JPH0854316A

JPH0854316A - 操舵翼用フラッタ模型

Info

Publication number: JPH0854316A
Application number: JP19041394A
Authority: JP
Inventors: Masao Arakawa; 正夫荒川; Yasuo Sugiura; 康夫杉浦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】操舵翼のフラッタ特性を風洞試験で検証する
ための操舵翼用フラッタ模型に関する。【構成】操舵翼４自体の重量、剛性分布を実機と相似
にするほか、操舵翼４取付部の上，下、左，右、および
捩り剛性を、実機と相似にする支持枠５を採用し、この
支持枠５の中心部に実機の回転剛性を模擬する回転バネ
１２を取付けるようにした。【効果】胴体構造が複雑化し、又は低重量、高剛性化
した最近の操舵翼のフラッタ特性に大きな影響を及ぼす
操舵翼取付部の剛性が模擬でき、風試結果の実機との対
応がきわめて良くなる。また、回転剛性が支持枠の剛性
にほとんど干渉することがない回転バネによって模擬さ
れるので、独立した設計ができ、製作上も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飛行体の飛行安全確認
のため行う風洞試験に適用されるフラッタ模型に関し、
特に回転軸を持つ操舵翼のフラッタ特性を検証するため
の操舵翼用フラッタ模型に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機の水平尾翼、カナード、又は飛昇
体のフィンのように、飛行中の姿勢、又は方向性制御を
行うために、翼面（舵面）を飛行方向から偏角させる回
転軸を具えた翼（以下、操舵翼という）がある。このよ
うな、操舵翼が飛行中においてフラッタが発生するか、
否か、又は発生するとすれば、どの様な飛行条件で発生
するかを、設計時から確認しておくことが飛行安全上、
又は運用上きわめて重要である。この確認は、計算によ
って行われるほか、通常フラッタ風洞試験によって検証
を行っている。この風洞試験に使用するフラッタ模型
は、（１）操舵翼の重量分布、剛性分布から定まる操舵
翼の振動特性、（２）操舵翼の重量特性、および偏角操
作を行う操舵機構から定まる操舵翼の回転振動特性、
（３）操舵翼を航空機、又は飛昇体の胴体から外部へ突
出させる回転軸を支持する、支持部の剛性から定まる支
持部の上，下、左，右、および捩り振動特性、を実機と
相似にして、模擬する必要がある。このうち、（１）に
ついては、胴体に翼根部が固着される固定翼等におい
て、既に広く、フラッタ模型で実施されている。また、
（２）については、図３に示すように、重量分布、およ
び剛性分布を実機の操舵翼と相似にして製作した、フラ
ッタ模型の操舵翼３６の回転振動数を、実際の航空機等
の操舵翼に模擬させるため、操舵翼３６の回転軸３７の
内側端に、トーションバ３３の一端側をカップリング３
２で結合した構造としている。そして、回転振動数はト
ーションバ３３の大きさを調整することで模擬させてい
る。

【０００３】また、同図に示すように、回転軸３７を回
転自在に支持する軸受３１、およびトーションバ３３の
他端側を固定するトーションバ固定金具３４は、風洞端
板３８内部の、気流Ｆの発生してない風路に固定された
台３５に剛結合され、風洞試験を行うようにしている。

【０００４】しかし、操舵翼の回転軸３７の支持部の上
下曲げ、左右曲げ、および捩り剛性から定まる振動特性
をフラッタ模型に模擬したものはなく、支持部の各剛性
が操舵翼の振動特性に与える影響については、無視され
ていた。これは、フラッタ模型の製作が難しいこともあ
るが、従来の航空機、又は飛昇体の胴体構造が剛構造に
され、前記（１），（２）の振動特性に対し、操舵翼を
支持する胴体の剛性が十分大きく、振動特性への影響が
小さく、フラッタ特性に大きい影響を与えるものでなか
ったことにも起因していた。

