JPH10115572A - 風洞試験装置 - Google Patents
風洞試験装置Info
- Publication number
- JPH10115572A JPH10115572A JP26967396A JP26967396A JPH10115572A JP H10115572 A JPH10115572 A JP H10115572A JP 26967396 A JP26967396 A JP 26967396A JP 26967396 A JP26967396 A JP 26967396A JP H10115572 A JPH10115572 A JP H10115572A
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 供試模型に内挿された風洞天秤を用いて、供
試模型の受ける空力荷重を計測する風洞試験装置におい
て、供試模型のロール角の設定を通風毎に行わねばなら
なかった。 【解決手段】 供試模型を風洞の一部をなす計測胴の内
部空間に支持するためのポッドの内部に、風洞天秤を供
試模型とともにロール回転させるためのモータを設け
て、供試模型の迎角を変化させながらロール方向に一定
速度で回転させてデータを取得することにより、任意の
ロール角についての空力特性を一回の通風で取得できる
ようにする。
試模型の受ける空力荷重を計測する風洞試験装置におい
て、供試模型のロール角の設定を通風毎に行わねばなら
なかった。 【解決手段】 供試模型を風洞の一部をなす計測胴の内
部空間に支持するためのポッドの内部に、風洞天秤を供
試模型とともにロール回転させるためのモータを設け
て、供試模型の迎角を変化させながらロール方向に一定
速度で回転させてデータを取得することにより、任意の
ロール角についての空力特性を一回の通風で取得できる
ようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内挿式風洞天秤に
よる風洞試験の効率化に関するものである。
よる風洞試験の効率化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は間欠吹き出し式の風洞試験装置の
一構成例を示す図で、１は空気を貯める貯気槽、２は貯
気槽の元弁、３は圧力制御弁、４は高速気流を計測胴の
方へ流すための高圧配管、５は気流を整流するための集
合胴、６は気流により模型が受ける空力荷重を計測する
計測胴、７は模型を計測胴６内に配置するための模型支
持胴、８はディフューザである。間欠吹き出し式風洞の
通風は、貯気槽１に所定の圧力の圧縮空気が貯気された
後に元弁２を開き、圧力制御弁３により集合胴５内の圧
力の制御をしながら計測胴６内に高速気流を送ることに
より実施される。
一構成例を示す図で、１は空気を貯める貯気槽、２は貯
気槽の元弁、３は圧力制御弁、４は高速気流を計測胴の
方へ流すための高圧配管、５は気流を整流するための集
合胴、６は気流により模型が受ける空力荷重を計測する
計測胴、７は模型を計測胴６内に配置するための模型支
持胴、８はディフューザである。間欠吹き出し式風洞の
通風は、貯気槽１に所定の圧力の圧縮空気が貯気された
後に元弁２を開き、圧力制御弁３により集合胴５内の圧
力の制御をしながら計測胴６内に高速気流を送ることに
より実施される。
【０００３】図６は従来の風洞試験装置の計測胴付近を
示す詳細図であり、９は供試模型、１０は供試模型９の
受けた空力荷重を検出するために模型に内挿された風洞
天秤で、供試模型９と天秤１０はコレット１１を介して
接合されている。１２は供試模型９を計測胴６内部の空
間に配置するためのスティング、１３はスティング１２
を模型支持胴７に支持するためのポッド、１４は模型支
持胴７の一部で通風中に高速気流１５に対する供試模型
９の迎角１６を変角するためのストラットである。
示す詳細図であり、９は供試模型、１０は供試模型９の
受けた空力荷重を検出するために模型に内挿された風洞
天秤で、供試模型９と天秤１０はコレット１１を介して
接合されている。１２は供試模型９を計測胴６内部の空
間に配置するためのスティング、１３はスティング１２
を模型支持胴７に支持するためのポッド、１４は模型支
持胴７の一部で通風中に高速気流１５に対する供試模型
９の迎角１６を変角するためのストラットである。
【０００４】間欠式の風洞における通風中の模型の変角
は、図６に示すように鉛直面内の２次元的なものであ
り、通風中に供試模型８の迎角１６のみを自動制御で変
角させ、ロール角に関しては供試模型の天秤への取付の
設定を通風ごとに変えることにより変化させるのが一般
的な従来の試験方法である。風洞計測部の断面積が大き
く供試模型も大型であれば、ロール変角装置を模型内部
に組み込むことも考えられるが、国内にある高速の風洞
は測定部の一辺が１ｍ以内のものがほとんどであり、模
型はロール変角装置を組み込むのに充分な大きさを取る
ことができない場合が多い。
は、図６に示すように鉛直面内の２次元的なものであ
り、通風中に供試模型８の迎角１６のみを自動制御で変
角させ、ロール角に関しては供試模型の天秤への取付の
設定を通風ごとに変えることにより変化させるのが一般
的な従来の試験方法である。風洞計測部の断面積が大き
く供試模型も大型であれば、ロール変角装置を模型内部
に組み込むことも考えられるが、国内にある高速の風洞
は測定部の一辺が１ｍ以内のものがほとんどであり、模
型はロール変角装置を組み込むのに充分な大きさを取る
ことができない場合が多い。
【０００５】風洞試験で供試模型の空力特性を取得する
際、非対称形状の供試模型の試験を実施する場合などに
は、ロール角の設定を細かく変えてデータを取得するこ
とが必要となる。また、空力特性の非対称性が顕著とな
る高迎角領域での試験も同様であり、ロール角の設定の
種類だけで数回から１０数回の通風が必要となる。風洞
試験のパラメータは、姿勢角以外に形状、マッハ数、翼
の舵角などがあるため、結果的に全体としての通風回数
は膨大なものとなる。
際、非対称形状の供試模型の試験を実施する場合などに
