JPH08313388A - 風洞試験装置 - Google Patents
風洞試験装置Info
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- JPH08313388A JPH08313388A JP11976695A JP11976695A JPH08313388A JP H08313388 A JPH08313388 A JP H08313388A JP 11976695 A JP11976695 A JP 11976695A JP 11976695 A JP11976695 A JP 11976695A JP H08313388 A JPH08313388 A JP H08313388A
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- Japan
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- wind tunnel
- model
- test
- carriage
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 風洞内で供試模型を自由飛行させ、飛行運動
特性を計測する。 【構成】 風洞31内を前後方向に走行するX台車1
7、X台車17上をX台車走行方向と直交する方向に走
行するY台車15、Y台車15上で上下方向に滑動する
スライド・ロッド12からなる模型トラッキング装置
と、スライド・ロッド12の上端に供試模型1を姿勢角
自在にして連結する球面ベアリング10と、スライド・
ロッド12の上端に設けられ模型トラッキング装置から
供試模型へ伝わる微小外力を検出する検力計11と、模
型トラッキング装置に装着され、供試模型1の風洞壁へ
の接近時に制動力を発生し、供試模型の風洞壁への衝突
を防止する緩衝装置19とからなる。
特性を計測する。 【構成】 風洞31内を前後方向に走行するX台車1
7、X台車17上をX台車走行方向と直交する方向に走
行するY台車15、Y台車15上で上下方向に滑動する
スライド・ロッド12からなる模型トラッキング装置
と、スライド・ロッド12の上端に供試模型1を姿勢角
自在にして連結する球面ベアリング10と、スライド・
ロッド12の上端に設けられ模型トラッキング装置から
供試模型へ伝わる微小外力を検出する検力計11と、模
型トラッキング装置に装着され、供試模型1の風洞壁へ
の接近時に制動力を発生し、供試模型の風洞壁への衝突
を防止する緩衝装置19とからなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機等の飛行体を模
擬して製作された供試模型を、高速気流が発生している
風洞内で自由飛行させて、その飛行運動を計測すること
により、供試模型で模擬された航空機等の飛行運動特性
を、地上で直接取得するようにした風洞試験装置に関す
る。
擬して製作された供試模型を、高速気流が発生している
風洞内で自由飛行させて、その飛行運動を計測すること
により、供試模型で模擬された航空機等の飛行運動特性
を、地上で直接取得するようにした風洞試験装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】風洞内の高速気流中を飛行する供試模型
を用い、地上で、供試模型で模擬された飛行体の飛行運
動特性を直接取得することを目的とした、自由飛行風洞
試験と呼ばれる試験法がある。図5は、これらの試験法
に使用される風洞試験装置の概念図を示す斜視図であ
る。
を用い、地上で、供試模型で模擬された飛行体の飛行運
動特性を直接取得することを目的とした、自由飛行風洞
試験と呼ばれる試験法がある。図5は、これらの試験法
に使用される風洞試験装置の概念図を示す斜視図であ
る。
【0003】同図において、1は供試模型、2は主翼、
3はエルロン舵面、4は水平尾翼、5はエレベータ舵
面、6は垂直尾翼、7はラダー舵面、8はフレキシブル
・ホース、9はノズル、28はプーリー、29はケーブ
ル、30は張力制御装置である。このような風洞試験装
置で、風洞内の高速気流V中に置かれた供試模型1は、
その主翼2の発生する揚力により浮揚し、風洞外の図示
しない空気圧縮機で発生させた圧縮空気をフレキシブル
・ホース8を経由して供試模型1まで導き、ノズル9よ
り機体後方にジェット噴出することにより推力を得、風
洞内で飛行させるようにしている。
3はエルロン舵面、4は水平尾翼、5はエレベータ舵
面、6は垂直尾翼、7はラダー舵面、8はフレキシブル
・ホース、9はノズル、28はプーリー、29はケーブ
ル、30は張力制御装置である。このような風洞試験装
置で、風洞内の高速気流V中に置かれた供試模型1は、
その主翼2の発生する揚力により浮揚し、風洞外の図示
しない空気圧縮機で発生させた圧縮空気をフレキシブル
・ホース8を経由して供試模型1まで導き、ノズル9よ
り機体後方にジェット噴出することにより推力を得、風
洞内で飛行させるようにしている。
【0004】一方、風洞外に設けた図示しない制御装
置、あるいは操縦者は、供試模型1の飛行運動状況を観
測の上、主翼2に装備されたエルロン舵面3、水平尾翼
4に装備されたエレベータ舵面5、垂直尾翼6に装備さ
れたラダー舵面7を操作することにより、供試模型1に
所要の飛行運動を行わせることができる。
置、あるいは操縦者は、供試模型1の飛行運動状況を観
測の上、主翼2に装備されたエルロン舵面3、水平尾翼
4に装備されたエレベータ舵面5、垂直尾翼6に装備さ
れたラダー舵面7を操作することにより、供試模型1に
所要の飛行運動を行わせることができる。
