1140683A; DE69624301D1; EP0757956A2; EP0757956B1; EP0757956A3; KR970006118A; KR100413020B1; US5749546A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Geräuschen oder Luftgeräuschen, die vom Flugwerk eines Flugzeugs beim Bewegen in einem Fluid erzeugt werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Vorsehen einer Klappenkanten-Haube, die eine glatte, ununterbrochene, gewölbte Oberfläche aufweist, um Geräusche zu verringern, die von der Klappenkante erzeugt werden, wenn die Kante dem Fluid ausgesetzt ist, während bestimmter Flugbedingungen.

Hintergrund der Erfindung

Überall in der Welt setzen Behörden für die zivile Luftfahrt als Antwort auf öffentliche Forderungen strengere Geräuschstandards für neu entwickelte Flugzeuge durch. Diese neuen Standards gelten für Geräuschpegel, die vom Flugzeug erzeugt werden, wenn es startet und landet, d. h. während Abflug- und Anflug-Bedingungen.
Das Flugwerk eines Flugzeugs und Triebwerksanlagen oder Triebwerke erzeugen variierende Mengen von unangenehmen hörbaren Geräuschen während jeder der oben erwähnten Flugbedingungen. Während des Abflugs erzeugen die Triebwerke am meisten Geräusche. Dagegen stellen Flugwerkgeräusche einen viel bedeutenderen Faktor während der Anflugbedingung dar, wenn auftriebserhöhende Systeme, wie z. B. Tragflächen- Anströmkanten-Vorrichtungen und Tragflächen-Abströmkanten- Klappensysteme, ausgefahren werden und die Triebwerke mit geringen Schubpegeln betrieben werden oder bei Leerlaufleistung. Jüngste Fortschritte in der Technologie von Triebwerksanlagen haben Triebwerksgeräusche wesentlich vermindert während beider Flugbedingungen. Daher sind Flugwerkgeräusche eine bestimmendere Quelle für Fluggeräusche geworden, wenn ein Flugzeug landet.
Flugwerkgeräusche werden von einem Fluid, wie beispielsweise Luft, erzeugt, das über den Rumpf des Flugzeugs, das Fahrwerk, eine Tragfläche und über eine Anströmkante einer Tragfläche, eine auftriebserhöhende Vorrichtung und über Klappensysteme an einer Abströmkante fließt. Die am meisten hörbaren Geräusche, die durch die Klappensysteme erzeugt werden, treten beim Anflug auf, wenn die Landeklappen ausgefahren werden und laterale Landeklappenkanten dem Fluid ausgesetzt werden. Man glaubt, dass die Landeklappen-Luftgeräusche durch Wirbel erzeugt werden, die dadurch verursacht werden, dass Hochdruck- Fluid von der unteren Oberfläche von der Landeklappe um irgendeine ausgefahrene laterale Landeklappenkante zur oberen Oberfläche der Landeklappe fließt. Tests zeigen, dass erste und zweite Wirbel an einer stumpfen Klappenkante erzeugt werden könnten, die einem Fluid ausgesetzt ist. Siehe hierzu "An Experimental Investigation of Wing Tip Turbulence with Applications to Aerosound", S. A. McInerny, W. C. Meecham und P. T Soderman, AIAA Paper 86-1918, AIAA 10th Aeroacustics Conference, Seattle, Washington, July 9-11, 1986. Von den Erfindern hierzu durchgeführte Experimente zeigen, dass, wenn die zweiten Wirbel abgeschwächt oder im wesentlichen eliminiert werden, Geräusche verringert werden können, die von den Klappenkanten erzeugt werden. Diese Test zeigen auch, dass die zweiten Wirbel zu unerwünschten Luftgeräuschen zusammen mit den ersten Wirbeln beitragen.