2013 Fiscal Year Annual Research Report
火星探査飛行機用低レイノルズ数、高マッハ数プロペラの研究
| Project/Area Number |
23360381
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
砂田 茂 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70343415)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米澤 宏一 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00362640)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | プロペラ / 低レイノルズ数 / 高マッハ数 / 前縁剥離渦 |
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| Research Abstract |
１０００のオーダの低いレイノルズ数、０．５を超える高いマッハ数で作動する火星飛行機用プロペラについて、３つの風洞（大阪大学風洞、東北大学火星大気風洞、宇宙科学研究所惑星環境風洞）を用いた実験、数値計算力学による解析によって調べた。その結果、得られた知見は以下の通りである。（１）低レイノルズ数での翼型データと高レイノルズ数で用いられるアドキンス・リ－ベックの方法によって、６０％程度の高効率の火星飛行機用プロペラの設計が可能である。（２）東北大学のグループによる風洞実験によれば、上記レイノルズ数における翼型性能に対するマッハ数の効果は、高レイノルズ数において良く知られるプラントルグラワート則で評価される効果より小さい。（３）低レイノルズ数で高い揚抗比を持つ翼型を採用することで、高効率のプロペラが得られる。その様な翼型では最大揚抗比が得られる迎角で前縁剥離渦が安定に存在し、前縁剥離渦直下の翼面に働く吸引力は主に揚力方向を向いており、抗力への寄与は小さい。最大翼厚比が５％、最大翼厚比位置が前縁から３０％の翼型がこの条件を満たすので、この翼型を基準としキャンバをつけ、後縁を厚くした翼型を提案した。この翼型では、上記三角翼型よりも高い最大揚抗比が得られた。（４）アドキンス・リーベックの方法では考慮できない後退角、上反角をプロペラブレードに付加すると前縁剥離渦から繋がるトレーリングボルテクスが翼上面に存在することになる。このことによって、プロペラ性能が変化する。しかし、これまでの研究では、プロペラの効率を大きく高める後退角、上反角は見つかっていない。（５）最大効率が得られるプロペラブレードのアスペクト比には最適値が存在する。アスペクト比が大きいことによる誘導抵抗の減少と、アスペクト比が小さい(コード長が大きい)ことによるレイノルズ数増加による形状抵抗の減少のトレードオフによる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Interference between a main wing and a propeller of the Mars airplane2014
Author(s)
Matsumoto,S., Yonezawa,K., Terasaki,S., Sunada,S., Fukumoto,Y., Abe,K. and Ide,A
Organizer
Asian Joint Conference on Propulsion and Power
Place of Presentation
韓国済州島
Year and Date
2014-03-05
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[Presentation] Experimental and Numerical Investigations of Three-Dimensional Flows around Propellers in Low-Reynolds Number Flows2013
Author(s)
Yonezawa,K., Goto,Y., Hayashida,T., Sunada,S., Anyoji, M. and Tsujimoto, Y
Organizer
29th International symposium on space technology and science
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2013-06-02