【0005】しかし、風洞内において送風開始から送風
終了まで、ノズル9で発生する推力と、エルロン舵面
3、エレベータ舵面5、およびラダー舵面7の3舵面の
操作による、空気力の制御のみで、風洞壁に接触するこ
となく、供試模型1の飛行運動をコントロールし飛行さ
せることは非常に困難である。
終了まで、ノズル9で発生する推力と、エルロン舵面
3、エレベータ舵面5、およびラダー舵面7の3舵面の
操作による、空気力の制御のみで、風洞壁に接触するこ
となく、供試模型1の飛行運動をコントロールし飛行さ
せることは非常に困難である。
【0006】このため、図に示す従来の風洞試験装置に
おいては、プーリー28、ケーブル29と張力制御装置
30により、供試模型1の飛行運動を拘束し、供試模型
1が風洞壁に接触しないようにし飛行させて、風洞試験
を遂行している。こうして得られた試験結果を基に、供
試模型1拘束の影響を解析的に除去した上で、供試模型
1の自由飛行運動特性を抽出するようにしている。
おいては、プーリー28、ケーブル29と張力制御装置
30により、供試模型1の飛行運動を拘束し、供試模型
1が風洞壁に接触しないようにし飛行させて、風洞試験
を遂行している。こうして得られた試験結果を基に、供
試模型1拘束の影響を解析的に除去した上で、供試模型
1の自由飛行運動特性を抽出するようにしている。
【0007】上記のことから明らかなように、上述の試
験法は、地上で実際の飛行体の飛行運動特性を直接取得
することを目的とした自由飛行風洞試験でありながら、
試験結果から供試模型1の拘束の影響を除去する必然性
が残り、このことが本試験方法の欠点となっている。す
なわち、従来の風洞試験装置では、プーリー28、ケー
ブル29、張力制御装置30により構成される外力系
が、供試模型1の飛行運動に対して大きな影響を及ぼす
ため、風洞試験で得られた試験結果から、飛行運動特性
を把握するためには、外力系の供試模型1の飛行運動に
及ぼす拘束の影響に対して、十分な配慮を要し、試験
後、試験結果から直ちに飛行運動特性が把握できない点
が問題となっていた。
験法は、地上で実際の飛行体の飛行運動特性を直接取得
することを目的とした自由飛行風洞試験でありながら、
試験結果から供試模型1の拘束の影響を除去する必然性
が残り、このことが本試験方法の欠点となっている。す
なわち、従来の風洞試験装置では、プーリー28、ケー
ブル29、張力制御装置30により構成される外力系
が、供試模型1の飛行運動に対して大きな影響を及ぼす
ため、風洞試験で得られた試験結果から、飛行運動特性
を把握するためには、外力系の供試模型1の飛行運動に
及ぼす拘束の影響に対して、十分な配慮を要し、試験
後、試験結果から直ちに飛行運動特性が把握できない点
が問題となっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の風洞試験装置の不具合を解消するため、風洞の送風
開始から送風終了まで、供試模型が風洞壁に接触するこ
とのないようにするための制御装置、あるいは操縦者に
より行われる供試模型の飛行運動制御操作を不要にし
て、飛行させることができるとともに、風洞内に設定さ
れた飛行範囲内では、供試模型はほとんど拘束されず飛
行でき、試験後、得られた試験結果から直ちに飛行運動
が定量的に解析・評価できるようにした風洞試験装置を
提供することを課題とする。
来の風洞試験装置の不具合を解消するため、風洞の送風
開始から送風終了まで、供試模型が風洞壁に接触するこ
とのないようにするための制御装置、あるいは操縦者に
より行われる供試模型の飛行運動制御操作を不要にし
て、飛行させることができるとともに、風洞内に設定さ
れた飛行範囲内では、供試模型はほとんど拘束されず飛
行でき、試験後、得られた試験結果から直ちに飛行運動
が定量的に解析・評価できるようにした風洞試験装置を
提供することを課題とする。
【0009】
【問題を解決するための手段】このため、本発明の風洞
試験装置は次の手段とした。 (1)風洞内の気流が流れる方向である、風洞の前後方
向に、小さい摩擦力で走行するようにしたX台車、X台
車上をX台車の進行方向の左右方向に、小さい摩擦力で
走行するようにしたY台車、およびY台車上で上下方向
に、小さい摩擦力でスライドするスライド・ロッドから
なる模型トラッキング装置を風洞内に設けた。なお、X
台車、Y台車、およびスライド・ロッドの作動時、模型
トラッキング装置は、空力抵抗の小さいものにすること
が好ましい。 (2)スライド・ロッドの上端に、姿勢角を自在に変更
できるように、摩擦を非常に小さくして、供試模型を支
持できる球面ベアリングを設けた。 (3)スライド・ロッドの上部に、模型トラッキング装
置から供試模型に伝達される外力、すなわちX台車の走
行方向であるX方向力、Y台車の走行方向であるY方向
力、およびスライド・ロッドの上下動方向であるZ方向
力、をそれぞれ検出できる検力計を設けた。 (4)供試模型の飛行時、風洞壁に供試模型が衝突する
ことのない風洞内の所定区画に定められた飛行範囲を供
試模型が飛行しているときは、供試模型の飛行を拘束す
ることなく、供試模型が飛行範囲から逸脱しようとする
ときは、供試模型を制動する緩衝装置を模型トラッキン
グ装置に設けた。
試験装置は次の手段とした。 (1)風洞内の気流が流れる方向である、風洞の前後方
向に、小さい摩擦力で走行するようにしたX台車、X台
車上をX台車の進行方向の左右方向に、小さい摩擦力で
走行するようにしたY台車、およびY台車上で上下方向
に、小さい摩擦力でスライドするスライド・ロッドから
なる模型トラッキング装置を風洞内に設けた。なお、X
台車、Y台車、およびスライド・ロッドの作動時、模型