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Versuche unternommen, um Wirbel abzuschwächen, die durch Klappen und andere anhebende Oberflächen erzeugt werden, um den Luftwiderstand zu verringern, den Auftrieb aufrecht zu erhalten oder zu erhöhen oder tödliche Phänomene zu verringern, die mit starken Wirbeln in Verbindung stehen, die durch große, schwere Flugzeuge bei geringen Geschwindigkeiten während des Ab- und Anflugs erzeugt werden. Beispielsweise lenkt der Wirbelerzeuger des US-Patents Nr. 3,596,8S4, erteilt am 3. August 1971 an Haney, das Hochdruck-Fluid, das von der unteren Oberfläche einer Tragflächenspitze, einer Querruder-Außenbord-Spitze oder einer außenliegenden Kante irgendeiner anderen Flugoberflächenstruktur fließt, in einen Spalt, der in einem röhrenförmigen Gehäuse ausgebildet ist, das an der Struktur befestigt ist. Das mitgerissene Hochdruck-Fluid wird innerhalb des Gehäuses verwirbelt und von der Abströmkante der Struktur ausgestoßen. Die Coanda-Oberflächenspitze nach dem US-Patent Nr. 5,158,251, erteilt am 27. Oktober 1992 an Taylor, dämmt Spitzen-Wirbelerzeugung durch Ausbilden einer Fluid-Barriere senkrecht zu einer Fluid-Folienebene (Tragfläche, Klappe, etc.) ein. Die Barriere verhindert einen Durchfluss vom Bereich der Folie mit dem Hochdruck-Fluid zu dem Bereich der Folie mit dem Niederdruck-Fluid. Das US-Patent Nr. 4,477,042, erteilt am 16. Oktober 1984 an Griswold, offenbart eine Endplatte oder einen Zaun, angeordnet an der Tragflächenspitze oder der Klappenkante, die bzw. der eine kontrollierte Verbindung von Fluid-Strömen über die oberen und unteren Folienoberflächen der Tragfläche oder der Klappe bewirkt. Diese Wirbel-Steuerung kann durch ausströmendes Fluid in die verbindenden Ströme erhöht werden, wodurch eine schnelle Zerteilung von gefährlichen Wirbeln in der turbulenten Nachströmung eines Flugzeugs erreicht werden kann.
Der oben diskutierte Stand der Technik beschäftigt sich nicht mit Geräuschminderung, obwohl Klappenzäune dafür bekannt sind, dass sie Luftgeräusche wesentlich vermindern, die von einer ausgefahrenen Klappe erzeugt werden. Siehe hierzu "Flap Noise Characteristicts Measured by Pressure Cross-Correlation Techniques", W. R. Miller, PH. D. Thesis, UCLA 1980. Die vorgeschlagenen Vorrichtungen sind jedoch unbefriedigend aus einer Vielzahl von Gründen. Beispielsweise erhöhen die Vorrichtungen von Haney, Griswold und Taylor zu einem höheren oder niedrigeren Grad das Gesamtgewicht der Tragfläche, den Luftwiderstand, der unter bestimmten Flugbedingungen von Klappen erzeugt wird, die Komplexität, sie sind schwieriger zu warten und erhöhen Design-, Produktions-, Wartungs- und Betriebskosten. Als Konsequenz werden diese Vorrichtungen im Allgemeinen bei den meisten kommerziellen Flugzeugen nicht genutzt, um Geräusche zu mindern.
Eine abgerundete Klappenkanten-Haube wurde bereits getestet, um ihre Effektivität beim Unterdrücken von Geräuschen zu bestimmen, die von der Klappe während Anflug-Bedingungen eines Flugzeugs erzeugt werden. Jedoch zeigten diese Tests, dass eine abgerundete Klappenkanten-Haube uneffektiv beim Verringern von Geräuschen ist, die von der Klappe während Anflug-Bedingungen erzeugt werden. Im Gegensatz hierzu deuten Tests, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, darauf hin, dass eine abgerundete Klappenkanten-Haube effektiv beim Verringern eines ausgedehnten Bereichs von Frequenzen von unangenehmen Luftgeräuschen, die während der Anflug-Bedingung erzeugt werden, sein kann.

