仮想飛行試験の実現に向けた次世代動的風洞実験の基盤構築

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22246103
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 浅井 圭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40358669)
• 研究分担者: 永井 大樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70360724) ; 沼田 大樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20551534) ; 姜 欣 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30451537)
• 連携研究者: 近野 敦 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90250688) ; 中北 和之 (独)宇宙航空研究開発機構, 研究開発本 部, 主任研究員 (50358595)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 航空宇宙流体力学 / 動的風洞実験 / 非定常空気力学 / 飛行力学 / 流れの可視化

研究概要

本研究は,航空機の非線形領域における動安定性を調べる実験技術として,ハイブリッド・アプローチによる次世代動的風洞試験法を開発することを目的としている.従来のシリアルロボットに加えて,新規にHEXA型パラレルロボットとその制御系を開発し,それらを用いて縦運動と横運動が連成する2自由度の加振実験を実施した.これと並行して,非定常感圧塗料や蛍光ミニタフトなどの先進的な光学計測手法を開発し,非定常運動するデルタ翼面上の前縁剥離渦の崩壊や空気力への周波数の影響を実験で明らかにした.これら一連の実験により,非線形飛行力学の研究を行うための基盤技術を構築することができた.

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of pressure dynamics in an axisymmetric separating/reattaching flow using fast responding pressure-sensitive paint (2012)
  • 著者名/発表者名: Bitter, M., Hara,T., Hain, R., Yorita, D., Asai, K., Kahler, C.J
  • 雑誌名: Experiments in Fluids 巻: Vol.53 ページ: 1737-1749
  • DOI: DOI:10.1007/s00348-012-1380-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Pressure and Flow Field Behind an Oscillating Fence Submerged in a Turbulent Boundary Layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Singh, M., Naughton, J. W., Yamashita,T., Nagai, H, Asai, K.
  • 雑誌名: Experiments in Fluids 巻: Vol. 50 ページ: 701-714
  • 査読あり
• [学会発表] 風洞内における仮想飛行の実現に向けたハイブリッドシミュレーションの検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中田伸大,姜欣,安孫子聡子,菅井文仁,伊藤崇文,高橋一平,辻田哲平,内山勝,沼田大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集
  • 発表場所: 福岡,日本
  • 年月日: 20121218-20
• [学会発表] 多自由度ロボットマニピュレータを用いた動的風洞実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅井圭介,沼田大樹,姜欣,安孫子聡子
  • 学会等名: 第50回飛行機シンポジウム
  • 発表場所: 新潟,日本
  • 年月日: 20121105-20121107
• [学会発表] Dynamic Wind-Tunnel Testing of a Delta Wing Using aMulti-Degree-of- Freedom Robotic Manipulator (2012)
  • 著者名/発表者名: Hara, T., Numata, D., Asai, K., Ito, T., Jiang, X
  • 学会等名: 5th Symposium on Integrating CFD and Experiments in Aerodynamics (Integration 2012)
  • 発表場所: 東京,日本
  • 年月日: 20121003-1005
• [学会発表] Multi-Degree-of-Freedom Dynamic Wind- Tunnel Testing of a Delta Wing (2012)
  • 著者名/発表者名: Asai, K., Konno, A., Jiang, X., Numata, D., Abe, H., Nakata, N., Hara, T.
  • 学会等名: The 28th Congress of the International Council of theAeronautical Sciences
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120923-0928
• [学会発表] Deflection and Orientation Measurement of Moving Delta Wing Using Photogrammetry (2012)
  • 著者名/発表者名: K. S. N. Abhinav Kumar, Tatsuya Hara, Takahiro Ito, Daiju Numata and Keisuke Asai
  • 学会等名: 9th International Conference of Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙 台,日本
  • 年月日: 20120919-0921
• [学会発表] Application of Unsteady PSP Measurement in Dynamic Wind- Tunnel Testing (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Hara, Daisuke Yorita, Daiju Numata, Hiroki Nagai, Keisuke Asai
  • 学会等名: 3rd Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 発表場所: 東京,日本
  • 年月日: 20120903-0905
• [学会発表] Characterization of Frequency Response of Pressure-Sensitive Paints (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kitashima, Tamao Sugimoto, Daiju Numata, Hiroki Nagai, Keisuke Asai
  • 学会等名: 3rd Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 発表場所: 東京,日本
  • 年月日: 20120903-0905
• [学会発表] Image Processing for Fluorescence Minituft Flow Visualization in DynamicWind-Tunnel Testing (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Nakajima, Daiju Numata, Keisuke Asai
  • 学会等名: 12th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 20120519-20120523
• [学会発表] Characterization of Frequency Response of Pressure-Sensitive Paints (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, T., Kitashima, S., Numata, D., Nagai, H., Asai, K.