トラッキング装置は、空力抵抗の小さいものにすること
が好ましい。 (2)スライド・ロッドの上端に、姿勢角を自在に変更
できるように、摩擦を非常に小さくして、供試模型を支
持できる球面ベアリングを設けた。 (3)スライド・ロッドの上部に、模型トラッキング装
置から供試模型に伝達される外力、すなわちX台車の走
行方向であるX方向力、Y台車の走行方向であるY方向
力、およびスライド・ロッドの上下動方向であるZ方向
力、をそれぞれ検出できる検力計を設けた。 (4)供試模型の飛行時、風洞壁に供試模型が衝突する
ことのない風洞内の所定区画に定められた飛行範囲を供
試模型が飛行しているときは、供試模型の飛行を拘束す
ることなく、供試模型が飛行範囲から逸脱しようとする
ときは、供試模型を制動する緩衝装置を模型トラッキン
グ装置に設けた。
【0010】
【作用】本発明の風洞試験装置は、上述の手段により、
供試模型の風洞壁との衝突が回避できる風洞内の所定区
画に定められた飛行範囲の飛行においては、供試模型は
摩擦力を小さくしたX台車、Y台車、スライド・ロッド
により構成される模型トラッキング装置、および球面ベ
アリングにより支持されて飛行するので、これらの支持
装置から有意な反力を受けないため、供試模型はその飛
行運動に対し実質上影響を受けることなく、また、球面
ベアリングの支持により、姿勢を自由に変えて飛行で
き、自由飛行中の運動特性を計測結果から直接把握でき
る。これにより、計測結果を早期に設計に反映させるこ
とができるとともに、計測結果の良否が早期に判断で
き、風洞試験を効率化することができる。
供試模型の風洞壁との衝突が回避できる風洞内の所定区
画に定められた飛行範囲の飛行においては、供試模型は
摩擦力を小さくしたX台車、Y台車、スライド・ロッド
により構成される模型トラッキング装置、および球面ベ
アリングにより支持されて飛行するので、これらの支持
装置から有意な反力を受けないため、供試模型はその飛
行運動に対し実質上影響を受けることなく、また、球面
ベアリングの支持により、姿勢を自由に変えて飛行で
き、自由飛行中の運動特性を計測結果から直接把握でき
る。これにより、計測結果を早期に設計に反映させるこ
とができるとともに、計測結果の良否が早期に判断で
き、風洞試験を効率化することができる。
【0011】一方、飛行範囲から逸脱して、飛行中の供
試模型が風洞壁と衝突する可能性のある風洞壁近傍の制
動範囲を飛行しようとするときは、模型トラッキング装
置のX台車、Y台車およびスライド・ロッドに設けた緩
衝装置からの反力が急激に増大するため、飛行している
供試模型を飛行範囲の方向へ引き戻す制動力が働き安全
に、かつ確実に、供試模型を保持することが可能とな
る。
試模型が風洞壁と衝突する可能性のある風洞壁近傍の制
動範囲を飛行しようとするときは、模型トラッキング装
置のX台車、Y台車およびスライド・ロッドに設けた緩
衝装置からの反力が急激に増大するため、飛行している
供試模型を飛行範囲の方向へ引き戻す制動力が働き安全
に、かつ確実に、供試模型を保持することが可能とな
る。
【0012】また、走行時、または上下動時の摩擦力を
小さく、供試模型の飛行に追従して移動する模型トラッ
キング装置で、供試模型は支持されているため、微小と
はいえ、模型トラッキング装置より供試模型に伝わる外
力が発生するが、この外力はスライド・ロッド上端部に
設けた検力計で計測することにより、これらの外力が供
試模型の自由飛行に及ぼす影響を定量的に把握でき、こ
れにより試験結果を補正することにより、完全に自由な
状態における飛行運動を正確に計測することができる。
小さく、供試模型の飛行に追従して移動する模型トラッ
キング装置で、供試模型は支持されているため、微小と
はいえ、模型トラッキング装置より供試模型に伝わる外
力が発生するが、この外力はスライド・ロッド上端部に
設けた検力計で計測することにより、これらの外力が供
試模型の自由飛行に及ぼす影響を定量的に把握でき、こ
れにより試験結果を補正することにより、完全に自由な
状態における飛行運動を正確に計測することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の風洞試験装置を実施例にもと
づき説明する。なお、実施例を示す図において、図5に
示す部材と同一のものは、同一番号を付して説明を省略
する。図1は、本発明の風洞試験装置の一実施例を示す
斜視図である。
づき説明する。なお、実施例を示す図において、図5に
示す部材と同一のものは、同一番号を付して説明を省略
する。図1は、本発明の風洞試験装置の一実施例を示す
斜視図である。
【0014】図において、10は球面ベアリング、11
は検力計、12はスライド・ロッド、13は外筒、14
はウェイト・バランサー、15はY台車、16はY台車
用レール、17はX台車、18はX台車用レール、19
は緩衝装置を表わす。
は検力計、12はスライド・ロッド、13は外筒、14
はウェイト・バランサー、15はY台車、16はY台車
用レール、17はX台車、18はX台車用レール、19
は緩衝装置を表わす。
【0015】風洞31内で飛行させる供試模型1は、そ
の重心近傍において球面ベアリング10、検力計11を
介してスライド・ロッド12に接続されている。スライ
ド・ロッド12は、外筒13の中を上下方向に滑かにス
ライドする。また、球面ベアリング10により連結さ
れ、姿勢角を自在に変更できるようにした供試模型1を
上端に連結したスライド・ロッド12の自重は、外筒1
3に装着されたウェイト・バランサー14によって支え
られている。
の重心近傍において球面ベアリング10、検力計11を
