ロケットフェアリングの革新的音響低減手法の研究

• 研究課題/領域番号: 17656278
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 峯杉 賢治 (2006) 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 助教授 (90239327); 槙原 幹十朗 (2005) 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙構造・材料工学研究系, 宇宙航空プロジェクト研究員 (60392817)
• 研究分担者: 小野田 淳次郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 教授 (20013740) ; 峯杉 賢治 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙構造・材料工学研究系, 助教授 (90239327)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: 音響低減 / フェアリング / 先端機能デバイス

研究概要

昨年度から引き続き、ロケットフェアリングの一部を模擬した板構造物と圧電素子から成る実験装置を用いて音響透過低減実験を行った。提案するエネルギ回生型音響低減手法を適用することより透過音響レベルが10dBも低減することが確認した。そこで、我々の提唱する革新的な音響低減手法が現実可能である事が実証した。
音響低減効果を高めるために電気回路の改良を図った。これまで我々が提唱してきた電気回路では、圧電素子にかかる電圧値が急激に変化するために、高周波音響の励起が見られた。そこで、電圧値を急激に変化させることない制御回路を考案した。キャパシタ内に一時的に回生エネルギを保管させ、少しずつ圧電素子に戻す制御回路である。本アイデアを取り入れた音響透過実験を模擬した数値計算により、意図通りに高周波音響の励起が緩和される事が示した。高周波音響励起を緩和する機構を有する電気回路を自作し、実験装置に取り付けた。その結果、改良の余地はあるものの、想定する動作をする電気回路の実装が確認した。
更に、実験だけでは用意に得られないパラメトリックスタディを目的として、振動解析と音場解析を結合した数値計算プログラムを自作し、音響低減の効果を定量的に評価した。そのプログラムを用いて、構造物に貼る圧電素子の貼り付け位置を変数とした透過音響低減制御効果の定量的な最適化を図った。更に、ロケットフェアリングのみならず、航空機キャビンにおける騒音低減に適用する事を念頭に、人間の音響感覚フィルタ(A特性)を通した音圧レベルに基づく音響低減手法の評価も行った。我々が提唱する革新的音響低減手法を他の低減手法と比較しながら総合的に評価した。