  • 学会等名: 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting
  • 発表場所: ナッシュビル,米国
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] ロボットを利用したデルタ翼の2自由度動的風洞試験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部弘之,中田伸大,高山大祐,沼田大樹,姜欣,近野敦,浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会北部支部2012年講演会ならびに第13回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 室蘭
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 新世代の動的風洞実験の展望と課題 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会平成23年度航空宇宙空力班シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-01-28
• [学会発表] 信号・画像処理を用いた非定常感圧塗料技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 依田大輔,沼田大樹,永井大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会平成23年度航空宇宙空力班シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] Unsteady PSP Measurement inLow-Speed Flow - Overview of RecentAdvancement at Tohoku University (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Asai , Daisuke Yorita
  • 学会等名: 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting
  • 発表場所: Orlando, Florida, U.S.A
  • 年月日: 20110104-06
• [学会発表] 風洞内における航空機ハイブリッドモーションシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 中田伸大,阿部弘之,伊藤崇文,近野敦,姜欣,安孫子聡子,内山勝,沼田大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-12-25
• [学会発表] Reconstruction of Model Movement in Dynamic Wind Tunnel Testing (2011)
  • 著者名/発表者名: K. S. N. Abhinav Kumar, Tatsuya Hara, Daiju Numata and Keisuke Asai
  • 学会等名: 8th International Conference on Fluid Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 非定常感圧塗料計測の動的風洞試験への適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原達矢,沼田大樹,永井大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第7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: 東京
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] Dynamic Wind-tunnel Testing of a Rolling Delta-wing using a Robotic Manipulator (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Abe, Nobuhiro Nakata, Daiju Numata, Xin Jiang, Atsushi Konno and Keisuke Asai
  • 学会等名: 8th International Conference on Fluid Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] 感圧塗料を用いた非定常空気力計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 依田大輔,山崎真一,沼田大樹,永井大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第39回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] ロボットを利用したデルタ翼ロール運動の動的風洞試験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部弘之,中田伸大,沼田大樹,姜欣,近野敦,浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第43回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2011
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] Imaging Measurement of Skin Friction Fieldaround Bluff Body Using Luminescent Oil Film Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kakuta, A. Koyama, D. Yorita, D. Numata, H. Nagai, K. Asai, S. A. Woodiga and T. Liu
  • 学会等名: The 14th Int'l Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 20100621-24
• [学会発表] Aerodynamic Applications of Molecular Imaging and Sensing Pressure and Temperature Sensitive Paint (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Asai
  • 学会等名: International PSP/TSP Workshop 2010
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100523-25
• [学会発表] Unsteady Pressure Distribution Measurement on a Square Cylinder usingPressure-Sensitive Paint (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yorita, Daiju Numata, Hiroki Nagai, Keisuke Asai
  • 学会等名: International PSP/TSP Workshop2010
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100523-25
• [学会発表] Measuring Unsteady Low-Speed FlowPhenomena by Using a Time SeriesAnalysis of Pressure-Sensitive PaintImages (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yorita, Daiju Numata, Hiroki Nagai, Keisuke Asai
  • 学会等名: The 14th Int'l Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 20100121-24
• [産業財産権] 条件付き画像抽出による非定常感圧塗料計測法 (2010)
  • 発明者名: 依田大輔ほか
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-137911
  • 出願年月日: 2010-06-17