遷音速非定常流れ場評価・改善技術 | 風洞技術 | JAXA航空技術部門
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宇宙航空研究開発機構

遷音速非定常流れ場評価・改善技術

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2014年9月25日
PIV計測データを活用したデバイス配置最適化技術開発のための風洞試験を実施

航空機の翼にボルテックス・ジェネレータなどのデバイスを配置する場合、通常は設計時に風洞試験を繰り返し行い、空力特性のもっとも良い配置を導き出します。JAXAでは、PIV計測によって得られる高密度で詳細な計測データを活用することで...[続く]

遷音速領域での非定常衝撃波振動現象である遷音速バフェットは、航空機の高速飛行条件での飛行姿勢・速度の上限を決定する現象であり、ロケットの打ち上げにおいてもフェアリング内のペイロード振動環境に大きな影響を与える重要な現象です。
航空機やロケットの空力性能の向上や飛行可能領域を拡大できるように、微小な突起などのデバイスを付加することなどによって形状を最適化できれば、より安全性を増大させることができます。
そのため、まずJAXAが研究してきた光学計測技術の中でも衝撃波の振動など非定常流れが計測可能な非定常PSPや時系列PIVを活用し、3次元流れ場におけるバフェット発生部位の同定及び流れ場の詳細構造の評価を行うための技術を開発します。下図は遷音速風洞におけるロケットフェアリング模型と、試験で得られた非定常PSPによる圧力変動計測と時系列PIVによる瞬時速度場計測の結果です。
また、非定常PSPや時系列PIVなどの詳細流れ場を計測可能な技術を活用して、遷音速バフェットを改善するデバイスを設計する上で、最適なデバイス形状と配置を実験を通して決定する最適化手法を開発します。

ロケットフェアリング模型(模型上面の白い部分がPSP計測範囲)

非定常PSP計測結果(マッハ数0.8、迎角4度、1/500スロー再生) 模型上の圧力が激しく変動振動していることが分かる

時系列PIV計測結果(マッハ数0.8、迎角0度、1/2000スロー再生) 模型上の速度が大きく変動(特に青色の剥離領域)していることが分かる

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