Aufgabe der Erfindung

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Luftgeräusche zu verringern, die von einem Flugwerk eines Flugzeugs erzeugt werden.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren der Geräusche vorzusehen, die von einem Flugzeug erzeugt werden, das sich in einem Fluid bewegt, wenn die Klappenkanten des Flugzeugs im Fluid ausgefahren werden.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Flugzeug-Klappenkante, die dem Fluid, durch welches sich das Flugzeug bewegt, ausgesetzt ist, mit einer glatten, ununterbrochenen, gewölbten Oberfläche, beispielsweise einer abgerundeten Oberfläche, vorzusehen, wodurch Luftgeräuschpegel des Triebwerks verringert werden können, wenn das Flugzeug landet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vor. Von den Erfindern hierzu durchgeführte Tests zeigen, dass eine abgerundete Klappenkanten-Haube effektiv beim Abschwächen von Geräuschpegeln im mittleren und hohen Frequenzbereich ist, d. h. zwischen etwa 500 bis etwa 10.000 Hz. Aus diesen Tests kann gefolgert werden, dass eine Klappenkante, die gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, im Wesentlichen zweite Wirbel an der Klappenkante abschwächt oder eliminiert. Die abgerundete Klappenkante-Haube ist eine einfachere, leichtere, weniger komplizierte und weniger kostenintensive Lösung zum Verringern von Luftgeräuschen, die von dem Flugwerk eines Flugzeugs während der Anflug-Bedingung erzeugt werden, als die bisher im Stand der Technik vorgesehenen Lösungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Flugzeug mit rechten und linken Seitentragflächen.
Fig. 2 zeigt verschiedene Bereiche der rechten Seite des in Fig. 1 gezeigten Flugzeugs, in denen Geräusche während der Anflug-Bedingung erzeugt werden können.
Fig. 3 stellt qualitativ die Geräuschpegel dar, die in den Bereichen, die in Fig. 2 gezeigt sind, gemessen wurden.
Fig. 4 stellt das Abströmkanten-Klappensystem der linken Seitentragfläche dar, hervorgehoben innerhalb des Rahmens "A".
Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung des Abströmkanten- Klappensystems von Fig. 4.
Fig. 6 zeigt verallgemeinert einen Luftstrom mit Wirbelformation um die außenliegende Haupt-Klappe des Klappensystems von Fig. 5.
Fig. 7 ist eine vereinfachte Endansicht der außenliegenden Haupt-Klappe von Fig. 6, entlang der Linien 7-7 von Fig. 5. und stellt die ersten und zweiten Wirbel dar, die um die stumpfe Klappenkante erzeugt werden können.
Fig. 8 stellt einen herkömmlichen Klappenkanten-Zaun dar.
Fig. 9 ist eine nach innenliegend schauende Seitenansicht des Zauns von Fig. 8, entlang der Linien 9-9 in Fig. 8.
Fig. 10 zeigt das Abströmkanten-Klappensystem von Fig. 4, das mit einer abgerundeten Klappenkanten-Haube nach der vorliegenden Erfindung versehen ist.
Fig. 11 ist eine vereinfachte Endansicht der außenliegenden Haupt-Klappe von Fig. 10, entlang der Linien 11-11 von Fig. 10, und stellt die ersten Wirbel dar, die um die abgerundete Klappenkanten-Haube gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden können.
Fig. 12 zeigt einen Vergleich der Geräuschpegel, die von einer herkömmlichen stumpfen Klappenkante und einer abgerundeten Klappenkanten-Haube nach der vorliegenden Erfindung bei niedrigen, mittleren und hohen Frequenzen bei zwei Mach-Zahlen erzeugt werden können.
Fig. 13 zeigt eine Teilansicht der unteren Oberfläche der linken Seitentragfläche von Fig. 4 unter dem Bereich, der innerhalb des Rahmens "B" hervorgehoben ist. Fig. 13 stellt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und neuartige Wulstdichtungen dar, die mit der vorliegenden Erfindung genutzt werden können.
Fig. 14 ist eine Teil-Seitenansicht, entlang den Linien 14-14 in Fig. 13.
