2021 Fiscal Year Annual Research Report
Transient Airflow Structure and Aerodynamic Mechanism Caused by Attitude Motion of a Supersonic Aircraft Configuration with a Cranked-Arrow Main Wing
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19K04833
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
溝端 一秀 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00271875)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | クランクトアロー翼 / 煙流線 / 風洞試験 / CFD解析 / ロールダンピング / ヨーダンピング / アドバースヨー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
クランクトアロー主翼を有する超音速機形状について、動的空力（姿勢変化角速度による空力特性）のメカニズム解明を目指して、機体模型に姿勢変化を与えつつ通風する「動的風洞試験」における煙流線法およびPIV法による流れの可視化、および非定常CFD解析によって、機体周りの流れ構造を調べた。所要の高速度ビデオカメラのレンタル期間の制約、および新型コロナ感染症対策としての実験活動制限のため、煙流線法を優先実施した。
１．煙流線法による流れ構造の解明： 2019年度には、ロール運動する機体模型の周囲流れについて、煙流線による可視化のノウハウを掴んだ。2020年度には、ロールまたはヨー運動する機体模型の周囲流れについて、高精細な煙流線映像を取得した。2021年度には、ヨー運動に的を絞り、主翼および垂直尾翼近傍の流線の挙動を捉えた。CFD解析結果と比較検証することによって、ヨー角速度に起因する動的空力の発生メカニズムを推定した。
２．非定常CFD解析による流れ構造の解明： 同等の条件で機体模型周りの流れをCFD解析によって解いた。2019年度には、ロール運動に的を絞って、流線、表面圧力分布、および空力微係数への機体各部位の寄与率を推算した。2020年度には、ヨー運動に的を絞って同様の事項を推算した。2021年度には、ヨー運動について追加解析を進め、解析結果の可視化画像を生成して風洞試験結果との比較に供した。
３．２次元PIV法による流れ構造の解明： 所要の高速度ビデオカメラ、高出力レーザー装置、および解析ソフトウエアを揃えたことから、今後PIV計測を本格的に実施する予定である。
４．総合的解析： 以上を総合して、ロール運動によるロールダンピング発生、ノーズ長によるロールダンピング劣化、ヨー運動によるローリングモーメント発生、およびノーズ長によるヨーダンピングの違いのメカニズムを、流線密度および機体表面圧力分布の観点から推定できた。
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[Presentation] Flowfield Visualization and Mechanism of Dynamic Derivatives of a Small-scale Supersonic Flight Experiment Vehicle Being Developed at Muroran Institute of Technology2022
Author(s)
Shuuta Haraguchi, Shun Sasaki, Atsuya Honda, Akihiro Nishida, Ryuto Kawanabe, Haruka Nikado, Kazuhide Mizobata
Organizer
33rd International Symposium on Space Technology and Science, online, February 26th-March 2nd, 2022, paper No. 2022-g-03
Int'l Joint Research
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