2020 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of acoustic radiation from a 1000 m/s class jet moving at a high speed in stationary ambient
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19H02338
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
荒木 幹也 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70344926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
GONZALEZ・P JUAN 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (30720362)
中田 大将 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (90571969)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ジェット騒音 / 音源移動 / 相対速度 / 非線形伝播 / ドップラー効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代超音速機／極超音速機の研究・開発が各国で進められている．実機が存在しないこれらの機体の「離陸騒音」を予測することは，多くの困難を伴う．ジェット騒音の強さは「ジェット速度の8乗」に比例する．超音速巡行に特化し，離陸時から「1,000 m/s 級のジェット速度」で運用され，離床後の飛行速度も「150 m/s オーダ」と極めて高速である．この「音源の高速移動」を，ハイブリッドロケット推進の「高速走行軌道」で再現し，その特性を実験的に調査する．最終的には，「静止ノズル実験のデータ」から「実機離陸騒音」を推算する手法の提案を目標とする．
初年度(2019年度)は，室蘭工業大学・白老高速走行軌道において，単発ハイブリッドロケットをスラストスタンドに固定し，静止状態での音響計測を積み重ねてきた．フィールドでの計測ノウハウを確立するとともに，ハイブリッドロケットの基礎的音響特性を解明してきた．この結果，大音響音源特有の「非線形伝播」による波形変形が予想以上に進行していること，ハイブリッドロケット特有の「チャギング」と呼ばれる低周波騒音がかなりの大きさで重畳すること，地上反射波の影響が無視できないこと，の3点が明らかとなった．
2年目（2020年度）は，コロナウイルス感染拡大により室蘭工業大学への遠征が困難となることを想定し，まずはこれまでの取得データを精査し，「非線形伝播」「チャギング」「地表反射音」の影響評価とそのメカニズム解明を行った．「地表反射音」の影響を減ずるためのフラッシュディッシュマイクロフォンを導入し，実験に供した．直接音と反射音の位相差をなくすことで干渉を減ずるものであり，地表反射音の影響を効果的に減ずることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
静止ノズルならびに移動ノズルでの騒音放射特性取得の実験を積み重ねてきたが，非線形音波の予想以上の進行と，ジェット騒音以外の騒音の重畳という課題が見いだされ，それぞれについて対策を行っている．現在，コロナウイルス対策のため実験が停滞しているところであるが，解析は鋭意進めており，本年度中盤から後半にかけての実験に反映できる見込みである．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度（2020年度）は，コロナウイルス感染拡大により室蘭工業大学への遠征が困難となることを想定し，まずはこれまでの取得データを精査し，「非線形伝播」「チャギング」「地表反射音」の影響評価とそのメカニズム解明を行った．「地表反射音」の影響を減ずるためのフラッシュディッシュマイクロフォンを導入し，実験に供した．直接音と反射音の位相差をなくすことで干渉を減ずるものであり，地表反射音の影響を効果的に減ずることが示された．
本年度（2021年度）は，懸案のままである「チャギング」の分離抽出を目指す．チャギングは，燃焼室の圧力変動と酸化剤流量変動がカップリングを起こす低周波振動現象である．取得音響データからこれを除去することは難しく，純粋なジェット騒音のみの音響放射を得るには困難を伴う．そこで，群馬大学に設置のジェット騒音テストリグにおいて音響シミュレーションを行い，チャギングの影響を排除した場合の音響データを取得し，白老試験場で計測された実機データとの比較を行う．また，地表反射音低減マイクロフォンを展開し，静止ノズル試験，走行ノズル試験に供する．
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