介してスライド・ロッド12に接続されている。スライ
ド・ロッド12は、外筒13の中を上下方向に滑かにス
ライドする。また、球面ベアリング10により連結さ
れ、姿勢角を自在に変更できるようにした供試模型1を
上端に連結したスライド・ロッド12の自重は、外筒1
3に装着されたウェイト・バランサー14によって支え
られている。
【0016】風洞31の内部には、気流Vの流れる方
向、すなわち風洞31の前後方向に、側壁下端部に沿っ
て、X台車用レール18が敷設されており、走行時の摩
擦力を小さくされたX台車17は、このX台車用Xレー
ル18の上を滑かに走行する。またX台車17上には、
X台車17の走行方向と直交する左右方向に、Y台車用
レール16が敷設されており、上記外筒13を中央部に
装着したY台車15は、このY台車用レール16の上を
滑かに走行する。
向、すなわち風洞31の前後方向に、側壁下端部に沿っ
て、X台車用レール18が敷設されており、走行時の摩
擦力を小さくされたX台車17は、このX台車用Xレー
ル18の上を滑かに走行する。またX台車17上には、
X台車17の走行方向と直交する左右方向に、Y台車用
レール16が敷設されており、上記外筒13を中央部に
装着したY台車15は、このY台車用レール16の上を
滑かに走行する。
【0017】次に、スライド・ロッド12の自重を支持
するウェイト・バランサー14の具体的機構の一例を、
図2に示す斜視図で説明する。同図において、20はラ
ック、21はピニオン、22はバックラッシュ防止用コ
イル・バネ、23はゼンマイ・バネを表わす。ラック2
0は、スライド・ロッド12の側面に装着され、このラ
ック20にピニオン21が嵌合する。ピニオン21は、
2枚のスパー・ギアで構成され、ラック20の歯をピニ
オン21の2枚のスパー・ギアの歯で挟みこむように、
バックラッシュ防止用コイル・バネ22が機能するた
め、スライド・ロッド12が上方向から下方向、あるい
は下方向から上方向にスライド方向を変える時点でも、
バックラッシュに起因する停止状態は生じない。
するウェイト・バランサー14の具体的機構の一例を、
図2に示す斜視図で説明する。同図において、20はラ
ック、21はピニオン、22はバックラッシュ防止用コ
イル・バネ、23はゼンマイ・バネを表わす。ラック2
0は、スライド・ロッド12の側面に装着され、このラ
ック20にピニオン21が嵌合する。ピニオン21は、
2枚のスパー・ギアで構成され、ラック20の歯をピニ
オン21の2枚のスパー・ギアの歯で挟みこむように、
バックラッシュ防止用コイル・バネ22が機能するた
め、スライド・ロッド12が上方向から下方向、あるい
は下方向から上方向にスライド方向を変える時点でも、
バックラッシュに起因する停止状態は生じない。
【0018】ゼンマイ・バネ23は、ピニオン21に装
着され、同ピニオンに対して回転トルクを与え、このト
ルクがスライド・ロッド12の自重を支える。なお、ゼ
ンマイ・バネ23は、十分な巻数を有し、スライド・ロ
ッド12の位置が最上位から最下位間のいずれの位置に
あっても、常にスライド・ロッド12の自重分に相当す
る一定トルクを与える。これにより、特に解決すべき技
術的課題もなく、実現性の高いウェイト・バランサー1
4が得られる。
着され、同ピニオンに対して回転トルクを与え、このト
ルクがスライド・ロッド12の自重を支える。なお、ゼ
ンマイ・バネ23は、十分な巻数を有し、スライド・ロ
ッド12の位置が最上位から最下位間のいずれの位置に
あっても、常にスライド・ロッド12の自重分に相当す
る一定トルクを与える。これにより、特に解決すべき技
術的課題もなく、実現性の高いウェイト・バランサー1
4が得られる。
【0019】次に、飛行中の供試模型1が風洞31の側
壁、天井、若しくは底板、いわゆる風洞壁と衝突するこ
とのない、風洞31内の所定区画に設けられた飛行範囲
から逸脱して、風洞壁と衝突する可能性のある風洞壁近
傍の制動範囲に入ろうとするとき、供試模型1を制動す
る緩衝装置19の一例として、スライド・ロッド12用
に使用される緩衝装置19を図3に示す斜視図で説明す
る。同図において、19a,19b,19cは外筒上端
側緩衝装置、19dは外筒下端側緩衝装置、24はスラ
イド・ロッド12の鍔部、25はスライド・ロッド12
の底部を表わす。スライド・ロッド12の鍔部24が、
外筒上端側緩衝装置19a,19b,19cに、また、
スライド・ロッド12の底部25が、外筒下端側緩衝装
置19dに接触すると、これらの緩衝装置19a,19
b,19c,19dが収縮することにより、スライド・
ロッド12の運動エネルギーを吸収する。
壁、天井、若しくは底板、いわゆる風洞壁と衝突するこ
とのない、風洞31内の所定区画に設けられた飛行範囲
から逸脱して、風洞壁と衝突する可能性のある風洞壁近
傍の制動範囲に入ろうとするとき、供試模型1を制動す
る緩衝装置19の一例として、スライド・ロッド12用
に使用される緩衝装置19を図3に示す斜視図で説明す
る。同図において、19a,19b,19cは外筒上端
側緩衝装置、19dは外筒下端側緩衝装置、24はスラ
イド・ロッド12の鍔部、25はスライド・ロッド12
の底部を表わす。スライド・ロッド12の鍔部24が、
外筒上端側緩衝装置19a,19b,19cに、また、
スライド・ロッド12の底部25が、外筒下端側緩衝装
置19dに接触すると、これらの緩衝装置19a,19
b,19c,19dが収縮することにより、スライド・
ロッド12の運動エネルギーを吸収する。
【0020】このように、X台車17およびY台車15
は、風洞31底面上の水平面内を、滑かに走行するX−
Y自由走行台車を構成し、これに、ウェイト・バランサ
