JPH0875596A

JPH0875596A - 風洞試験用スティング

Info

Publication number: JPH0875596A
Application number: JP21581694A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Abeta; 武阿部田; Yasuo Sugiura; 康夫杉浦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、風洞模型を風洞計測部に設置する
ための風洞試験用スティングに関する。従来のスティン
グが鋼製の一体成形でつくられているため、構造減衰率
が小さく、風洞模型に発生する振動を低減できず、風洞
試験が困難になる場合が生じていた。【構成】本発明では、スティングを、天秤を介して風
洞模型を装着する先端部、および風洞装置に連結する付
根部を具える鋼製の芯材と、芯材との間に間隔をあけ
て、芯材を被覆する外皮材と、芯材と外皮材との間に充
填される樹脂材で形成するようにした。これにより、風
洞模型に発生する振動は樹脂材によって低減し、振動の
発生し易い風洞模型による、振動の発生し易い高迎角で
の風洞試験ができるようになる。また、スティングの軽
量化により、固有振動数が高くなり、風洞模型に発生す
る振動との共振が回避でき、振動の発散増大を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、風洞試験に於て、風洞
模型を風洞計測部に設置するために使用するスティン
グ、特に制振機能を有する風洞試験用スティングに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】航空機の開発試験の中に、実機と相似に
製作された風洞模型を使用し、実機特性を求める風洞模
型がある。通常の風洞試験では、図５に示すように、ス
ティング５１の先端部５６に天秤５２を介して連結され
た風洞模型５３に発生する空気力を天秤５２により、風
洞模型５３に設定されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各方向の力、
およびこれらの各軸まわりの回転モーメントを計測し、
実機特性を求めるようにしている。また、スティング５
１は、前述の通り風洞模型５３を先端部５６に連結し、
風洞模型５３を風洞計測部に設置するとともに、その後
端の付根部５５を連結した風洞装置６０を、上下動させ
ることによって、風洞の軸心方向に流れる気流Ｆに対す
る風洞模型５３の迎角αを変更するようにしている。

【０００３】図６は、従来使用されている通常の円形ス
ティング５１の全体を表わしたものであるが、風洞試験
の目的によっては、図７に示す様な、先端部５６と付根
部５５の間を平たくした、平板スティング５４を使用す
る場合もある。すなわち、スティングには、風洞模型５
３を風洞計測部に設置し、気流Ｆに対する風洞模型５３
の迎角αを変角するほか、風洞模型５３の後方の流れ
（後流）を、実機と相似の流れに整流して、後流の乱れ
により風洞模型５３のまわりの流れが乱れ、実機特性と
異なる空気力が風洞模型５３に発生させることがないよ
うにすることも目的としている。このため、スティング
先端部５６後方の形状、大きさは強度上からの要求のほ
かに、後流を整流できる形状、大きさにする必要があ
る。

【０００４】また、このような、従来のスティング５
１，５４は鋼製材料による一体成形で製作されているた
め構造減衰率は１％以下と低く、また、重量の大きいも
のとなっており、その先端部に取付けられる風洞模型の
固有振動数は小さいものとなっている。このため、風洞
模型５３を気流Ｆに対し大きな迎角αに設定し、風洞模
型５３が空力的に不安定となり、振動が発生した場合、
スティング５１，５４を含む支持系に、振動を減衰させ
る力がなく、また、風洞模型５３の加振がスティング５
１，５４の先端に取り付けられた風洞模型５３の固有振
動数に近い振動数で行われるため、風洞模型５３の振動
が発散し、風洞試験が不可能となる場合がある。

【０００５】近年設計される航空機は、要求性能の特殊
性から、必ずしも、安定した形状のものではなく、その
風洞模型は、風洞試験において大きな振動が発生するも
のがある。このような、風洞模型を使って風洞試験を行
う場合、従来の上述したスティングによる支持では、こ
の振動を制する事が出来ない場合が多々発生している。

【０００６】また、航空機の超音速時の実機特性を求め
る超音速風洞試験においては、風洞始動時、風洞内に生
じるスターティングロードにより風洞模型５３が加振さ
れ、風洞模型５３に振動が発生し、風洞試験が不可能と
なることもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
装置の不具合を解消し、風洞模型に振動が発生しても、
振動を減衰し、また、風洞模型の振動と共振することが
なく、発生した振動を発散させることのない、風洞試験
用スティングを提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の風洞
試験用スティングは、次の手段とした。（１）天秤を固定する先端部、風洞装置と連結する付根
部を後端に設けた鋼製の芯材、芯材との間に間隙を設け
て芯材を被覆し、外周面を先端部に取付けた風洞模型の
後流を整流するようにして、芯材と固着される鋼製の外
皮材、および芯材と外皮材の間に充填され、風洞模型に
発生し、芯材を介して伝達される振動を減衰する樹脂材
を設けた。

