Detailed Evaluation and Flow Structure Optimization for Applicable Knowledge Acquisition of Low-Speed/ High- Angle-of-Attack Aerodynamics of a Forward Swept Wing

Research Project

Project/Area Number	21K04480
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	金崎雅博東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (10392838)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松野隆鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	前進翼 / 低速高迎角特性 / 高揚力装置 / 超音速旅客機 / 低速高迎角 / 超音速前進翼 / 体積力モデリング / 流れ構造の最適設計
Outline of Research at the Start	本研究では，超音速旅客機を念頭に，高速巡行時に有意な性能を獲得することが期待できる前進翼を対象とし，離着陸に必要な低速高迎角特性とその改善について研究を行う．高速機の主翼は後退させることで，高速時の抵抗低減が達成されるが，前進させても同じ効果が得られることが分かっている．その一方で，前進翼と後退翼では低速時には空力特性が異なる．本研究では前進翼の低速飛行時の理想的な流れ構造の獲得を目指す．
Outline of Annual Research Achievements	2022年度における実施では，超音速旅客機に用いることを視野に入れた前進翼の低速・高迎角での流れ場構造と空力との関係性の調査を中心に実施した．実用的知識として体系化し，流れ構造そのものの最適化に繋げることを目標とする．実施においては，非定常性を含めた高詳細なDetached Eddy Simulation (DES)と風洞試験に基づいて，予備研究において予測されたスパン方向に軸を持つ後縁渦の存在し得るを明らかにした．計算と実験の定性的傾向はおよそ同一であり，後退翼とは異なる渦構造に対する高揚力装置検討が必要であることが分かった．このことは，申請時の仮説を裏付けるものである．ただし，後退翼であっても，前縁後退・前進角とテーパー比の組み合わせによっては，後縁後退角・前進角が変化し，後縁からの渦構造を支配すると思われる後縁後退角・前進角と，既存の前進翼でも見られる前縁からの渦構造が同時に見られ・干渉し，ケースも見出した．特に，この二つの渦構造により，後退翼の後縁において一部が横渦，一部が縦渦として観察されている点は本研究の目的としたこと以外の発見であり，興味深い．理想的な高揚力流れを今後求めていく予定であるが，その流れを実現する高揚力デバイス急けきのために，メタヒューリスティックスに基づく設計法の開発も並行して行っている．国内会議1件などの公表を行い，今年度以降において，国際会議などでの発表も行う．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 数値計算，実験ともに，目標としていた程度の実施はできた．ただし，計算においては空間離散化の程度などの調査を実施する必要があり，実験においては翼根と壁面境界層との干渉の影響を切り分ける必要があり，引き続き検証を行うことで定量性においても信頼性の向上に努める．
Strategy for Future Research Activity	計算においては空間離散化の影響を調査し，また今回の検討により対象とする平面形も追加する．実験においては共同研究者とも打ち合わせを行い，高揚力装置装用の試験なども含めた年度計画を検討する．