ー14で、その自重を支えられたスライド・ロッド12
を組合せることにより、風洞31内を自由飛行する供試
模型1の動きに追従して、風洞31内の任意の位置に移
動できる模型トラッキング装置を実現することができ
る。また、逆にX台車17、Y台車15、およびスライ
ド・ロッド12の可動範囲において、検力計11、およ
び球面ベアリング10を介して、スライド・ロッド12
の上端に接続された供試模型1は、3次元方向の並進運
動と回転運動の6自由度運動を非常に滑かに行うことが
可能となる。
は、風洞31底面上の水平面内を、滑かに走行するX−
Y自由走行台車を構成し、これに、ウェイト・バランサ
ー14で、その自重を支えられたスライド・ロッド12
を組合せることにより、風洞31内を自由飛行する供試
模型1の動きに追従して、風洞31内の任意の位置に移
動できる模型トラッキング装置を実現することができ
る。また、逆にX台車17、Y台車15、およびスライ
ド・ロッド12の可動範囲において、検力計11、およ
び球面ベアリング10を介して、スライド・ロッド12
の上端に接続された供試模型1は、3次元方向の並進運
動と回転運動の6自由度運動を非常に滑かに行うことが
可能となる。
【0021】一方、Y台車用レール16の両端、および
X台車用レール18の両端に設けられた緩衝装置19
は、それぞれY台車15、あるいはX台車17の台車枠
が接触すると、緩衝装置19が収縮することにより、Y
台車15、X台車17の運動エネルギーを吸収し、これ
らの制動を行う。従って、風洞壁に接触する近傍の制動
領域での供試模型1の飛行は、拘束され風洞壁に衝突す
ることはなくなり、供試模型1を安全かつ確実に保持す
ることが可能となる。また、上述した模型トラッキング
装置を用いた自由飛行風洞試験においては、X台車1
7、Y台車15およびスライド・ロッド12が供試模型
1とともに並進運動を行うことは上述した通りである。
従って、試験準備段階においては、供試模型1の慣性モ
ーメントは変えることなく、その重量は極力軽減し、模
型トラッキング装置、球面ベアリング10、供試模型1
を含めた全体の重量が、実機のスケール比対応重量にな
っていることが望ましい。
X台車用レール18の両端に設けられた緩衝装置19
は、それぞれY台車15、あるいはX台車17の台車枠
が接触すると、緩衝装置19が収縮することにより、Y
台車15、X台車17の運動エネルギーを吸収し、これ
らの制動を行う。従って、風洞壁に接触する近傍の制動
領域での供試模型1の飛行は、拘束され風洞壁に衝突す
ることはなくなり、供試模型1を安全かつ確実に保持す
ることが可能となる。また、上述した模型トラッキング
装置を用いた自由飛行風洞試験においては、X台車1
7、Y台車15およびスライド・ロッド12が供試模型
1とともに並進運動を行うことは上述した通りである。
従って、試験準備段階においては、供試模型1の慣性モ
ーメントは変えることなく、その重量は極力軽減し、模
型トラッキング装置、球面ベアリング10、供試模型1
を含めた全体の重量が、実機のスケール比対応重量にな
っていることが望ましい。
【0022】本実施例の風洞試験装置の製作に当って
は、X台車17、Y台車15、およびスライド・ロッド
12の重量を、可能な限り軽減するとともに、X台車1
7、Y台車15の車輪回転部、スライド・ロッド12の
スライド部、球面ベアリング10の軸受部の摩擦の低減
を図ることが重要であり、また、模型トラッキング装置
全体にわたり高速気流に晒される部分のフェアリングを
行い、極力、空力抵抗を低減させることが好ましい。こ
のように、重量軽減、摩擦低減、空力抵抗低減により、
模型トラッキング装置から供試模型1に伝わる外力は、
最少限に抑制することが可能である。また、微小とはい
え、結果的に発生する模型トラッキング装置から供試模
型1に伝わる外力は、スライド・ロッド12上端の検力
計11によって計測され、その結果は、自由飛行に及ぼ
す影響を定量的に把握するための解析に供される。
は、X台車17、Y台車15、およびスライド・ロッド
12の重量を、可能な限り軽減するとともに、X台車1
7、Y台車15の車輪回転部、スライド・ロッド12の
スライド部、球面ベアリング10の軸受部の摩擦の低減
を図ることが重要であり、また、模型トラッキング装置
全体にわたり高速気流に晒される部分のフェアリングを
行い、極力、空力抵抗を低減させることが好ましい。こ
のように、重量軽減、摩擦低減、空力抵抗低減により、
模型トラッキング装置から供試模型1に伝わる外力は、
最少限に抑制することが可能である。また、微小とはい
え、結果的に発生する模型トラッキング装置から供試模
型1に伝わる外力は、スライド・ロッド12上端の検力
計11によって計測され、その結果は、自由飛行に及ぼ
す影響を定量的に把握するための解析に供される。
【0023】このように、本実施例においては、供試模
型1が風洞壁に接触する近傍までの自由飛行領域である
飛行範囲では、X台車17、Y台車15、スライド・ロ
ッド12、および球面ベアリング10の摩擦力、摩擦ト
ルクが非常に小さく、また、高速気流に晒される部分の
空力抵抗も小さいため、供試模型1の自由飛行運動に対
する影響を小さくできる。すなわち、供試模型1の3次
元方向の並進運動と、回転運動の6自由度運動に非常に
滑かに追跡できる模型トラッキング装置が実現できる。
型1が風洞壁に接触する近傍までの自由飛行領域である
飛行範囲では、X台車17、Y台車15、スライド・ロ
ッド12、および球面ベアリング10の摩擦力、摩擦ト
ルクが非常に小さく、また、高速気流に晒される部分の
空力抵抗も小さいため、供試模型1の自由飛行運動に対
