2015 Fiscal Year Research-status Report
クランクトアロー主翼を有する超音速機の動的空力特性の解明
| Project/Area Number |
15K06596
|
|---|
| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
溝端 一秀 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00271875)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 空気力学 / 超音速機 / クランクトアロー翼 / 動的空力特性 / ロールダンピング / アドバースヨー / 方向安定 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究者は、フライングテストベッドとしてマッハ２程度までの速度で飛行できる小型飛行実験機を提案しており、亜音速飛行性能と超音速飛行性能を両立させる空力形状として、クランクトアロー主翼平面形状とダイヤモンド翼型を組み合わせて用いることを提案している。これまで静的風試や予備的飛行試験を実施し、その成果を踏まえて本研究では、動的風試、非定常CFD解析、および縮小機体による反復的飛行試験によって、クランクトアロー主翼を有する超音速機形状の動的空力特性、すなわちピッチング、ローリング、およびヨーイングの姿勢変化レート（角速度）と各種空力係数の関係を、定量的に明らかにすることを目指す。その成果は６自由度飛行性能予測や自律的誘導制御則構築に資すると期待される。平成27年度には以下の事項を実施した。
１．風試模型にローリング、ピッチング、およびヨーイングレートを与える機構を設計・製作し、これら姿勢変化レートによる空力特性を風洞試験によって計測した。風試模型としては、これまで本研究者が製作済みのもの（翼幅28cm）を用いた。風洞としては、大阪府立大学・航空宇宙工学専攻の回流式風洞（測定部直径1000mm）を用いた。
２．機体がローリングレートを持つ非定常条件で、CFD解析によって周囲の空気流を解き、機体にはたらく空気力および空力モーメントを推算した。
３．繰り返し安全に飛行試験を実施するために、製作・整備および取り回しの比較的容易な縮小機体（翼幅80cm、全備質量3.5kg程度）を設計・試作した。
４．風洞試験およびCFD解析の結果を比較検討したところ、二者で概ね一致する空力係数とそうでない空力係数がある事が分かった。また、姿勢変化レートや迎角による動的空力係数の変化の傾向が明らかになった。これらの成果を、国際学会１件、国内学会４件にて発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、実施項目毎に以下のように進捗のプラスマイナスがあるものの、総じておおむね順調に進展している。
１．当年度実施事項としていたローリング機構の製作に加えて、次年度実施事項であるピッチング・ヨーイング機構の設計・製作を先取りで実施し、ローリング、ピッチング、ヨーイングのすべてについて先取りで風洞試験を実施した。
２．当年度実施事項としていたローリングレートを伴うCFD解析を実施するとともに、次年度実施事項であるピッチング・ヨーイングを伴うCFD解析の準備を進めた。
３．飛行試験用の縮小機体の設計・製作については、機体の主要部分を試作したが、推進機器及び降着装置の搭載方法に試行錯誤的検討を要するため、これを実施中である。
４．これらの成果を、国際学会１件、国内学会４件にて発表した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
概ね当初計画通りに、以下の事項に取り組む。
１．これまでの動的風洞試験を通して、姿勢変化レートを与える機構の調整不足、計測データから副次的成分（重力、遠心力、等の影響）を除去する手法の調整不足、等が見いだされた。これらの調整改良によって、風洞試験によって精度良く姿勢変化レートによる空力特性を計測する。さらに、機体周囲の空気流の可視化によって流れ場構造の把握を試みる。
２．機体がピッチングおよびヨーイングレートを持つ非定常条件でCFD解析を実施し、動的空力特性を推算する。
３．縮小機体の製作・整備を進め、飛行試験を実施する。飛行試験においては墜落等のトラブルによって機体を破損・喪失する可能性が大きいため、縮小機体および機上航法機器は複数台準備する。
４．以上の３通りの取り組みによって得られた空力特性データを総合的に解析して、ローリング、ピッチング、およびヨーイング運動による空力特性を解明する。
|
| Causes of Carryover |
3858円という少額が残ったため、残額合わせのために無理に使用するよりは、次年度交付額と合算して研究目的に合致した支出に充てることが適切と考えた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度交付額と合算して研究目的に合致した支出に充てることとする。
|
