JPH0755632A - 風洞試験設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １基の風洞試験設備で送風機の交換作業を行
うことなく低速、遷音速、超音速のガス流速を実現す
る。 【構成】 測定部に風路５を通しガス４を循環回流させ
るよう環状に構成した風洞本体３の内部所要位置に、前
記風路５と略同径の回転径を有する低圧ブレード１８を
吸込側に、該低圧ブレード１８より小径の回転径を有す
る高圧ブレード１９を吐出側に夫々備えた送風機２０を
配設し、前記高圧ブレード１９の周囲に、前記風路５内
における外側を流れるガス流４ａと風路５内における内
側を流れるガス流４ｂとを区画する筒状体２３を設け、
該筒状体２３の外側に形成される流路５ａを、流路切換
装置２４により風洞本体３内部下流側と風洞本体３外部
とに切り換えて連通させることにより、低速から超音速
までのガス流速の変更を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、風洞試験設備に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】航空宇宙産業では航空機の性能確認の為
の風洞試験が不可欠であり、特に遷音速（マッハ０．８
〜１．４）や超音速（マッハ１．５以上）の風洞試験設
備の需要が高まっている。

【０００３】図５は前記風洞試験設備の一例を示すもの
で、図中１は測定部２を包囲するプレナムチャンバ、３
は前記測定部２に対しガス４を内部の風路５を通して循
環回流させるよう前記プレナムチャンバ１に接続された
風洞本体を示し、該風洞本体３は第一拡散胴６、第一屈
曲胴７、第一平行胴８、第二屈曲胴９、第二平行胴１
０、第三平行胴１１、第二拡散胴１２、第三屈曲胴１
３、第四平行胴１４、第四屈曲胴１５を略矩形状に連結
して構成されており、前記第二平行胴１０内には前記ガ
ス４を図における左回りに回流する為の送風機１６が配
設されている。

【０００４】前記プレナムチャンバ１内における測定部
２の上流側には、前記第四屈曲胴１５から導入されるガ
ス４を収縮して測定部２に導き得るよう縮流ノズル２ａ
が設けられており、前記プレナムチャンバ１内における
測定部２の下流側には、該測定部２から送出されるガス
４を良好に回収し得るよう前記第一拡散胴６の上流側端
部（小径側端部）が挿入配置されている。

【０００５】而して、風洞試験を行う場合には、測定部
２内に航空機の模型等の供試体を配置し、送風機１６を
駆動してガス４を風路５内で循環回流することにより前
記測定部２内の供試体を遷音速や超音速のガス流れに晒
し、測定部２内に前記供試体と一緒に配した図示しない
センサ類により各種試験データを得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、送風機
１６には能力に応じた安定運転域があり、この安定運転
域内で送風機１６の回転数を変更する程度では、風路５
内を循環回流されるガス４の流速を遷音速と超音速とに
切り換える等の調整は不可能である。

【０００７】従って、遷音速と超音速の風洞試験データ
を夫々得ようとすれば、遷音速専用若しくは超音速専用
の送風機を使い分けしなければならず、遷音速専用の送
風機を備えた風洞試験設備と、超音速専用の送風機を備
えた風洞試験設備とを別個に構築するか、若しくは遷音
速専用の送風機と超音速専用の送風機とを適宜交換する
ことが考えられる。

【０００８】ところが、風洞試験設備の構築には１基当
り数十億円以上の莫大な建設費用がかかる為、風洞試験
設備を複数基構築する場合には建設コストの大幅な高騰
を招くことになり、また、遷音速専用の送風機と超音速
専用の送風機とを交換する場合には、送風機が大型で重
量物であることから交換作業に多大な労力と時間が必要
となり、しかも風路に対する送風機の芯合わせを精度良
く行わないと稼働時に振動を生じるという不具合があっ
た。