する影響を小さくできる。すなわち、供試模型1の3次
元方向の並進運動と、回転運動の6自由度運動に非常に
滑かに追跡できる模型トラッキング装置が実現できる。
【0024】一方、供試模型1が飛行範囲から逸脱し
て、風洞壁に接近した飛行を行う場合、X台車17、あ
るいはY台車15の台車枠が、X台車用レール18、あ
るいはY台車用レール16の端部に設けた緩衝装置19
に、またスライド・ロッド12上端、あるいは下端が緩
衝装置19に接触する。これに伴い、これらの緩衝装置
19が収縮することによりX台車17、Y台車15、お
よびスライド・ロッド12の運動エネルギーを吸収する
ため、風洞壁に接触する近傍の制動領域においては、供
試模型1には飛行範囲に引き戻す制動力が作用し、自由
飛行運動が拘束され、風洞壁に衝突することが回避でい
て、供試模型1を安全、かつ確実に保持することが可能
となる。
て、風洞壁に接近した飛行を行う場合、X台車17、あ
るいはY台車15の台車枠が、X台車用レール18、あ
るいはY台車用レール16の端部に設けた緩衝装置19
に、またスライド・ロッド12上端、あるいは下端が緩
衝装置19に接触する。これに伴い、これらの緩衝装置
19が収縮することによりX台車17、Y台車15、お
よびスライド・ロッド12の運動エネルギーを吸収する
ため、風洞壁に接触する近傍の制動領域においては、供
試模型1には飛行範囲に引き戻す制動力が作用し、自由
飛行運動が拘束され、風洞壁に衝突することが回避でい
て、供試模型1を安全、かつ確実に保持することが可能
となる。
【0025】また、わずかとはいえ、模型トラッキング
装置から供試模型1に伝わる外力は、スライド・ロッド
12上端の検力計11により計測される。例えばX方向
力、Y方向力、上下方向力の3分力として計測された外
力の計測結果より、自由飛行に及ぼす影響を試験後定量
的に解析・評価することが可能となる。
装置から供試模型1に伝わる外力は、スライド・ロッド
12上端の検力計11により計測される。例えばX方向
力、Y方向力、上下方向力の3分力として計測された外
力の計測結果より、自由飛行に及ぼす影響を試験後定量
的に解析・評価することが可能となる。
【0026】次に、図4は本発明の風洞試験装置の第二
実施例を示す斜視図である。図において、26はステ
ー、27はステー取付部である。ステー取付部27は、
外筒13の上端およびY台車15に装着され、ステー2
6によって接続される。また、必要に応じ、ステー取付
部27に設けたネジを緩めることにより、ステー26は
取外し可能な機構となっている。本実施例においても、
第一実施例と同様に、供試模型1の飛行範囲における飛
行中には、模型トラッキング装置から供試模型1に伝わ
る外力を最少限に抑制するため、X台車17、Y台車1
5、およびスライド・ロッド12の重量は、可能な限り
軽減させるとともに、X台車17、Y台車15の車輪回
転部、およびスライド・ロッド12のスライド部、球面
ベアリング10の軸受部の摩擦を極力低減させている。
実施例を示す斜視図である。図において、26はステ
ー、27はステー取付部である。ステー取付部27は、
外筒13の上端およびY台車15に装着され、ステー2
6によって接続される。また、必要に応じ、ステー取付
部27に設けたネジを緩めることにより、ステー26は
取外し可能な機構となっている。本実施例においても、
第一実施例と同様に、供試模型1の飛行範囲における飛
行中には、模型トラッキング装置から供試模型1に伝わ
る外力を最少限に抑制するため、X台車17、Y台車1
5、およびスライド・ロッド12の重量は、可能な限り
軽減させるとともに、X台車17、Y台車15の車輪回
転部、およびスライド・ロッド12のスライド部、球面
ベアリング10の軸受部の摩擦を極力低減させている。
【0027】供試模型1が制動領域を飛行する場合にお
いては、X台車17、Y台車15、スライド・ロッド1
2の運動エネルギーを吸収するため、緩衝装置19から
X台車17、Y台車15、スライド・ロッド12には大
きな反力が作用する。従って、これらから構成される模
型トラッキング装置の強度設計に当っては、これらの最
大反力を設計条件として考慮に入れる必要がある。実際
の自由飛行風洞試験を想定すると、送風開始・終了のタ
イミング、飛行制御オン・オフのタイミングと、その後
の過渡応答処理要領といった、言わば風洞試験技術の慣
熟度、制御則の完成度等によって、上記の最大反力が大
きく左右されることは容易に推測される。
いては、X台車17、Y台車15、スライド・ロッド1
2の運動エネルギーを吸収するため、緩衝装置19から
X台車17、Y台車15、スライド・ロッド12には大
きな反力が作用する。従って、これらから構成される模
型トラッキング装置の強度設計に当っては、これらの最
大反力を設計条件として考慮に入れる必要がある。実際
の自由飛行風洞試験を想定すると、送風開始・終了のタ
イミング、飛行制御オン・オフのタイミングと、その後
の過渡応答処理要領といった、言わば風洞試験技術の慣
熟度、制御則の完成度等によって、上記の最大反力が大
きく左右されることは容易に推測される。
【0028】換言すれば、試験要員も不慣れで制御則の
完成度も高くない試験初期段階では、模型トラッキング
装置の剛性を極力高めておき、試験要員もベテランとな
り制御則もリファインされた試験慣熟段階では、多少剛
性は犠牲にしてでも、模型トラッキング装置の重量軽
減、摩擦低減、空力抵抗低減を図るようにすることが望
ましい。
完成度も高くない試験初期段階では、模型トラッキング
装置の剛性を極力高めておき、試験要員もベテランとな
り制御則もリファインされた試験慣熟段階では、多少剛
性は犠牲にしてでも、模型トラッキング装置の重量軽
