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高速応答感圧塗料を用いた実機レイノルズ数における非定常圧力場の解明

Research Project

Project/Area Number 16J02503
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

杉岡 洋介  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords感圧塗料 / 遷音速バフェット / 飛行試験 / 風洞試験 / 非定常計測 / 実機レイノルズ数 / 航空宇宙流体力学 / 非定常現象 / 機能性分子センサー
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,実飛行状態における非定常圧力場の解明を目指し,実機レイノルズ数環境下での非定常圧力場の定量計測を実現する感圧塗料(PSP)技術の開発およびその技術実証を行った.本目的の実現に向け平成30年度には,「高速応答PSPの改良」,「非定常PSPを用いた旅客機上の遷音速バフェット現象の解明」,および「寿命イメージング法の改良と実機飛行試験における実証」,を行った.
第1に,ポリマー/セラミック(PC)PSPの性能を向上するため,バインダへの粒子添加方法を改良し,その特性を評価した.その結果,高周波数応答性と低表面粗さの両立を目指すには,従来手法よりも提案手法の方が望ましいことが確認された.
第2に,低表面粗さ高速応答PSPを回流式の遷音速風洞における旅客機模型の風洞試験に適用し,遷音速バフェットの現象解明を試みた.左右翼の下地材の違いによる塗膜温度の差異を解決するため,PCバインダに感温色素を吸着させた塗料を新たに開発した.マッハ数 0.85,レイノルズ数2.3×10^6の気流中において,旅客機模型主翼上の非定常圧力および温度を同時に計測した.温度データを用いてPSPの温度依存性の補正を行うことで,圧力係数のRMS誤差が0.05と高精度な圧力計測を行えることを確認した.また非定常圧力データを用いて,従来手法との対比によるバフェット現象の発生と流体現象の関係を明らかにした.
第3に,計測対象の変形による誤差を低減する技術として「寿命イメージング法」の改良および実証を行った.昨年度までの知見を基に,2ゲート法の画像取得タイミングを系統的に選定する方法を提案した.さらに,改良を加えた寿命イメージング法を実機飛行試験に応用し,遷音速で飛行する航空機の主翼上衝撃波位置の可視化に成功した.さらに,翼面上の温度を推定することにより,飛行中の圧力定量計測の可能性を示した.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Experimental Analysis of Transonic Buffet on 3D Swept Wing Using Fast-Response Pressure-Sensitive Paint2018

    • Author(s)
      Yosuke Sugioka, Shunsuke Koike, Kazuyuki Nakakita, Daiju Numata, Taku Nonomura, Keisuke Asai
    • Journal Title

      Experiments in Fluids

      Volume: 59(6) Issue: 6 Pages: 108-108

    • DOI

      10.1007/s00348-018-2565-5

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of the Characteristics and Coating Film Structure of Polymer/Ceramic Pressure-Sensitive Paint2018

    • Author(s)
      Sugioka Yosuke、Arakida Kazuto、Kasai Miku、Nonomura Taku、Asai Keisuke、Egami Yasuhiro、Nakakita Kazuyuki
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 18 Issue: 11 Pages: 4041-4041

    • DOI

      10.3390/s18114041

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polymer/Ceramic Pressure-Sensitive Paint with Reduced Roughness for Unsteady Measurement in Transonic Flow2018

    • Author(s)
      Yosuke Sugioka, Daiju Numata, Keisuke Asai, Shunsuke Koike, Kazuyuki Nakakita, and Tsutomu Nakajima
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 2145-2156

    • DOI

      10.2514/1.j056304

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 非定常 PSP/TSP 計測技術2018

    • Author(s)
      中北和之,杉岡洋介,永井大樹
    • Journal Title

      可視化情報学会誌

      Volume: Vol. 38, No. 148 Pages: 3-9

    • NAID

      130007638030

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] 航空宇宙分野における PSP/TSP の応用例と現状2018

    • Author(s)
      永井大樹,満尾和徳,中北和之,杉岡洋介,小澤啓伺,依田大輔
    • Journal Title

      可視化情報学会誌

      Volume: Vol. 38, No. 148 Pages: 17-24

    • NAID

      130007637982

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterization of Frequency Response of Pressure-Sensitive Paints2017

    • Author(s)
      Tamao Sugimoto, Yosuke Sugioka, Daiju Numata, Hiroki Nagai, Keisuke Asai
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 55 Issue: 4 Pages: 1460-1464