【０００９】また、他の本発明の風洞試験用スティング
は、次の手段とした。（２）（１）項の芯材と同様な芯材、および芯材を被覆
し、外周面を先端に取付けた風洞模型の後流を整流する
とともに、風洞模型で発生し、芯材を介して伝達される
振動との共振を回避し、振動を減衰する繊維強化樹脂を
設けた。

【００１０】

【作用】本発明の風洞試験用スティングでは、上記
（１）の手段により、（１）風洞模型の高迎角設定等により、風洞模型に発生
し、芯材先端に入った振動荷重は、芯材と外皮材との間
隙に充填した樹脂を介し、外皮に伝達される。しかし、
この伝達の過程で、樹脂材の制振作用により振動エネル
ギーは、熱エネルギーに変換され、振動の大きさを低減
する制振効果が生じ、振動が発散するようなことはなく
なり、風洞試験に支障を及ぼすことはなくなる。また、
風洞模型の後流は、従来のスティングと同様に、実機と
相似な流れに整流できる。

【００１１】また、他の本発明の風洞試験用スティング
では、上記（２）の手段により、（２）風洞模型に発生し、芯材先端に入った振動荷重
は、芯材の表面を被覆した繊維強化樹脂の持つ制振作用
により、低減することができる。また、風洞模型の後流
を、実機の後流と相似に整流する従来のスティングと略
同じ形状を、芯材の表面に繊維強化樹脂を被覆すること
によって形成したので、整流効果が得られるほか、重量
が軽減されて、先端に取付けられる風洞模型の固有振動
数を高めることができ、風洞模型に発生する振動の共振
による振動発散を防止できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の風洞試験用スティングの実施
例を図面にもとづき説明する。図１は本発明の風洞試験
用スティングの第１実施例を示す図で、図１（Ａ）は分
解した状態を示す斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の組
立状態を示す斜視図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の矢視Ａ
−Ａ断面図、図２は第２実施例を示す図で、図２（Ａ）
は組立状態を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の矢
視Ｂ−Ｂ断面図、図３は第３実施例を示す図で、図３
（Ａ）は全体斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の矢視Ｃ
−Ｃ断面図、図４は第４実施例を示す図で、図４（Ａ）
は全体斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢視Ｄ−Ｄ断
面図である。

【００１３】図１に示す二重構造のスティングは、円形
スティングに適用するもので、芯材１、外皮材２、およ
び芯材１と外皮材２の間に充填される樹脂材３からな
る。

【００１４】芯材１は、先端に設けられ天秤を装着する
先端部４と、後端に設けられ風洞装置と連結する付根部
５とを設けた鋼製のもので、先端部４と付根部５との間
は矩形角状に形成されている。

【００１５】また、外皮材２は、同様に鋼製で、上面外
皮材２Ａ、下面外皮材２Ｂからなる二ツ割形状にされて
おり、内部に芯材１を収容するための溝６が設けられて
いる。この溝６は芯材１を上面外皮材２Ａ、下面外皮材
３Ｂで挟み込んだとき、外皮材２の内面と芯材１の外面
との間に、間隙ができる大きさのものとされている。ま
た、外皮材２の両側部には、上面外皮材２Ａと下面外皮
材２Ｂを結合するための連結孔７が長手方向に等ピッチ
で設けられている。

【００１６】このような、芯材１と外皮材２を図１
（Ｂ）に示すような組立状態にするには、外皮材２の溝
６に樹脂材３を適量充填し、芯材１の上、および下方か
ら、上面外皮材２Ａ、および下面外皮材２Ｂを芯材１の
取付場所に押し付け、外皮材２の両側部長手方向に設け
た連結孔７にボルト８を挿入して、締付けていく。これ
により、上面外皮材２Ａと下面外皮材２Ｂは、内部に芯
材１を挿入した状態で一体化される。また、外皮材２の
溝６に充填された樹脂材３は、ボルト８の締付けととも
に、その流動性により、芯材１の外面と外皮材２の内面
の間の間隙を完全に埋め、余剰分は分割面９、および芯
材１と外皮材２の結合部から外部へ漏出する。この樹脂
材３の固化をまって、本実施例の二重構造のスティング
は完成する。

【００１７】次に、図２に示す二重構造のスティング
は、平板スティングに適用するもので、第１実施例と同
様に天秤を装着する先端部４、および風洞装置と連結す
る付根部を具えた芯材１１、芯材１１の平板部１２を両
側から被覆する外皮材１３、および芯材１１と外皮材１
３の間に充填する樹脂材１４とからなる。そして、平板
部１２の両側から内面に形成した１６に樹脂材１４を充
填した外皮材１３を取付け、外皮材１３の長手方向、
上、下端部に設けた連結孔７にボルト８を通し、締付け
ることにより、図２（Ａ）に示すように組立状態とな
る。また、樹脂材１４は、図２（Ｂ）に示すように芯材
１１（平板部）の外周面と外皮材１３の内周面の間に均
等に充填された状態となる。