減、摩擦低減、空力抵抗低減を図るようにすることが望
ましい。
【0029】このように模型トラッキング装置の剛性を
可変とするため、本実施例においては、Y台車15の四
隅と外筒13上端にステー取付部27を設け、その間を
簡単に着脱可能なステー26で連結した。このようにす
ることにより、試験初期段階では、ステー26を装着し
たままで用い、操作ミス等で制動時の反力が大きくなっ
ても十分耐え得る剛性を模型トラッキング装置に与える
ことができる。また、試験初期段階を経て、スムースに
試験を実施し得るようになった段階では、ステー26を
外し、より高精度な試験結果を取得するようにすること
ができる。本実施例においては、前述した第一実施例の
効果に加え、このような効果が得られるものである。
可変とするため、本実施例においては、Y台車15の四
隅と外筒13上端にステー取付部27を設け、その間を
簡単に着脱可能なステー26で連結した。このようにす
ることにより、試験初期段階では、ステー26を装着し
たままで用い、操作ミス等で制動時の反力が大きくなっ
ても十分耐え得る剛性を模型トラッキング装置に与える
ことができる。また、試験初期段階を経て、スムースに
試験を実施し得るようになった段階では、ステー26を
外し、より高精度な試験結果を取得するようにすること
ができる。本実施例においては、前述した第一実施例の
効果に加え、このような効果が得られるものである。
【0030】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明の風洞試験
装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により、次の
効果が得られる。
装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により、次の
効果が得られる。
【0031】(1)供試模型が風洞壁と衝突することな
い風洞内に定められた飛行範囲を飛行しているときは、
飛行を拘束する外力が供試模型に働かないため、自由飛
行中の運動特性を忠実に模擬でき、計測結果から飛行運
動特性を直接把握できるようになる。
い風洞内に定められた飛行範囲を飛行しているときは、
飛行を拘束する外力が供試模型に働かないため、自由飛
行中の運動特性を忠実に模擬でき、計測結果から飛行運
動特性を直接把握できるようになる。
【0032】(2)供試模型が飛行範囲から外れて、風
洞壁に衝突する可能性のある制動範囲を飛行しようとす
ると模型トラッキング装置に設けた緩衝装置が働き、供
試模型の飛行に制動力が加わり、供試模型の風洞壁との
衝突が回避でき、供試模型を安全、確実に保持できる。
洞壁に衝突する可能性のある制動範囲を飛行しようとす
ると模型トラッキング装置に設けた緩衝装置が働き、供
試模型の飛行に制動力が加わり、供試模型の風洞壁との
衝突が回避でき、供試模型を安全、確実に保持できる。
【0033】(3)姿勢変動を含む供試模型の自由飛行
を許容する模型トラッキング装置から供試模型へ伝達さ
れる外力は、飛行範囲で微小になるようにしてあるが、
この微小な外力も検力計で検出され、定量的に把握され
るので、高精度の試験結果が得られる。
を許容する模型トラッキング装置から供試模型へ伝達さ
れる外力は、飛行範囲で微小になるようにしてあるが、
この微小な外力も検力計で検出され、定量的に把握され
るので、高精度の試験結果が得られる。
【図1】本発明の風洞試験装置の第一実施例を示す斜視
図
図
【図2】図1に示すスライド・ロッドを支持するウェイ
ト・バランサーの斜視図
ト・バランサーの斜視図
【図3】図1に示す緩衝装置の一例としてのスライド・
ロッド用の緩衝装置の斜視図
ロッド用の緩衝装置の斜視図
【図4】本発明の第二実施例を示す斜視図
【図5】従来の自由飛行試験用の風洞試験装置の一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
1 供試模型 2 主翼 3 エルロン舵面 4 水平尾翼 5 エレベータ舵面 6 垂直尾翼 7 ラダー舵面 8 フレキシブル・ホース 9 ノズル 10 球面ベアリング 11 検力計 12 スライド・ロッド 13 外筒 14 ウェイト・バランサ 15 Y台車 16 Y台車用レール 17 X台車 18 X台車用レール 19 緩衝装置 19a,19b,19c 外筒上端側緩衝装置 19d 外筒下端側緩衝装置 20 ラック 21 ピニオン 22 バックラッシュ防止用コイル
バネ 23 ゼンマイ・バネ 24 スライド・ロッド鍔部 25 スライド・ロッド底部 26 ステー 27 ステー取付部 28 プーリー 29 ケーブル 30 張力制御装置 31 風洞
バネ 23 ゼンマイ・バネ 24 スライド・ロッド鍔部 25 スライド・ロッド底部 26 ステー 27 ステー取付部 28 プーリー 29 ケーブル 30 張力制御装置 31 風洞
Claims (1)
- 【請求項1】 風洞内の気流中で供試模型を自由飛行さ
せ、前記供試模型の飛行運動特性を取得する風洞試験装
置において、前記風洞内を前後方向に走行するX台車、
前記X台車上を左右方向に走行するY台車、およびY台
車上で上下方向に滑動するスライド・ロッドからなる模
型トラッキング装置と、前記スライド・ロッドの上端
に、姿勢角を自在にして前記供試模型を接続する球面ベ
アリングと、前記スライド・ロッドの上部に装着され、
前記模型トラッキング装置から前記供試模型へ伝達され
る外力を検出する検力計と、前記模型トラッキング装置
に装着され、前記風洞内に設定された飛行範囲内での前
記供試模型の自由飛行を許容するとともに、前記飛行範