【０００５】しかし、最近の飛行体の胴体構造の複雑
化、更には、複合材料を用いた低重量、高剛性操舵翼化
が進んでいることから、操舵翼の回転軸の支持部剛性
が、操舵翼のフラッタ特性の大きい影響を与えるものと
なって来ており、無視できなくなって来ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な現状に鑑み、操舵翼を支持している支持部剛性を支持
枠で模擬し、実機と相似の振動特性となるようにすると
ともに、翼の回転剛性を支持枠内に設けた回転ばねで模
擬して、実機と相似の回転振動特性になるようにして、
風洞内の気流中で、実機の操舵翼の振動特性を完全に模
擬でき、高精度のフラッタ風洞試験を行うことのでき
る、操舵翼用フラッタ模型を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の操舵
翼用フラッタ模型は、次の手段とした。（１）フラッタ模型の、操舵翼の回転軸に一端が固着さ
れ、フラッタ模型の回転振動特性を実機と相似にする剛
性を具えた回転バネを設けた。（２）中心部で回転バネを支持するとともに、飛行体の
胴体から外部へ突出する操舵翼を支持する実機の支持部
の重量特性、および剛性と相似にされ、実機の操舵翼支
持部の振動特性を模擬する支持枠を設けた。

【０００８】

【作用】本発明の操舵翼用フラッタ模型は、上述の手段
により、（１）回転軸には、操舵翼の回転剛性を与える回転ばね
の一端が固着されてあるため、操舵翼の回転はこの回転
バネの剛性値で拘束され、フラッタ横型の回転振動特性
を実機と相似にできる。また、回転軸に一端が固着され
て、支持枠により支持されているため、回転バネの上，
下、左，右、捩れの方向の、回転方向以外の、動きは支
持枠の動きに追随する。（２）操舵翼支持部の重量特性、剛性と相似にした支持
枠の採用により、フラッタ模型が、実機をより正確に模
擬したものとなり、風洞試験により正確なフラッタ特性
を検証でき、信頼性の高い設計に寄与できる。また、支
持枠の中心で回転バネを支持することによって、回転バ
ネのサイズを変更しても、支持枠剛性値にはほとんど影
響を与えないため、回転剛性、支持枠剛性のそれぞれを
単独に設定でき、フラッタ模型を、より実機に相似させ
て製作することが容易にできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の操舵翼用フラッタ模型の実施
例を、図面にもとづき説明する。図１は、本発明の操舵
翼用フラッタ模型の第１実施例を示す図で、図１（Ａ）
は、１部断面で示す平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）
に示す矢視Ａ−Ａの断面図、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）
に示す矢視Ｂ−Ｂの断面図、図１（Ｄ）は、図１（Ａ）
に示す矢視Ｃ−Ｃの断面図である。

【００１０】図において、風洞内には、気流Ｆ方向と平
行にされた端板１が設置されている。この端板１にあけ
られた開口２には、回転軸３が貫通して設けられてい
る。そして、この回転軸３の気流Ｆ側端部には、操舵翼
４が固着され、気流Ｆによる空気力Ｌが発生するように
している。また、この操舵翼４は重量分布、および剛性
分布が、実機と相似に形成されており、空気力Ｌによっ
て発生するフラッタ特性（振動特性）は、実機の操舵翼
を模擬するものとされている。また、開口２を貫通して
端板１の内側に挿入された回転軸３の他端側は、後述す
る支持枠５に設けたベアリング６，７で回転自在に支持
されるとともに、端部に設けた回転軸左右固定ナット１
５で回転以外の動きを固定している。

【００１１】支持枠５は端板１の内側、すなわち、端板
１により気流Ｆが遮られた側、に設置されている。この
支持枠５は、一端が風洞側取付部８に固定されるととも
に、他端側は自由にされ、上面側蓋１４とともに、片持
梁のボックス構造を形成して、操舵翼４の上，下、左，
右、並びに捩り振動数が、実機の操舵翼の支持部と相似
になるようにされている。支持枠５の各振動数は、ボッ
クス構造の断面形状、及び長さを選定することによっ
て、実機の剛性特性を模擬することができる。また、支
持枠５には、左右曲げ振動数検出用歪ゲージ９、上下曲
げ振動数検出用歪ゲージ１０、および捩り振動数検出用
歪ゲージ１１が、それぞれ内周面と外周面に貼付され、
支持枠５の左右曲げ振動数、上下曲げ振動数、および捩
り振動数の、それぞれを検出するようにしている。

