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超音速飛翔体上の非定常圧力変動を捉える革新的分子イメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04583
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東海大学

研究代表者

沼田 大樹  東海大学, 工学部, 講師 (20551534)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード感圧塗料 / バリスティックレンジ / 超音速流れ / 流体計測 / 分子イメージング / 飛翔体 / 衝撃波 / 超音速現象 / 航空宇宙工学
研究成果の概要

本研究では、超音速で飛翔する物体上の圧力場計測を実現する新技術として、超高速応答型複合感圧塗料の開発、並びに二分岐光学系の開発を行った。また、開発した超高速応答型複合感圧塗料を飛翔物体へ適用し、その発光を二分岐光学系を取り付けた高速度カメラで撮影するための光学系設計にも取り組み、バリスティックレンジ試験にてその実証を試みた。
試験では、圧力計測に必要となる飛行体からの2波長の光を高速度カメラで同時取得することに成功した。また、それら2波長の光を用いることで、飛翔体圧力場を鮮明に再現することに成功した。これにより、超音速自由飛翔体上の可視化計測手法として、本研究の手法が有効であることが実証できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、超音速で飛翔する物体上の圧力場計測について、その基礎計測技術を確立することが出来た。また、開発した技術を援用することにより、超音速以下における飛翔物体上の圧力場計測手法も確立することが出来た。これにより、従来までの空力試験では得るのが困難、もしくは不可能であった類の空力データが取得可能となった。これにより、従来までの航空機や飛行ドローン等の性能向上に資する空力データ取得が可能となり、かつ新たな概念に基づく空力デバイス等の開発の可能性を拡げることに成功した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 遷音速風洞試験のための非定常 2 色発光 PSP の開発2019

    • 著者名/発表者名
      若山綾那、沼田大樹
    • 学会等名
      平成30年度 衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非定常感圧塗料による超音速現象の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      沼田 大樹
    • 学会等名
      平成30年度 衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高速流れの可視化を想定した陽極酸化チタン型感圧塗料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      川添颯一郎、沼田大樹
    • 学会等名
      平成30年度 衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バリスティックレンジを用いた飛翔体衝撃波によって形成される非定常圧力場の可視化計測2019

    • 著者名/発表者名
      作田瞬、和田光司、沼田大樹
    • 学会等名
      平成30年度 宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 改良型超高速応答型感圧塗料を用いた二色 PSP 計測2018

    • 著者名/発表者名
      沼田 大樹
    • 学会等名
      日本機械学会 第96期 流体工学部門 講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Imaging Technology for Surface Pressure Measurement on Projectiles2018

    • 著者名/発表者名
      Daiju Numata, Kiyonobu Ohtani
    • 学会等名
      Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of PSP Characteristics under High-Pressure Environment2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Taniguchi, Daiju Numata
    • 学会等名
      Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 衝撃波背後の熱気流を用いた空力実験法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      沼田 大樹
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Surface Pressure Measurement on Supersonic Free-Flight Projectiles Using Unsteady PSP Techniques2018

    • 著者名/発表者名
      Daiju Numata, Kiyonobu Ohtani
    • 学会等名
      AIAA Aviation Forum 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音速飛翔体上の圧力場計測に適用可能な非定常 PSP の開発2018

    • 著者名/発表者名
      沼田大樹
    • 学会等名
      平成29年度 航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分子イメージング技術を用いた自由飛翔体上の圧力・温度分布計測2018

    • 著者名/発表者名
      沼田大樹、大谷清伸、浅井圭介
    • 学会等名
      平成29年度 衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of Molecular Imaging Technology for Investigation of Projectile Aerodynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Daiju Numata, Kiyonobu Ohtani
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音速飛翔体上の非定常圧力場計測を目指した分子イメージング技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      沼田大樹、大谷清伸、浅井圭介
    • 学会等名
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 色素吸着型感圧コーティングの基礎特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      菅原康司、野々村拓、浅井圭介、沼田大樹
    • 学会等名
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 発表場所
      JAXA調布航空宇宙センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超高速応答型感圧塗料を用いた非定常衝撃波現象の解明2016

    • 著者名/発表者名
      沼田大樹
    • 学会等名
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 発表場所
      JAXA調布航空宇宙センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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