スマートストラクチャ素子を用いた翼型失速回避制御に関する研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360406
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 李家 賢一 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (20175037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 砂田 保人 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (50216488) ; 手塚 亜聖 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (50361506)
• Keywords: 翼型失速 / 層流剥離泡 / 失速制御 / スマートストラクチャ素子

Research Abstract

翼型上に生ずる層流剥離泡は、迎角を上げていくと突如崩壊し、翼型失速を引き起こす。しかし、層流剥離泡の崩壊の予測ならびに崩壊メカニズムの解明には未だ至っていない。本研究では、この層流剥離泡の崩壊(burst)を制御することによって、翼型失速の回避を目指すことを目的としている。そのために、崩壊制御機構ならびにスマートストラクチャ素子を用いた剥離流れ場の制御を試みている。
平成18年度は、風洞実験を主に行った。
1)前年度の予備試験結果にもとづき失速制御に最適な制御機構について検討した。
2)層流剥離泡内部に異なる幅・高さのburst制御板を設置し、その効果を可視化実験と表面圧力計測により調べた。その結果、適度な板幅と後縁高さを有するburst制御板をshort bubble内部に設置することにより、高迎角まで大規模な剥離が抑制され、最大揚力係数・失速迎角が大きく増加することが確認された。
3)PIV流速計装置を用いてburst制御版近辺の流れ場を詳細に調べることによって、burst制御板が剥離泡崩壊を抑制する機構について明らかにした。
4)スマートストラクチャ素子の一種であるピエゾ素子薄膜をburst制御板として用いたときの、失速抑制効果について、実験を行い、その効果を確認した。
5)翼型まわり流れに関する数値解析も行い、剥離流れ場の挙動について実験結果と比較検討を試みた。