【００１２】また、操舵翼４の重量特性と操舵機構から
決まる操舵翼４の回転振動数は、支持枠５の中心に設け
た、一端が風洞側取付部８に固定され、他端がベアリン
グ６，７で支持された回転軸３に固着された梁構造の回
転バネ１２で操舵翼４の回転剛性を模擬し、この回転振
動数の検出は、回転バネ１２に貼り付けられた回転振動
数検出用歪ゲージ１３で行うようにしている。回転バネ
１２の断面形状、及び長さを選定することによって、実
機と相似の回転剛性が得られる。また、支持枠５の剛性
に対し、回転バネ１２の剛性値は無視できる程小さいた
め、支持枠５の各振動特性に影響を与えることなく、回
転バネ１２を数種取り替えて試験を行うこともできる。
また、回転バネ１２の回転軸３との固着は、支持枠５に
ベアリング６，７で支持された回転軸３の正八角形軸部
に嵌合って行われており、回転軸固定ボルト１６で固定
されている。これにより、回転バネ１２は回転方向を除
く、左右方向、上下方向、および捩り方向の動きは支持
枠５の動きに追従し、しかも、前述の通り、その剛性は
支持枠５の剛性に比較して充分小さくされているので、
支持枠５の各振動特性に影響を与えることはない。

【００１３】また、通風中の気流Ｆ内に置かれた、操舵
翼４の動きをモニタするため操舵翼４内に張り付けられ
た、図示しない歪ゲージのリード線は、回転軸３内に設
けたリード線用穴１７を経由して、風洞外へ導かれ、計
測装置に接続される。また、回転バネ１２からは、回転
振動数検出用歪ゲージ１３、さらには支持枠５の、上下
曲げ、左右曲げ、および捩り振動数検出用歪ゲージ１
０，９，１１からのリード線も、それぞれ風洞外へ導か
れ、それぞれ計測装置に接続される。

【００１４】次に、図２は本発明の操舵翼用フラッタ模
型の第２実施例を示す図で、図２（Ａ）は平面図、図２
（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢視Ｄ−Ｄで示す断面図、図２
（Ｃ）は、図２（Ａ）の矢視Ｅ−Ｅで示す断面図であ
る。

【００１５】本実施例では、支持枠２５の両端が風洞側
取付部８に固定されており、また中央部に回転軸３の取
付部を設けた構造となっている。これに伴い回転バネ２
２も両端固定、中央回転支持構造となっている。

【００１６】また、回転軸３への回転バネ２２の取付け
が２本の回転軸固定ボルト１６で行われている等、細い
ところを除き、略第１実施例と同様の構成となってい
る。

【００１７】

【発明の効果】上述したように、本発明の操舵翼用フラ
ッタ模型によれば、特許請求の範囲に示す構成により、
操舵翼全体を支持している支持部の剛性を支持枠で模擬
し、操舵翼の回転剛性を支持枠内に設けた回転バネで模
擬することによって、風洞内の気流中での操舵翼の動き
を、完全に実機と同様に模擬でき、高精度のフラッタ風
洞試験結果が得られ、そのデータを飛行体の設計に反映
させることができ、飛行安全上、若しくは信頼性の高い
ものにすることができる。

【００１８】また、回転バネによる回転剛性が支持枠の
剛性に全んど影響しないため、それぞれ単独で設定で
き、フラッタ模型を、より実機と相似にでき、しかも製
作が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操舵翼用フラッタ模型の第１実施例を
示す図で、図１（Ａ）は、１部断面で示す平面図、図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢視Ａ−Ａで示す背面図、図１
（Ｃ）は、図１（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂで示す断面図、図１
（Ｄ）は、図１（Ａ）の矢視Ｃ−Ｃで示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す図で、図２（Ａ）は
平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢視Ｄ−Ｄで示す
断面図、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の矢視Ｅ−Ｅで示す
断面図。

【図３】従来の操舵翼用フラッタ模型の１例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１端板２開口３回転軸４操舵翼５，２５支持枠６，７ベアリング８風洞側取付部９左右曲げ振動数検出用歪ゲージ１０上下曲げ振動数検出用歪ゲージ１１捩り振動数検出用歪ゲージ１２，２２回転バネ１３回転振動数検出用歪ゲージ１４上面側蓋１５回転軸左右固定ナット１６回転軸固定ボルト１７リード線用穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵翼の重量分布、および剛性分布から
定まる振動特性、並びに操舵翼の重量特性、および操舵
機構から定まる回転振動特性を相似にして風洞試験を行
い、前記操舵翼のフラッタ特性の検証を行うための操舵
翼用のフラッタ模型において、前記フラッタ模型の回転
軸に一端が固着され、前記回転振動特性を実機と相似に
する回転バネと、前記操舵翼を取付ける支持部の重量、
および剛性と相似にして、中心部で前記回転バネを支持
した支持枠を設けたことを特徴とする操舵翼用フラッタ
模型。