Fig. 15 ist eine Teil-Seitenansicht, entlang den Linien 15-14 in Fig. 13.
Fig. 16 ist eine Seiten-Teilansicht, entlang den Linien 16-16 in Fig. 13.
Fig. 17 ist eine Teil-Seitenansicht, entlang den Linien 17-17 in Fig. 13.
Fig. 18 zeigt ein anderes Flugzeug mit linken und rechten Seitentragflächen, welche modifiziert werden können, um die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu beinhalten.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In jeder der Figuren, die beschrieben werden, sind die gleichen Bezugszeichen zur Darstellung bzw. Bezeichnung derselben oder ähnlicher Strukturen verwendet. Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 1 ist dort ein herkömmliches Flugzeug 10 dargestellt, das ein Paar von Triebwerken 15, ein (nicht dargestelltes) Fahrwerk, eine linke Seitentragfläche 20 und eine rechte Seitentragfläche 25 umfasst. Wie üblich hat jede Tragfläche 20, 25 einen innenliegenden Abschnitt 30 und einen außenliegenden Abschnitt 35, eine Anströmkante LE und eine Abströmkante TE. Jede der Tragflächen 20, 25 ist auch mit einer Reihe herkömmlicher Steueroberflächen wie beispielsweise Spoiler 40, wenigsten einem Querruder 45 und einem Abströmkanten-Klappensystem 50 versehen.
Flugwerks-Luftgeräusche sind eine vorherrschende Quelle für Geräusche eines Flugzeugs, beispielsweise des in Fig. 1 dargestellten, beim Landeanflug, wenn auftriebserhöhende Systeme wie beispielsweise die (nicht dargestellten) Anströmkanten-Vorrichtungen und die verschiedenen Klappen im Abströmkanten-Klappensystem 50 ausgefahren werden und die Triebwerke 15 bei niedrigen Schubpegeln betrieben werden. Kenntnis über die Orte der Geräuscherzeugung beim Flugzeug 10 sind von Bedeutung für das Verständnis und die Reduzierung von Triebwerksgeräuschen.
Mit diesem Gedanken im Hinterkopf betrieben die Erfinder hierzu eine einzigartige Reihe von Windkanal-Tests unter Nutzung maßstabsgetreuer Modelle des Flugzeugs 10 von Fig. 1. Die Ziele des Testprogramms beinhalteten das Aufzeichnen von Triebwerks-Geräuschkomponenten für verschiedene Tragflächen und Fahrwerks-Konfigurationen (siehe Fig. 2) bei Bedingungen, die Anflug-Bedingungen des Flugzeugs 10 simulieren. Ein (nicht dargestelltes) elliptisches Spiegel-Mikrofonsystem wurde genutzt, um (nicht dargestellte) Karten von Geräuschquellen- Stärken für die gesamte integrierte Region vorzusehen, d. h. der Anströmkanten-Bereich der rechten Seitentragfläche 25, der Fahrwerksbereich und ein Bereich, der an der stumpfen lateralen außenliegenden Kante einer Klappe in dem Abströmkanten-Klappensystem 50 ausgewählt wurde. Die Karten sind überzeugende Darstellungen von Geräuschkomponenten und zeigen, wie Designkonzepte zur Geräuschverringerung bestimmte Bereiche der Geräuscherzeugung der Tragfläche 25 beeinflussen.