【０００９】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、１基の風洞試験設備で送風機の交換作業を行うこと
なく低速、遷音速、超音速のガス流速を実現することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定部に対し
風路を通してガスを循環回流させるよう環状に構成した
風洞本体の所要位置に、前記風路と略同径の回転径を有
する低圧ブレードを吸込側に備え且つ該低圧ブレードよ
り小径の回転径を有する高圧ブレードを吐出側に備えた
送風機を配設し、該送風機の高圧ブレードの周囲に、前
記風路内における外側を流れるガス流と風路内における
内側を流れるガス流とを区画する筒状体を設け、該筒状
体の外側に形成される流路を風洞本体内部の送風機下流
側と風洞本体外部とに切り換えて連通させる流路切換装
置を設けたことを特徴とする風洞試験設備、に係るもの
である。

【００１１】

【作用】従って本発明では、超音速の風洞試験を行う場
合には、流路切換装置により筒状体の外側に形成される
流路を風洞本体外部に連通させた状態で送風機を回転駆
動すると、筒状体外側の流路に流量大で圧力比小のガス
流が低圧ブレードにより形成されると共に、筒状体内側
の流路には流量小で圧力比大のガス流が高圧ブレードに
より形成されるが、前記筒状体外側に形成される流量大
で圧力比小のガス流は、風洞本体側の開口部から風洞本
体外部へと排出されるので、送風機の下流側風路には、
前記筒状体内側に形成される流量小で圧力比大のガス流
のみが流されることになり、送風機を高速回転域で運転
することにより容易に超音速のガス流を実現し得て測定
部へと送給することが可能となる。

【００１２】また、遷音速の風洞試験を行う場合には、
流路切換装置により筒状体の外側に形成される流路を風
洞本体内部下流側に連通させた状態で送風機を回転駆動
すると、筒状体外側に形成される流量大で圧力比小のガ
ス流が風洞本体内部下流側へと流されるので、下流側に
向うにつれ風路内における外側のガス流と内側のガス流
とが混ざり合って流速分布が比較的低い流速に平均化さ
れ、送風機の回転数を安定運転域から逸脱するような回
転数まで下げることなく遷音速のガス流を容易に実現し
得て測定部へと送給することが可能となる。

【００１３】更に、低速の風洞試験を行う場合には、前
述した遷音速の風洞試験を行う場合と同様に、流路切換
装置により筒状体の外側に形成される流路を風洞本体内
部下流側に連通させた状態で送風機を回転数を下げて駆
動すると、風路内における外側の圧力比小のガス流の流
量が内側のガス流より大きい為、下流側に向うにつれ外
側のガス流と内側のガス流とが混ざり合って形成される
最終的なガス流の流速は、前記送風機の比較的小幅の回
転数低下で効果的に減速させることが可能であり、送風
機の回転数を安定運転域から逸脱するような回転数まで
下げることなく低速のガス流を容易に実現し得て測定部
へと送給することが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

【００１５】図１〜図４は本発明の一実施例を示すもの
で、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わして
いる。

【００１６】図中１７は前述した図５の風洞試験設備と
略同様に構成した風洞試験設備を示し、該風洞試験設備
１７における風洞本体３の第二平行胴１０内には、風路
５と略同径の回転径を有する低圧ブレード１８を吸込側
に備え且つ該低圧ブレード１８より小径の回転径を有す
る高圧ブレード１９を吐出側に備えた送風機２０が配設
されており、該送風機２０は風洞本体３外部に配設した
電動機２１に駆動シャフト２２を介して接続されてい
る。

【００１７】尚、図示では前記送風機２０の低圧ブレー
ド１８を一段、高圧ブレード１９を二段としているが、
実際には低圧ブレード１８を一〜二段、高圧ブレード１
９を七段程度とする。

【００１８】更に、前記送風機２０の高圧ブレード１９
の周囲には、前記風路５内における外側を流れるガス流
４ａと風路５内における内側を流れるガス流４ｂとを、
およそ６：１の流量割合となるよう区画する筒状体２３
が設けられており、該筒状体２３の下流側には、筒状体
２３の外側に形成される流路５ａを風洞本体３内部の送
風機２０下流側と風洞本体３外部とに切り換えて連通さ
せる流路切換装置２４が構成されている。

