加速中の航空宇宙機の空力弾性特性 の推定の研究

• 研究課題/領域番号: 60460075
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松崎 雄嗣 名大, 工学部, 教授 (70175602)
• 研究分担者: 安藤 泰勝 航空宇宙技術研究所, 機体第1部, 主任研究官
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円); 1986年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1985年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
• キーワード: 空力弾性 / フラッタ / 安定余裕度 / 時系列解析 / 風洞試験

研究概要

航空宇宙機が一定の危険速度を越えて飛行すると、フラッタと呼ばれる空力弾性現象によって瞬時に翼の致命的な破壊が生ずる。従来の風洞試験などでは、この危険速度を低い速度範囲でのデータから推定するため、一定の風速において翼の振動の減衰係数を計測し、いくつかの風速においてその値を求め、その値を外挿して危険速度を求めた。従って従来の方法では何回もの異なる風速での試験が必要であり、減衰係数はバラツキが大きく、計測は難しいため、危険速度を精度良く求めることは難しい。
本研究では気流の乱れによって励振される翼の応答を時系列解析することにより、危険速度への安定余裕度を評価し、余裕度の変化から危険速度を推定する方法を提案した。
2次元フラッタ翼モデルの解析を行ない、安定余裕度を用いる方法は従来の減衰係数による方法より一層低い速度から危険速度の推定が可能であることを明らかにした。更に減衰係数に比較すると安定余裕度の値はバラツキが小さいことを示した。また速度を増加させて危険速度に近づくに従い、バラツキが急速に減少することを数値解析的に明らかにすることができた。この結果は同時に進めてきた航空宇宙技術研究所における超音速風洞試験及び低速風洞試験のデータに適用して、実験的に明らかになった本手法の有効性を解析的観点から確認するものである。
また風速を一定の割合で増加させて得られた応答データに本手法を適用する「非定常な試験方法」を提案し、実際に風洞試験に用い、少ない風洞試験回数で効率的且つ有効な推定のできることを明らかにした。