Es ist allgemein anerkannt, dass verschiedene Hardwarekomponenten einer Tragfläche Geräusche in bestimmten Frequenzbereichen erzeugen. Dies wurde durch die Reihe von Windkanal-Tests, die von den augenblicklichen Erfindern durchgeführt wurden, bestätigt. Bei individuellen Bereichen der Geräuschquellenstärken-Karten wurde angenommen, dass sie unabhängige Verteilungen einer Dichte Von Geräuschquellenstärken sind. Unter Nutzung dieser Annahme, kann die Geräuschpegel-Verteilung innerhalb einer bestimmten Region integriert werden, um eine spektrale Information zu jeder unabhängigen Region (wie oben erwähnt) über die Tragfläche zu erhalten. Beispielsweise sind Daten von individuellen Regionen für eine Flugzeug-Konfiguration in Fig. 3 dargestellt. Diese Information kann genutzt werden, um die relativen Geräuschquellen-Pegel und die Frequenzen verschiedener Komponenten der Tragfläche zu bestimmen. Für die meisten getesteten Konfigurationen dominierte die Fahrwerks- Geräuschquelle niedrige Frequenzen, erzeugten die Anströmkanten-Vorrichtungen bedeutende Geräusche bei mittleren Frequenzen, und dominierte die laterale außenliegende Klappenkanten-Geräuschquelle hohe Frequenzen und Teile von mittleren Frequenzen wie durch die resultierenden Spektra in Fig. 3 dargestellt. Hierin geht der Bereich niedriger Frequenzen von etwa 400 Hz bis etwa 1600 Hz, der Bereich mittlerer Frequenzen von etwa 1500 Hz bis 4000 Hz und der Bereich hoher Frequenzen von etwa 4000 Hz bis etwa 10.000 Hz. Dem zufolge werden einige der wichtigsten Flugwerks- Geräuschunterkomponenten an Klappenkanten erzeugt.
Das Abströmkanten-Klappensystem 50 für die linke Seitentragfläche 20 ist innerhalb des Rahmens "A" in Fig. 4 hervorgehoben. Wie in Fig. 5 besser dargestellt ist, umfasst das Abströmkanten-Klappensystem 50, das sich vom innenliegenden Tragflächenabschnitt 30 nahe zum außenliegenden Abschnitt 35 erstreckt, eine innenliegende Klappenbaugruppe 55 und eine außenliegende Klappenbaugruppe 60. Die innenliegende Klappenbaugruppe 55 ist nahe dem innenliegenden Tragflächenabschnitt 30 positioniert und weist eine innenliegende Haupt-Klappe 65 und eine hintere innenliegende Klappe 70 auf. Die außenliegende Klappenbaugruppe 60 umfasst eine außenliegende Haupt-Klappe 75 und eine hintere außenliegende Klappe 80. Jede der Klappen-Baugruppen 55, 60 werden in herkömmlicher Weise betrieben unter Nutzung (nicht dargestellter) herkömmlicher Mechanismen, die die Klappen einsetzen können, wenn sie während der Anflug-Bedingung des Flugzeugs 10 erforderlich sind. Jede Haupt- und hintere innenliegende und außenliegende Klappe 65, 70, 75 bzw. 80 sind in Form einer Luftfolie konfiguriert und weisen eine obere Oberfläche 85, eine untere Oberfläche 90 und wenigstens eine stumpfe laterale Kante 95 auf. Der Querschnitt der Luftfoliengestaltung der außenliegenden Haupt-Klappe 75 ist vereinfacht in Fig. 7 ausschließlich für die Zwecke der Klarheit und zur Diskussion dargestellt.
Wie oben diskutiert und gut dargestellt in Fig. 3 sind stumpfe Klappenkanten 95 ein großer Beitragender zu Luftgeräuschen, wenn sich das Flugzeug in seinem Anflug zum Landen befindet. Klappenkanten-Geräusche werden durch Oberflächendruck- Schwankungen (d. h. schwankende Auftriebskräfte) nahe der lateralen Kante 95 von eingesetzten Klappen wie beispielsweise der außenliegenden Haupt-Klappe 75 erzeugt. Geräuschquellen, die in der Nähe von Klappenkanten angeordnet sind, betreffen die Wirbel, die dort und an einigen stumpfen Kanten von einigen Klapperl ausgebildet werden, die der Luft ausgesetzt sind, durch welcher sich das Flugzeug 10 bewegt. Beispielsweise kann anhand der Fig. 6 und 7 gesehen werden, dass Hochdruckluft sich von der unteren Oberfläche 90 der außenliegenden Haupt-Klappe 75 um die stumpfe Klappenkante 95 zur oberen Oberfläche 85 dieser Klappe wickelt und einen ersten Wirbel 100 und zweite Wirbel 105 (nur der resultierende Wirbel 110 ist in Fig. 6 dargestellt) erzeugt. Die zweiten Wirbel 105 werden an dem scharfen unteren äußeren Ende 115 der Kante 95 und dem scharfen oberen äußeren Ende 120 der Klappenkante 95 erzeugt. Der Prozess der Wirbelerzeugung ist von Natur aus schwankend in Folge der Kopplung mit stromaufwärtigen Turbulenzen. Das selbe Phänomen tritt an der hinteren außenliegenden Klappe 80 ebenfalls während des Landens auf. Von den vorliegenden Erfindern durchgeführte Tests zeigen, dass die zweiten Wirbel 105 bedeutende Geräusche zusammen mit dem ersten Wirbel 100 erzeugen.