【００１９】前記流路切換装置２４の詳細は図２及び図
３に示す通りであり、筒状体２３の後端と送風機２０周
囲の風洞本体３との間に下流側に向け末広がりとなるテ
ーパ形状のスカート部２５を設け、該スカート部２５と
スカート部２５周囲の風洞本体３における周方向複数箇
所に開口部２６，２７を設け、該各開口部２６，２７の
上流側端部にヒンジ連結した開閉扉２８，２９により前
記各開口部２６，２７を開閉可能とした構成となってい
る。

【００２０】前記スカート部２５の各開口部２６を開閉
する開閉扉２８は、筒状体２３外周面に配設した開閉用
サーボモータ３０によりリンク機構３１を介して同時に
開閉作動されるようになっており、また、前記風洞本体
３の各開口部２７を開閉する開閉扉２９は、風洞本体３
外周面に配設した開閉用サーボモータ３２によりリンク
機構３３を介して同時に開閉作動されるようになってい
る。

【００２１】更に、風洞本体３側の開閉扉２９の外周囲
はマニホールド３４により包囲されており、該マニホー
ルド３４の排出口３５は連絡管３６を介して風洞本体３
の送風機２０より上流側の風路５に連通されている。

【００２２】尚、図中３７は風洞本体３の曲り角におい
てガス４の流れがスムーズに９０゜曲るよう配設された
変流器を示す。

【００２３】而して、超音速の風洞試験を行う場合に
は、各開閉用サーボモータ３０，３２によりリンク機構
３１，３３を引き込んでスカート部２５側及び風洞本体
３側の各開閉扉２８，２９を風路５の半径方向外側に傾
動し、前記スカート部２５の全ての開口部２６を開閉扉
２８により閉じ且つ風洞本体３の全ての開口部２７を開
け、筒状体２３の外側に形成される流路５ａを風洞本体
３外部のマニホールド３４に連通させた状態（図１参
照）として送風機２０を電動機２１により回転駆動する
と、筒状体２３外側の流路５ａに流量大で圧力比小のガ
ス流４ａが低圧ブレード１８により形成されると共に、
筒状体２３内側の流路５ｂには流量小で圧力比大のガス
流４ｂが高圧ブレード１９により形成されるが、前記筒
状体２３外側に形成される流量大で圧力比小のガス流４
ａは、風洞本体３側の開口部２７からマニホールド３４
へと排出され、連絡管３６を介して風洞本体３の送風機
２０より上流側の風路５に戻されるので、送風機２０の
下流側風路５には、前記筒状体２３内側に形成される流
量小で圧力比大のガス流４ａのみが流されることにな
り、送風機２０を高速回転域で運転することにより容易
に超音速のガス流を実現し得て測定部２（図５参照）へ
と送給することが可能となる。

【００２４】また、遷音速の風洞試験を行う場合には、
各開閉用サーボモータ３０，３２によりリンク機構３
１，３３を押し出してスカート部２５側及び風洞本体３
側の各開閉扉２８，２９を送風機２０の軸心と平行とな
るよう傾動し、前記スカート部２５の全ての開口部２６
を開閉扉２８により開け且つ風洞本体３の全ての開口部
２７を閉じ、筒状体２３の外側に形成される流路５ａを
風洞本体３内部下流側に連通させた状態（図４参照）と
して送風機２０を電動機２１により回転駆動すると、前
記筒状体２３外側に形成される流量大で圧力比小のガス
流４ａが、スカート部２５側の開口部２６から風洞本体
３内部下流側へと流されるので、送風機２０直後におけ
る流速分布は図４中Ａで示す如く風路５内の外側におい
て流速が低く且つ風路５内の内側において流速が高い分
布となるが、外側のガス流４ａの流量が内側のガス流４
ｂより約６倍大きい為、下流側に向うにつれ外側のガス
流４ａと内側のガス流４ｂとが混ざり合って流速分布が
図４中Ｂで示す如く比較的低い流速に平均化される。

