2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Molecular-Imaging Technique for Investigating Pressure-Field on the Surface of the Supersonic Projectiles
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16H04583
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
沼田 大樹 東海大学, 工学部, 講師 (20551534)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 特任准教授 (80536748)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 感圧塗料 / バリスティックレンジ / 衝撃波 / 超音速現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、感圧塗料(PSP)技術を用いて超音速で飛翔する物体上の非定常圧力場計測を実現するという、未踏の技術課題の達成を目指すものである。また、本技術を用いることで、自由飛行状態にある超音速飛翔体の空力特性を定量的に計測可能とするための技術基盤の確立を目指す。これら目標の達成を目指し、本研究は超音速飛翔体や超音速伝播する圧力波を定量的に可視化計測可能な超高速応答型複合感圧塗料の開発、及び同一物体から放出された蛍光を異なる二つの波長に分けて同一素子内に別々の像として結像することが可能な二分岐光学系の開発を行う。それらの開発成果を用いて超音速飛翔体上の非定常圧力分布の定量計測を行い本技術の有用性を実証し、最終的には従来までのバリスティックレンジ実験に対し、影写真法等の定性的な光学可視化手法に代わる新たな定量時系列計測手法としての本技術の提案を行う。
本年度は、まずバリスティックレンジにおける計測試験に用いる二分岐光学系を含む光学系の最適化を図った。特に、光学系における光量ロスの問題点を解消するため、計測対象からカメラまでの撮像系、そして励起光源を中心とした励起系の最適化を図った。その結果、光学系の段階で大幅な検出光量の増加を可能とする組み合わせを特定することができた。これにより計測時の発光強度不足による問題点を低減することに成功した。
圧力場の計測に用いる感圧塗料については、昨年度の段階で二分岐光学系を用いた短時間計測(露光時間：数マイクロ秒)の場合においてもその蛍光を検出可能な超高速応答型複
合感圧塗料の開発を更に進めた。発光強度及び色素間の発光強度バランスを両立する方法をサンプル試験で検証することが出来た。
実証試験の観点からは、上述した計測系および感圧塗料を用いることで、飛翔する物体上の蛍光検出を短時間露光下において成功させ、飛翔体上の流体現象の可視化に成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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