2021 Fiscal Year Research-status Report
塗料法での励起光マッピングによる表面圧力・温度・変形が同時計測可能な風洞試験手法
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20K14959
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
田口 正人 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 講師 (70806794)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 感圧塗料法 / 感温塗料法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空機等の空力特性を調べる手段として風洞試験がある．本研究は風洞試験で使用するための新しい計測技術の開発を目的としている．具体的には，航空機等の空力特性を明らかにするうえで重要な，実験模型の表面圧力，表面温度，（風圧による）変形の３つの量を同時に計測できる手法である．本手法は，感圧（温）塗料法という塗料型の圧力及び温度のセンサ技術と画像相関法という物体形状の検出技術の２つの既存技術を組み合わせたものである．
初年度（昨年度）に，本手法の最初の段階として表面圧力と表面温度を同時に計測可能な塗料の開発を行った．当初の計画では2年目の今年度に，その開発した塗料が実際の風洞試験で使用可能か確認する実験を実施する予定であったが，当初計画から実施内容を変更した．具体的には，昨年度に開発した塗料の改良を引き続き進めることにした．昨年度に開発した塗料は，2種類の感圧（温）色素を含有しており，化学的不安定性が懸念された．当初は，その不安定性を事後処理により補正しながら使用する予定であったが，塗料開発を進める中で，感圧色素が１つのみでも本研究で要求される性能を満たす塗料が開発できる可能性が見出せたためである．
結果として，1つのみの感圧色素を含有した塗料で表面圧力・表面温度が同時に計測可能な性能が得られた．これにより化学的な不安定性の懸念は排除できた．ただし，初年度に開発した塗料よりは性能（圧力・温度感度）が劣るため，風洞試験への適用可能性については，引き続き初年度に開発した塗料も含めて検討を行う必要がある．
また，研究題目に記載のある励起光マッピング（異なる波長の励起光源を空間的な分布をもって照射する手法）について検証を行い，市販のプロジェクタ光源で目標の機能を達成できることを確認した．
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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
本研究は４段階に分けられる．すなわち，（１）光源切り替えにより変調可能な塗料の開発，（２）開発した塗料の風洞試験による実証試験（模型変形を除く），（３）模型変形する場合のデータ処理手法の確立，（４）最終的な計測手法の風洞試験による実証（模型変形含む），である．
計画を変更したため，当初予定していた第（２）段階の風洞試験を実施するには至らなかった．一方で，当初想定していなかった組成・性能の塗料を開発することができた．また，第（２）段階の風洞試験へ向けて，実験模型や計測装置類の準備も完了している．さらに，当初計画に沿って励起光のマッピング手法についても検討を行い風洞試験に適用可能である見込みを立てた．
以上より，「おおむね順調に進展している」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の前半で，初年度及び今年度に開発した２つの塗料が実際の風洞試験に適用可能か（具体的には，意図する試験条件で圧力と温度を同時に計測できるか）確認する作業を行う．その後，模型変形を含めた状態での風洞実験を実施する．変形を考慮した場合の試験については，まず，データ解析のアルゴリズムの構築と実験模型の準備を並行して進め，両者の準備が整い次第，風洞実験を実施する予定である．現時点では，研究期間中に当初目標が達成可能である見込みである．
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| Causes of Carryover |
当初予定していた学会参加のための旅費を執行しなかったため，次年度使用額が生じた．この経費は最終年での旅費等に充てる予定である．
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