    • DOI

      10.2514/1.j054985

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 遷音速風洞試験に適用するためのスプレー塗装型非定常PSPの特性評価2016

    • Author(s)
      杉岡洋介,沼田大樹,浅井圭介,小池俊輔,中北和之,古賀星吾
    • Journal Title

      可視化情報学会論文集

      Volume: Vol.36, No.11 Pages: 46-54

    • NAID

      130005172079

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジェット機主翼上の圧力分布の感圧塗料寿命法による計測2019

    • Author(s)
      杉岡洋介,佐藤仁美,中北和之,中島努,野々村拓,浅井圭介
    • Organizer
      第14回学際領域における分子イメージングフォーラム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] In-flight visualization of shock wave on a jet aircraft wing using lifetime-based pressure-sensitive paint technique2019

    • Author(s)
      Yosuke Sugioka, Hitomi Sato, Kazuyuki Nakakita, Tsutomu Nakajima, Taku Nonomura, Keisuke Asai
    • Organizer
      AIAA Scitech Forum 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粒子/色素吸着型ポリマーセラミック感圧塗料の特性評価2018

    • Author(s)
      杉岡洋介,荒木田一登,笠井美玖,野々村拓,浅井圭介,江上泰広,中北和之
    • Organizer
      第46回可視化情報シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 実験用ジェット機上の衝撃波位置の感圧塗料による可視化2018

    • Author(s)
      杉岡洋介,佐藤仁美,中北和之,中島努,野々村拓,浅井圭介
    • Organizer
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] First Results of Lifetime-Based Unsteady PSP Measurement on a Pitching Airfoil in Transonic Flow2018

    • Author(s)
      Yosuke Sugioka, Kazuyuki Nakakita, Kenichi Saitoh, Taku Nonomura, and Keisuke Asai
    • Organizer
      AIAA Scitech 2018
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of Accuracy and Applicable Limit of Pressure-Sensitive Paint for Unsteady Phenomena at Various Frequencies in Low Speed Flow2017

    • Author(s)
      Kodai Hiura, Yosuke Sugioka, Akitoshi Matsui, Kiyoshi Morita, Taku Nonomura, and Keisuke Asai
    • Organizer
      2017 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 寿命法による遷音速強制振動翼の感圧塗料計測2017

    • Author(s)
      杉岡洋介,中北和之,齋藤健一,野々村拓,浅井圭介
    • Organizer
      第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] PC-PSPの発光寿命一様性に色素濃度が及ぼす影響の評価2017

    • Author(s)
      杉岡洋介,佐藤仁美,中北和之,野々村拓,浅井圭介
    • Organizer
      第13回学際領域における分子イメージングフォーラム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] イリジウム錯体を用いた吸着型感圧コーティングの基礎特性評価2017

    • Author(s)
      菅原康司,杉岡洋介,野口暁人,野々村拓,浅井圭介,沼田大樹
    • Organizer
      第45回可視化情報シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-Intrusive Unsteady PSP Technique for Investigation of Transonic Buffeting2016

    • Author(s)
      Yosuke Sugioka, Daiju Numata, Keisuke Asai, Kazuyuki Nakakita, Shunsuke Koike, Tsutomu Nakajima
    • Organizer
      30th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences
    • Place of Presentation
      Daejeon, Korea
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速応答感圧塗料を用いた三次元翼上遷音速バフェットの実験的解析2016

    • Author(s)
      杉岡洋介,沼田大樹,浅井圭介,中北和之,小池俊輔,中島努
    • Organizer
      第48回流体力学講演会
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座
    • Year and Date
      2016-07-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷音速流れ場における非定常圧力計測のための感圧塗料技術の現状2016

    • Author(s)
      杉岡洋介,沼田大樹,浅井圭介,中北和之,小池俊輔,中島努
    • Organizer
      Second Aerodynamics Prediction Challenge
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動翼の瞬時圧力分布計測への適用に向けたPC-PSPの発光寿命特性評価2016

    • Author(s)
      杉岡洋介,中北和之,野々村拓,浅井圭介
    • Organizer
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • Place of Presentation
      JAXA調布航空宇宙センター
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      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学機械系 インフォメーション

    • URL

      http://www.mech.tohoku.ac.jp/news/detail.php?cid=1&pid=846

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      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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