Influence of different flap settings on the wake-vortex structure of a rectangular wing with flaps and means of alleviation with wing fins

• Published in: Aerospace science and technology 2000-02, Vol.4 (2), p.79-90
• Main Authors: Schell, Ingmar, Özger, Erol, Jacob, Dieter
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Aerodynamics; Applied fluid mechanics; Exact sciences and technology; flapped wing; Fluid dynamics; Flügel mit Klappen; Fundamental areas of phenomenology (including applications); induced rolling moment; induziertes Rollmoment; Nachlaufstruktur; Physics; wake structure; wake vortex alleviation; Wirbelabschwächung
• ISSN: 1270-9638; 1626-3219
• DOI: 10.1016/S1270-9638(00)00120-6

This paper presents the results of an experimental investigation of the wake-vortex structure behind a flapped rectangular wing. The wind-tunnel test is part of a project funded by the German Research Association (DFG) to investigate the flow structure in the wake of wings with different flap extensions. The purpose of this investigation is to study the main features of lift generated vortices in order to find ways to alleviate hazardous wake vortex encounters for following airplanes during start and approach such that an increase in airport capacity can be achieved. First, the wake structure at different flap settings is investigated by measuring the velocity field at different positions in the near field behind the wing. The measured data are evaluated in terms of vortex parameters such as core radius, maximum tangential velocities, circulation distributions, turbulence levels and maximum induced rolling moments on a following aircraft. Then additionally, for one flap setting, means of alleviation are examined with a wing fin mounted at different positions on the wing. Alleviation is judged by the decrease of the maximum induced rolling moment. A significant reduction is achieved for a wing fin placed near the outboard edge of the flap. Einfluß von verschiedenen Klappenstellungen auf die Nachlaufstruktur eines Rechteckflügels mit Klappen und Möglichkeiten der Wirbelabschwächung mit Hilfe von Finnen. In diesem Bericht werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung des Wirbelnachlaufs eines Rechteckflügels mit Klappen diskutiert. Die im Windkanal durchgeführten Versuche sind Teil eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Projektes, in dem unter anderem die Strömung im Nachlauf von Flügeln mit und ohne Klappen untersucht wird. Das Ziel dieser Untersuchung ist die Bestimmung von charakteristischen Merkmalen des Wirbelnachlaufs, um anschließend gezielte Maßnahmen zur Verringerung der Gefahren für nachfolgende Flugzeuge bei Start und Landung zu ergreifen und dadurch die Kapazitäten von Flughäfen zu erhöhen. Im Rahmen dieser Arbeit wird zuerst die Nachlaufstruktur für verschiedene Klappenstellungen durch Messungen der Geschwindigkeitsverteilungen an verschiedenen Positionen im Nahfeld hinter dem Flügel untersucht. Die gemessenen Daten werden bezüglich verschiedener Wirbelparameter ausgewertet, wie z.B. Kernradius, maximale Umfangsgeschwindigkeit, Zirkulations- und Turbulenzverteilung sowie maximales induziertes Rollmoment auf ein