Die oben erwähnte Dissertation von Miller bestimmte, dass Klappen-Zäune Klappen-Geräusche verringern. Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, kann ein herkömmlicher Klappenkanten-Zaun 125 gezeigt werden, der eine vertikale Platte umfasst, die an der unteren Oberfläche 130 der linken Tragfläche 20 nahe der außenliegendne Klappen-Baugruppe 60 befestigt ist. Der Klappen-Zaun 125 ist derart dimensioniert, das er sich rückwärtig bis zu einem Punkt erstreckt, der mit der Anströmkante 135 der hinteren außenliegenden Klappe 80 zusammen fällt, wenn die Klappe vollständig während des Landens eingesetzt wird. Abhängig von seiner Konfiguration kann der Klappenkanten-Zaun 125 eingesetzt werden, um effizient den ersten Wirbel 100 und die zweiten Wirbel 105 zu unterdrücken, die an den lateralen stumpfen außenliegenden Kanten 95 herkömmlicher Klappen erzeugt werden. Es wird angenommen, dass der Klappen-Zaun 125 den resultierenden Wirbel 110, der an der stumpfen Klappenkante 95 gebildet wird, davon abhält, sich der oberen Oberfläche jeder Klappe 75, 80 anzuschließen, Druckschwankungen verringert, und dadurch die von den Klappen erzeugten Geräuschpegel verringert. Jedoch ist ein Klappen-Zaun als unbefriedigend erkannt worden, da er das Gewicht des Flugwerks erhöht, schwierig herzustellen und zu warten ist, den Luftwiderstand bei bestimmten Luftgeschwindigkeiten erhöht und daher die Gesamtherstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten eines Flugzeugs erhöht.
Eine abgerundete Klappenkanten-Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Diese Konfiguration verringerte Geräuschpegel in den Tests, die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt wurden (siehe Fig. 12). Wie besser in Fig. 11 dargestellt ist, ist die laterale außenliegende Kante der außenliegenden Haupt- Klappe 75 mit einer abgerundeten Klappenkanten-Haube 140 versehen, die sich zwischen dem scharfen unteren äußeren Ende 115 und dem scharfen oberen äußeren Ende 120 der lateralen Kante der Klappe 75 erstreckt. Es wird angenommen, dass diese Haube 140 Geräuschpegel verringert, da die scharfen Kanten an der oberen und unteren Klappenoberfläche 115 bzw. 120 beseitigt werden, wodurch eine Geräuschquelle entfernt wird, die von den zweiten Wirbeln 105 beherrscht wird.
Fig. 12 vergleicht die abgerundete Klappenkanten-Haube 140 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer herkömmlichen stumpfen Klappe 95. Wie in dieser Figur dargestellt ist, scheint eine abgerundete Klappenkanten-Haube 140 Geräuschpegel bei niedrigen Frequenzen nicht zu verringern. Diese niedrigen Frequenzdaten sind ähnlich denjenigen, die von anderen ermittelt wurden, die aus ihren niedrigen Frequenzdaten folgerten, das eine abgerundete Klappenkante ineffektiv beim Verringern von Luftgeräuschen während Anflugbedingungen sein würde.
