先進空力計測技術

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主翼上の衝撃波位置を可視化するフライトPSP計測試験

2018年10月、JAXA実験用航空機「飛翔」の主翼上に発生する衝撃波の位置を計測するため、感圧塗料（PSP）を用いて衝撃波位置を可視化する夜間飛行試験を行いました。

PSPは、酸素濃度によって特性の異なる燐光を発生する塗料で、圧力が低いほど明るく光ります。酸素濃度は周囲の圧力に依存するため、PSPがどのように発光するかを計測すれば、圧力を算定できます。PSPを使った圧力計測は、すでに風洞実験では実績のある計測方法ですが、実際の航空機を使って計測するフライトPSP計測技術を確立することで、実際に航空機が受ける圧力分布も知ることができるようになります。

今回の試験では、PSPを塗布したシートを主翼に貼り付け、紫光を当てることで発生するPSPの赤色発光を計測しました。この赤色発光は圧力の違いによって明るさが変化するため、衝撃波の上流側では低圧、下流側では高圧との圧力差によるPSPの赤色発光の明るさの違いから衝撃波の位置が可視化できます。PSPの赤色発光は非常に微弱なため、飛行試験は日没後の薄明から夜間にかけて行われました。

試験では、飛行マッハ数の変化や迎角の変化によって、発生する衝撃波の位置が変わることが計測できました。2018年の飛行試験では前回行った2017年度の飛行試験に比べて、シートの面積がおよそ３倍の大きさになり、より広範囲で計測が可能となりました。今後も、計測面積の拡大や圧力変動を伴う非定常状態での計測など、フライトPSP計測技術の開発試験を継続する予定です。