| 研究課題/領域番号 |
23246144
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大林 茂 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80183028)
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| 研究分担者 |
斎藤 務 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00302224)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
小川 俊広 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門員 (30375133)
川添 博光 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40260591)
浅井 圭介 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40358669)
永井 大樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70360724)
千葉 一永 北海道工業大学, 創生工学部機械システム工学科, 准教授 (50450705)
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| 研究期間 (年度) |
2011-05-31 – 2015-03-31
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| キーワード | ソニックブーム / 超音速流れ / 地上実験 / 光学計測 / 最適化 |
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| 研究概要 |
本研究では、ソニックブームを含めた地上における超音速実験機の設計・評価システムを構築し、超音速複葉翼理論に基づく低ブーム超音速機形状の実用性を実証する。特に低ブーム性を地上実験により実証するため、流体科学研究所の共用設備である2段軽ガス銃実験設備を改修し、飛行姿勢の計測を行うとともに、2次元圧力計測システムを構築し、3次元複雑形状の自由飛行実験を可能にするソニックブーム地上実験装置を開発する。この目標に向けて、以下の研究実績を上げることができた。
・非定常最適設計探査：応答曲面法の高度化を継続して研究した。
・ソニックブーム地上実験装置設計：流体科学研究所の共用設備である弾道飛行装置を利用して、自由飛行する物体の姿勢と、物体から発生する近傍場圧力波形を同時計測できるシステムを構築し、その精度を検証した。
・圧力波計測：背景の画像処理によって衝撃波を可視化するバックグラウンドシュリーレン（BOS）法を用いたソニックブーム近傍場の新しい光学計測の研究を行い、自由飛行する物体まわりの流れの可視化に成功した。
・風洞実験：風洞での力測定のため，天秤の作成と検定を行った。揚力と抗力の検出感度を変えて測定する対象に応じた力天秤の開発、および検出精度向上のための検定装置の開発ができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
・非定常最適設計探査：非定常最適化法を開発するため、固有直交分解法を用いた非定常応答の取り扱いについて研究を行い、有用性を確認した。
・ソニックブーム地上実験装置設計：弾道飛行装置を利用して、自由飛行する物体から発生する近傍場及び中間場の圧力波形を計測できるシステムを構築し、近傍場圧力計測を行った。日本航空宇宙学会第44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2012において、本研究に携わっている学生（鵜飼孝博君）が「弾道飛行装置を用いた超音速飛行体の近傍場圧力計測精度の検証」と題した発表で「優秀発表賞」を受賞し、本研究の成果が高い評価を受けている。
・圧力波計測：背景の画像処理によって衝撃波を可視化するバックグラウンドシュリーレン（BOS）法の焦点深度と照明の設置についてパラメトリックサーチを行い、ベストな設定を見いだした。
・風洞実験：風洞での力測定のため、天秤の作成と検定を行い、計画通りの性能を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
2段軽ガス銃実験設備の改修が順調に終了し、自由飛行実験のための計測システムも構築でき、非軸対称物体も飛行させることができたので、今後は翼胴モデルなど、複雑な形状の模型の飛行を実施するとともに、同じ模型の超音速風洞での力計測に向けて準備を進めたい。
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