Im Gegensatz hierzu unter Nutzung der im Allgemeinen oben beschriebenen Ausrüstung wurde herausgefunden, dass eine abgerundete Kappenkanten-Haube 140, verglichen mit einer stumpfen Kante 95, Geräusche um mehr als 3 Dezibel bei hohen und mittleren Frequenzen verringert. Die Tests zeigten, dass eine abgerundete Klappenkanten-Haube 140 effektiv beim Abschwächen von Geräuschpegeln im mittleren und hohen Frequenzbereich ist, d. h. zwischen etwa 500 bis etwa 10.000 Hz. Zum Glück dominiert der Triebwerksgeräuschpegel den niedrigen Frequenzbereich beim Landen und maskiert effizient Flugwerkgeräusche, die von den Klappen erzeugt werden. Die Flugwerk-Geräuschpegel innerhalb des mittleren und hohen Frequenzbereiches sind am stärksten von Menschen wahrnehmbar, und dies ist der Frequenzbereich, in dem die vorliegende Erfindung am effizientesten ist. Testdaten sind in Fig. 12 für zwei verschiedene Anflug-Mach-Zahlen dargestellt. Wie gesehen werden kann, variiert das Geräusch, das an einer Klappenkante erzeugt wird, mit der Mach-Zahl.
Die Klappenkanten-Haube 140 muss nicht abgerundet sein, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Andere Konfigurationen der Klappen- Haube gemäß der vorliegenden Erfindung sind möglich, wie sie für einen Fachmann nahe liegend sind. Jede glatte, ununterbrochene, gebogene laterale Oberfläche, die sich zwischen der unteren Oberfläche einer Klappe zu der oberen Oberfläche der Klappe erstreckt, sollte die gewünschte Geräuschabschwächung erzielen, die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt ist. Beispielsweise ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den Fig. 13 bis 17 dargestellt. Fig. 13 ist eine Vergrößerung des Bereichs, der durch den Rahmen "B" hervorgehoben und in Fig. 4 identifiziert ist, und stellt die allgemeine Schnittstelle zwischen der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einem festen Abschnitt der Tragfläche 20 dar, der zum Anströmkanten-Klappen-System 50 außenliegend ist, wie von der Unterseite der linken Seitentragfläche 20 betrachtet.
Insbesondere zeigt Fig. 13 eine außenliegende Haupt- Klappenkanten-Haube 145, die an der lateralen außenliegenden Kante der außenliegenden Haupt-Klappe 75 angeordnet ist, ein Paar von Wulstdichtungen 150, 155 berührend, die an der Unterstützungsstruktur 160 an der außenliegendne Tragfläche 20 festgemacht sind. Wie anhand der Fig. 14 bis 17 erkannt werden kann, hat die Klappenkanten-Haube 145 eine glatte, ununterbrochene, gewölbte Oberfläche, die in ihrer Geometrie von der Anströmkante 165 der außenliegenden Haupt-Klappe 75 zu der Abströmkante 170 der Klappe 75 variiert. Die Wulstdichtungen 150, 155 dichten im Wesentlichen die Klappenkanten-Haube 145 entlang der Länge der Sehne der außenliegenden Haupt-Klappe 75 ab, um einen parasitären Luftwiderstand zu verringern. Typischerweise könnten (nicht dargestellte) Blattdichtungen eingesetzt werden, um die stumpfe laterale Kante einer Klappe abzudichten. Jedoch würde eine Blattdichtung nicht effizient parasitären Luftwiderstand verhindern, wenn sie mit einer Klappenkanten-Haube (entweder 140 oder 145) gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Während die Klappenkanten-Hauben gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein in Bezug auf die außenliegende Lateralkante der Haupt-Klappe 75 der außenliegenden Klappen- Baugruppe 60 diskutiert wurden, ist es für einen Fachmann nahe liegend, dass die Klappenkanten-Hauben 140, 145 immer eingesetzt werden können, wenn eine laterale Kante irgendeiner Klappe den Luftströmen ausgesetzt ist, die sich über die Tragflächen 20, 25 bewegen. Beispielsweise könnten die innenliegenden Klappen-Systeme 55 und die außenliegenden Klappen-Systeme 60 des Flugzeugs 170 von Fig. 18 eine Anzahl von Klappenkanten besitzen, die während des Landens ausgefahren sind, da alle Klappen jedes Systems nahe der Flugwerksstruktur 175 (wie beispielsweise Querruder oder Klappen) platziert sind, die nicht während eines Anflugs eingesetzt werden oder fixiert sind.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass Variationen in dieser Hinsicht gemacht werden können ohne den Raum dieser Erfindung zu verlassen. Dementsprechend wird verstanden, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr ist der wirkliche Raum der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche bestimmt.
Die Ausführungsformen der Erfindung, für welche ein exklusives Eigentum oder Privileg beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

1. Verfahren zur Verminderung von Geräuschen, die von einer Tragfläche eines Flugzeugs (20, 25) erzeugt werden, wenn sich die Tragfläche in einem Fluid bewegt, wobei die Tragfläche einen innenliegenden Abschnitt (30) und einen außenliegenden Abschnitt (35), eine obere Tragflächen-Oberfläche, eine untere Tragflächen-Oberfläche und eine Abströmkante (TE), die an der Zusammenführung der oberen und unteren Oberfläche ausgebildet ist, umfasst, und fähig ist zu einer Relativbewegung durch ein Fluid, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Positionieren einer Klappe an der Abströmkante an der Tragfläche, Anordnen der Klappe zwischen dem innenliegenden Abschnitt und dem außenliegenden Abschnitt der Tragfläche, Versehen der Klappe (75) mit einer oberen Oberfläche, einer unteren Oberfläche und einer lateralen Kante, die dem Fluid ausgesetzt ist, wenn das Flugzeug landet, und

- Ausbilden einer glatten, ununterbrochenen, gewölbten Oberfläche der lateralen Kante der Klappe, wobei die gewölbte Oberfläche Turbulenzen im Fluid vermindert, wenn Fluid sich von der unteren Oberfläche zu der oberen Oberfläche der Klappe bewegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Ausbildens der glatten ununterbrochenen Oberfläche als eine abgerundete Kante.

3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend den Schritt des Ausbildens der abgerundeten Kante, um einen halbkreisförmigen Querschnitt aufzuweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Anordnens einer Wulstdichtung (155) zwischen der gewölbten Oberfläche und einer festen Struktur der Tragfläche.

5. Flugzeug-Tragfläche (20, 25), die einen innenliegenden Abschnitt (30) und einen außenliegenden Abschnitt, eine obere Tragflächenoberfläche, eine untere Tragflächenoberfläche und eine Abströmkante (TE), die an der Zusammenführung der oberen und unteren Oberfläche ausgebildet ist, wobei die Tragfläche zu einer Relativbewegung durch ein Fluid fähig ist, und eine Vorrichtung zum Vermindern von Geräuschpegeln, die von der Tragfläche erzeugt werden, wenn sich die Tragfläche durch das Fluid bewegt, umfasst, ferner umfassend:

- eine Klappe (75) die an der Abströmkante positioniert und zwischen dem innenliegenden Abschnitt und dem außenliegenden Abschnitt der Tragfläche angeordnet ist, wobei die Klappe eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine laterale Kante umfasst, die dem Fluid ausgesetzt ist, wenn das Flugzeug landet, und

- eine glatte, ununterbrochene, gewölbte Oberfläche, die an der lateralen Kante der Klappe ausgebildet ist.

6. Tragfläche nach Anspruch 5, wobei die gewölbte Oberfläche abgerundet ist.

7. Tragfläche nach Anspruch 6, wobei die abgerundete Oberfläche einen halbkreisförmigen Querschnitt hat.

8. Tragfläche nach Anspruch 5, wobei eine Vielzahl von Wulstdichtungen (155) zwischen der gewölbten Oberfläche und einer festen Struktur der Tragfläche angeordnet ist.