2019 Fiscal Year Annual Research Report
先進流体計測が解き明かす後退翼における遷音速バフェットのメカニズム
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18H03814
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
河内 俊憲 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40415922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小池 俊輔 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (40547064)
石田 崇 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (70743988)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非定常空力 / 先進光学計測 / 高レイノルズ数流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度に，風洞試験で用いる後退翼模型の製作，およびこれを用いた風洞試験による模型の安全性確認と基本的な空力特性の取得を行った．またこれら風洞試験に加えて，２断面同時可視化装置の開発を開始した．
これら結果を踏まえ，本年度はまず研究のキーとなる計測システム，２断面同時断層シュリーレン可視化システムの確立を行った．2018年度の検討から，計測領域が広いと風洞設備と計測装置の干渉が不可避であることが分かった．他方で2018年度の実験から，計測領域を絞っても，衝撃波の横揺れを検出可能であることが分かった．これらを加味し，視野100 mm，奥行き（基準断面）±50 mm，被写界深度±10 mmを目標に，２断面同時可視化システムの設計・開発を行った．その結果，これら仕様を満たすシステムの確立に成功し，「風洞を用いない実験」においてその性能の確認が出来た．
これら可視化システムの確立に加え，既存の1断面のみを可視化できる断層シュリーレン装置を風洞実験に適用し，後退翼の各スパン位置におけるバフェット特性の取得を行った．試験条件は2018年度の試験を元に，マッハ0.72，迎角7°，およびこれの比較対象迎角4°を選定した．これら試験では，計測システムを翼スパン方向にスイープさせ，翼スパンの3/4の領域において，後退翼における衝撃波振動のデータベースを世界で初めて作ることに成功した．
またこれらの実験に加え，2020年度に行う非定常PSP計測や２断面同時断層シュリーレン計測を行うための治具の製作，また両計測の共存性をその設置方法や光源の干渉を含め検討を行い，両立可能であることを明らかにした．
また風洞実験に対応する数値計算を行い，風洞壁が流れ場に及ぼす影響を明らかにし，翼根のみならず，翼端でも衝撃波の横揺れが生じる可能性があることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実施計画のすべての項目が達成できた．しかしながら，エクストラサクセスとして挙げていた風洞試験における２断面同時可視化は，光学系の設置までは行ったものの画像を分離するスプリッターガラスの風洞起動・停止時における破損が懸念され行えなかった．そこでこれらを加味し，「おおむね順調に進展している」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は，2断面同時断層シュリーレン可視化システムの構築，および性能確認を行った．またこれらに加えて，実験において後退翼のバフェット特性の取得に成功し，数値計算により翼根のみならず翼端において衝撃波の横揺れが生じる可能性を明らか出来た．その反面，風洞試験回数の制限から2断面同時計測までは行うことが出来なかった．そこで2020年度は風洞実験回数を可能な限り増やし，非定常PSP計測，2断面同時断層シュリーレン計測，およびこれらの同時計測まで強力に推し進めたい．また成果の発表件数が現状少ないので，論文投稿や学会での発表も含め，研究成果の公表を積極的に行いたい．
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