囲から逸脱する前記供試模型の飛行を制動する緩衝装置
とを具えたことを特徴とする風洞試験装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11976695A JPH08313388A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 風洞試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11976695A JPH08313388A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 風洞試験装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08313388A true JPH08313388A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14769665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11976695A Withdrawn JPH08313388A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 風洞試験装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08313388A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008191095A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Aisin Aw Co Ltd | 流体力測定装置及び流体力の測定方法 |
CN103134441A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-06-05 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 | 大型风洞挠性喷管激光跟踪测量方法 |
CN104964807A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-10-07 | 中国航天空气动力技术研究院 | 用于风洞试验的模型位姿连续改变碰撞检测方法 |
CN106370389A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-01 | 青岛海信日立空调***有限公司 | 一种空调风场测试设备及其控制方法 |
CN106483023A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-08 | 兰州交通大学 | 一种真三轴模拟隧道实验装置 |
CN107167329A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-15 | 北京航空航天大学 | 一种非对称飞行器舵面的空气动力加载试验装置 |
CN108303231A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-20 | 广州大学 | 一种用于风能收集器单向振动风洞试验的测试*** |
CN110346109A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-10-18 | 新元风洞(镇江)有限公司 | 一种无人机抗风性能测试设备及其方法 |
CN106525375B (zh) * | 2016-10-21 | 2020-05-12 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种用于无人机抗风能力检测的自适应*** |
CN113029612A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种转向架积雪结冰风洞试验***的转向架旋转试验台 |
CN113933018A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-14 | 西安航天动力试验技术研究所 | 一种舵面展开瞬间飞行器扭矩实时测量***及方法 |
CN116242575A (zh) * | 2023-05-08 | 2023-06-09 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种低速风洞虚拟飞试验装置 |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP11976695A patent/JPH08313388A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN104964807A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-10-07 | 中国航天空气动力技术研究院 | 用于风洞试验的模型位姿连续改变碰撞检测方法 |
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CN106483023A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-08 | 兰州交通大学 | 一种真三轴模拟隧道实验装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |