JP7421769B2 - ダクト内圧力計測構造及び風洞試験装置 - Google Patents
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Description
このような風洞試験において、模型に作用する外部荷重を算出する場合、模型全体に作用する荷重計測値から、気流によるインテークダクト(空気取り入れ口)内部の空力荷重を除外する必要がある。インテークダクトの内部荷重は、ダクト出口付近の総圧および壁面圧力(静圧)の計測値から算出される。
この点につき、解析例を挙げて説明する。図6は、この解析例の結果を示す図であり、このうち(a)が、超音速流れ場におけるインテークダクト内のマッハ数分布を示すコンター図であり、(b)が、(a)のコンターを超音速域(M≧1.0)と亜音速域(M<1.0)にまとめて表した図である。
図6(a)に示すように、インテークダクト内が超音速流れ場であると、プラグの下流端から衝撃波が発生する。すると、図6(b)に示すように、プラグの直ぐ下流に位置する圧力計測面内において、超音速域と亜音速域とが混在した不連続な圧力分布が生じてしまい、総圧分布の計測精度を低下させてしまう。
前記圧力計測面の上流側には、前記ダクト内の流路の外周側を閉塞させて空気の流量を調整する環状の流量調整部材が設けられ、
前記流量調整部材は、気流方向に沿って2段階に流路が拡大するように、段付き状に形成されていることを特徴とする。
前記圧力計測面は前記ダクトの出口付近に設けられ、
前記流量調整部材は前記圧力計測面の直ぐ上流側に設けられていることを特徴とする。
前記ダクトが、航空機の模型に設けられたインテークダクトであることを特徴とする。
風洞と、
前記風洞内に気流を発生させる送風機と、
請求項3に記載のダクト内圧力計測構造と、
を備え、
前記風洞内で気流を受けたときの前記模型のインテークダクト内部の圧力分布を計測することを特徴とする。
そのため、ダクト内部が超音速流れの場合には、まず1段目の流路拡大部において衝撃波が発生してマッハ数M<1.0となる流れが誘起される。そして、このM<1.0の領域に配置された2段目の流路拡大部により流れが減速されて、超音速域が圧力計測面まで及ばなくなり、当該圧力計測面における圧力分布が平準化される。
したがって、ダクト内部が超音速流れの場合であっても、好適に流量を調整しつつ精度よく総圧分布を計測することができる。
天秤23は、図2に示すように、模型3の胴体30内部に設けられており、模型3全体に作用する空気力を計測する。
インテークダクト31内部に作用する空力荷重は、図3(a)に示すように、インテークダクト31の出口付近での総圧及び壁面圧力(静圧)から算出される。より詳しくは、インテークダクト31の延在方向と直交する圧力計測面Sにおける総圧及び壁面圧力が計測され、これらの計測値から空力荷重が算出される。
このプラグ34は、周方向に略一定肉厚の環状に形成され、インテークダクト31内壁に取り付けられて、インテークダクト31の流路の外周側を閉塞させる。
インテークダクト31内の流れ場が超音速となる場合、プラグで単純に流路を絞ってしまうと、プラグ後端から衝撃波が発生し、この衝撃波により圧力計測面S上に不連続な圧力分布が生じて総圧計測の精度低下を招いてしまう(図6参照)。
そこで本実施形態では、流路が2段階に拡大するようにプラグ34を段付き状に形成している。これにより、まずインテークダクト31における1段目の流路拡大部(プラグ34の段付き部L1)において衝撃波を発生させ、マッハ数M<1.0となる流れを誘起する。その後、このM<1.0の領域に配置された2段目の流路拡大部(プラグ34の下流端部L2)により流れが減速されて、圧力計測面Sにおける圧力分布が平準化される。
図4は、本解析例の結果を示す図であり、このうち(a)が、超音速流れ場におけるインテークダクト31内のマッハ数分布を示すコンター図であり、(b)が、(a)のコンターを超音速域(M≧1.0)と亜音速域(M<1.0)にまとめて表した図である。
図4(a)の図に示すように、インテークダクト31内が超音速流れ場である場合、1段目の流路拡大部において斜め衝撃波が発生している。この斜め衝撃波のマッハ交差により垂直衝撃波が形成され、その後流では流れが減速されている。そして、更に2段目の流路拡大部において流れが減速される。
その結果、図4(b)の図に示すように、圧力計測面Sにおいて超音速域と亜音速域とが混在していた従来(図6(b)参照)と異なり、圧力計測面Sでは亜音速流れとなるように圧力分布が平準化される。
そのため、ダクト内部が超音速流れの場合には、まず1段目の流路拡大部(プラグ34の段付き部L1)において衝撃波が発生してマッハ数M<1.0となる流れが誘起される。そして、このM<1.0の領域に配置された2段目の流路拡大部(プラグ34の下流端部L2)により流れが減速されて、超音速域が圧力計測面Sまで及ばなくなり、当該圧力計測面Sにおける圧力分布が平準化される。
したがって、インテークダクト31内部が超音速流れの場合であっても、好適に流量を調整しつつ精度よく総圧分布を計測することができる。
また、流路形状は円形に限定されない。
2 風洞
3 模型
30 胴体
31 インテークダクト
34 プラグ
4 送風機
F 気流
L1 段付き部
L2 下流端部
T1 スロート部
T2 中間段部
S 圧力計測面
Claims (4)
- ダクト内部のうち、気流方向に直交する所定の圧力計測面における圧力分布を計測するダクト内圧力計測構造であって、
前記圧力計測面の上流側には、前記ダクト内の流路の外周側を閉塞させて空気の流量を調整する環状の流量調整部材が設けられ、
前記流量調整部材は、気流方向に沿って2段階に流路が拡大するように、段付き状に形成されていることを特徴とするダクト内圧力計測構造。 - 前記圧力計測面は前記ダクトの出口付近に設けられ、
前記流量調整部材は前記圧力計測面の直ぐ上流側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のダクト内圧力計測構造。 - 前記ダクトが、航空機の模型に設けられたインテークダクトであることを特徴とする請求項1または2に記載のダクト内圧力計測構造。
- 風洞と、
前記風洞内に気流を発生させる送風機と、
請求項3に記載のダクト内圧力計測構造と、
を備え、
前記風洞内で気流を受けたときの前記模型のインテークダクト内部の圧力分布を計測することを特徴とする風洞試験装置。
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JP2020048638A JP7421769B2 (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | ダクト内圧力計測構造及び風洞試験装置 |
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