【００１８】次に、図３は芯材２１の外周面に、炭素繊
維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、又はガラス繊維強化
プラスチック（ＧＦＲＰ）等の繊維強化樹脂２２をロー
ビングで巻き付け、外皮材２を芯材１に取付けた第１実
施例のスティング形状と同形状にしたものである。すな
わち、本実施例では芯材２１とＣＦＲＰ、又はＧＦＲＰ
のみでスティングを形成している。

【００１９】次に、図４は平板スティングの芯材３１の
平板部３２両側部を切削して凹所を形成し、この凹所
に、前記ＧＦＲＰ、又はＣＦＲＰで作製した外皮３３を
接着したものである。

【００２０】本実施例は上述のように構成されるので、
図１，図２に示す第１、および第２実施例においては、
芯材１，１１の先端部４に天秤を介して取付けられた風
洞模型に発生した振動荷重は芯材１，１１を介して、外
皮材２，１２に伝達されるが、芯材１，１１と外皮材
２，１３の間に充填された樹脂材３，１４の制振作用に
より、熱エネルギーに変換され低減する。これらの実施
例においては、前記した従来の一体型スティングに比較
して、４〜５倍の構造減衰率が得られる。また、鋼製の
芯材１，１１と外皮材２，１３により、空力荷重に耐え
る風洞内の模型設置が可能になるとともに、スティング
の外形形状を、従来のものと同様に、風洞模型の後流を
実機と相似の流れにすることができる。

【００２１】また、図３、図４に示す、第３、および第
４実施例においては、芯材２１，３１の表面に、繊維強
化樹脂２２，３２を取付ける事により重量軽減が出来、
先端に取付けられる風洞模型の固有振動数が上り、風洞
模型に発生する振動との共振が回避できると同時に、繊
維強化樹脂が持つ緩衝効果より制振出来る。さらに、ス
ティングの組立状態における外形形状は、従来のスティ
ングと略同じ形状にでき、風洞模型の後流を実機のもの
と相似でき、正確な実機特性を求めることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の風洞試験用
スティングによれば、請求項１に示す構成により（１）風洞模型に発生し、芯材先端に入った振動荷重
は、芯材と外皮材との間に充填した樹脂材により、振動
エネルギーが熱エネルギーに変換され低減する。これに
より、高速、および高迎角における風洞試験ができると
ともに、振動低減により風洞試験データの精度が向上す
る。

【００２３】また、風洞模型の後流は、従来スティング
と同様に、実機と相似の後流とすることができ、この面
からも風洞試験データの精度を向上させることができ
る。また、他の本発明の風洞試験用スティングによれ
ば、請求項２に示す構成より、（２）上記（１）と同様の効果が得られるほか、スティ
ングの先端に取付けられる風洞模型の固有振動数を高め
ることができるので、風洞模型に発生する振動が発散す
るようなことはなく、風洞試験の自由度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風洞試験用スティングの第１実施例を
示す図で、図１（Ａ）は分解した状態を示す斜視図、図
１（Ｂ）は図１（Ａ）の組立状態を示す斜視図、図
（Ｃ）は図１（Ｂ）の矢視Ａ−Ａ断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す図で、図２（Ａ）は
組立状態を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の矢視
Ｂ−Ｂ断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す図で、図３（Ａ）は
全体斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の矢視Ｃ−Ｃ断面
図。

【図４】図４は第４実施例を示す図で、図４（Ａ）は全
体斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢視Ｄ−Ｄ断面
図。

【図５】スティングに風洞模型をセットした状態を示
す、一部断面図による側面図。

【図６】従来の円形スティングを示す斜視図。

【図７】従来の平板スティングを示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１芯材２，１３外皮材３，１４樹脂材４先端部５付根部６，１６溝部７取付孔８ボルト９分割面１２，３２平板部２２，２３繊維強化樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空力特性を計測する風洞模型を天秤を介
して連結し、風洞計測部に設置する風洞試験用スティン
グにおいて、前記天秤を固着する先端部、および風洞装
置と連結する付根部を設けた鋼製の芯材と、間隙を設け
て前記芯材を被覆し、前記風洞模型の後流を整流する鋼
製の外皮材と、前記芯材と外皮材の間に充填し、前記芯
材の振動を減衰する樹脂材とからなることを特徴とする
風洞試験用スティング。
【請求項２】空力特性を計測する風洞模型を天秤を介
して連結し、風洞計測部に設置する風洞試験用スティン
グにおいて、前記天秤を固着する先端部、および風洞装
置と連結する付根部を設けた鋼製の芯材と、前記芯材を
被覆し前記風洞模型の後流を整流するとともに、前記芯
材の振動を減衰する繊維強化樹脂からなることを特徴と
する風洞試験用スティング。