【００２５】例えば、送風機２０の高速回転時において
低圧ブレード１８により筒状体２３の外側にマッハ０．
９の遷音速のガス流４ａが形成され、高圧ブレード１９
により筒状体２３の内側にマッハ１．８の超音速のガス
流４ｂが形成されるとすれば、送風機２０の下流側にお
いて６：１の流量割合で混合されたガス流速は、

【数１】 （１×１．８＋６×０．９）／（６＋１）≒１．０３ により約マッハ１．０３の遷音速となり、送風機２０の
回転数を安定運転域から逸脱するような回転数まで下げ
ることなく遷音速のガス流を容易に実現し得て測定部２
（図５参照）へと送給することが可能となる。

【００２６】更に、低速の風洞試験を行う場合には、前
述した遷音速の風洞試験を行う場合と同様にして筒状体
２３の外側に形成される流路５ａを風洞本体３内部下流
側に連通させた状態（図４参照）として送風機２０を電
動機２１により回転駆動し、その回転数を下げることに
よりマッハ０．３〜０．７程度の低速のガス流を実現す
る。

【００２７】即ち、筒状体２３の外側に形成される流路
５ａを風洞本体３内部下流側に連通させた状態で送風機
２０の回転数を下げると、外側の圧力比小のガス流４ａ
の流量が内側の圧力比大のガス流４ｂより約６倍大きい
為、下流側に向うにつれ外側のガス流４ａと内側のガス
流４ｂとが混ざり合って形成される最終的なガス流の流
速は、前記送風機２０の比較的小幅の回転数低下で効果
的に減速させることが可能であり、送風機２０の回転数
を安定運転域から逸脱するような回転数まで下げること
なく低速のガス流を容易に実現し得て測定部２（図５参
照）へと送給することが可能である。

【００２８】従って、上記実施例によれば、１基の風洞
試験設備１７で送風機２０の交換作業を行うことなく低
速、遷音速、超音速のガス流速を実現することができ、
風洞試験設備１７に対する投資効果や設備稼働率を従来
より大幅に向上することができる。

【００２９】尚、本発明の風洞試験設備は、上述の実施
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

【００３０】

【発明の効果】上記した本発明の風洞試験設備によれ
ば、１基の風洞試験設備で送風機の交換作業を行うこと
なく低速、遷音速、超音速のガス流速を実現することが
でき、風洞試験設備に対する投資効果や設備稼働率を従
来より大幅に向上することができるという優れた効果を
奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において超音速の風洞試験を
行う場合の概略図である。

【図２】図１のスカート部の開口部及び開閉扉の斜視図
である。

【図３】図１の風洞本体の開口部及び開閉扉の斜視図で
ある。

【図４】本発明の一実施例において遷音速又は低速の風
洞試験を行う場合の概略図である。

【図５】従来の風洞試験設備の一例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

２ 測定部 ３ 風洞本体 ４ ガス ４ａ ガス流 ４ｂ ガス流 ５ 風路 ５ａ 流路 １７ 風洞試験設備 １８ 低圧ブレード １９ 高圧ブレード ２０ 送風機 ２３ 筒状体 ２４ 流路切換装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定部に対し風路を通してガスを循環回
   流させるよう環状に構成した風洞本体の所要位置に、前
   記風路と略同径の回転径を有する低圧ブレードを吸込側
   に備え且つ該低圧ブレードより小径の回転径を有する高
   圧ブレードを吐出側に備えた送風機を配設し、該送風機
   の高圧ブレードの周囲に、前記風路内における外側を流
   れるガス流と風路内における内側を流れるガス流とを区
   画する筒状体を設け、該筒状体の外側に形成される流路
   を風洞本体内部の送風機下流側と風洞本体外部とに切り
   換えて連通させる流路切換装置を設けたことを特徴とす
   る風洞試験設備。