は、ロール角の設定を細かく変えてデータを取得するこ
とが必要となる。また、空力特性の非対称性が顕著とな
る高迎角領域での試験も同様であり、ロール角の設定の
種類だけで数回から１０数回の通風が必要となる。風洞
試験のパラメータは、姿勢角以外に形状、マッハ数、翼
の舵角などがあるため、結果的に全体としての通風回数
は膨大なものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した通り、従
来の一般的な風洞試験手法によれば、通風中のロール角
の設定を変えることが困難であるために、１回の通風で
一種類のロール角の試験しか行えず、全体としての通風
回数が膨大なものになるという課題があった。
来の一般的な風洞試験手法によれば、通風中のロール角
の設定を変えることが困難であるために、１回の通風で
一種類のロール角の試験しか行えず、全体としての通風
回数が膨大なものになるという課題があった。
【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、通風中に模型を一定速度でロール方
向に回転させることによって、任意のロール角について
の空力特性を一回の通風で得ることを目的としている。
になされたもので、通風中に模型を一定速度でロール方
向に回転させることによって、任意のロール角について
の空力特性を一回の通風で得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明による風洞試
験装置は、ポッド内のモータにより高速気流中の供試模
型の迎角を変化させつつロール方向に回転させてデータ
を取得するものである。
験装置は、ポッド内のモータにより高速気流中の供試模
型の迎角を変化させつつロール方向に回転させてデータ
を取得するものである。
【０００９】また、第２の発明による風洞試験装置は、
ポッド内に配したポテンショメータにより、通風中の供
試模型のロール角を検出するものである。
ポッド内に配したポテンショメータにより、通風中の供
試模型のロール角を検出するものである。
【００１０】また、第３の発明による風洞試験装置は、
供試模型の構造を外殻と内殻の二重構造にし、通風中に
模型内部のモータによって外殻部分のみをロール方向に
回転させるものである。
供試模型の構造を外殻と内殻の二重構造にし、通風中に
模型内部のモータによって外殻部分のみをロール方向に
回転させるものである。
【００１１】また、第４の発明による風洞試験装置は、
供試模型に生じた荷重を天秤に伝達するためのコレット
と供試模型との間にモータを配して、供試模型をロール
方向に回転させるものである。
供試模型に生じた荷重を天秤に伝達するためのコレット
と供試模型との間にモータを配して、供試模型をロール
方向に回転させるものである。
【００１２】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す図
で、図１（ａ）はポッド部分の断面図、図１（ｂ）は計
測胴周辺を示す図である。この発明によるポッド１３
は、スティング１２の後方に配置されたサーボモータ１
８によりスティング１２をロール方向１７に回転させる
構造となっている。１９はサーボモータの１８の電源に
至るリード線である。スティング１２の先の天秤が感知
した供試模型の空力荷重の出力は、スティング１２とサ
ーボモータ１８の間に配されたスリップリング２０を介
し、リード線２１を経てデータ処理計算機に取り込まれ
る。
で、図１（ａ）はポッド部分の断面図、図１（ｂ）は計
測胴周辺を示す図である。この発明によるポッド１３
は、スティング１２の後方に配置されたサーボモータ１
８によりスティング１２をロール方向１７に回転させる
構造となっている。１９はサーボモータの１８の電源に
至るリード線である。スティング１２の先の天秤が感知
した供試模型の空力荷重の出力は、スティング１２とサ
ーボモータ１８の間に配されたスリップリング２０を介
し、リード線２１を経てデータ処理計算機に取り込まれ
る。
【００１３】このポッドを用いた風洞試験を図１（ｂ）
を用いて説明する。通風を開始すると、ポッド１３は風
洞の模型支持胴７のストラット１４の運動により、供試
模型９の迎角１６を穏やかに変角させる。その間ポッド
内のモータにより供試模型９はロール方向１７に一定速
度で回転し続ける。もし迎角変角速度が１ｄｅｇ／ｓｅ
ｃ、ロール変角速度が３６０ｄｅｇ／ｓｅｃであるとす
ると、ロールが一回転する間に迎角は１ｄｅｇ変角する
ので、求めたいロール角のデータを時系列で拾っていけ
ば、そのロール角に関する迎角１度きざみの空力特性デ
ータが得られることになる。
を用いて説明する。通風を開始すると、ポッド１３は風
洞の模型支持胴７のストラット１４の運動により、供試
模型９の迎角１６を穏やかに変角させる。その間ポッド
内のモータにより供試模型９はロール方向１７に一定速
度で回転し続ける。もし迎角変角速度が１ｄｅｇ／ｓｅ
ｃ、ロール変角速度が３６０ｄｅｇ／ｓｅｃであるとす
ると、ロールが一回転する間に迎角は１ｄｅｇ変角する
ので、求めたいロール角のデータを時系列で拾っていけ
ば、そのロール角に関する迎角１度きざみの空力特性デ
ータが得られることになる。
【００１４】このようにして得られたデータはポッドと
ともに回転する天秤軸についての空力荷重である。一般
的に風洞試験における空力特性は、供試模型鉛直上向き
を垂直力の正方向とする機体座標系で表す。そのため天
秤出力やスティング１２のたわみ量などは全て、天秤座
標系から機体座標系に変換する必要がある。この座標変
換を行ったのち、各空力特性データをロール角で補間
し、所要のロール角ごとに、迎角に対する空力特性の変
化を示す形式に並べ替えて整理することにより、一回の
通風であらゆるロール角に関する空力特性データを得
る。
ともに回転する天秤軸についての空力荷重である。一般
的に風洞試験における空力特性は、供試模型鉛直上向き
を垂直力の正方向とする機体座標系で表す。そのため天
秤出力やスティング１２のたわみ量などは全て、天秤座
標系から機体座標系に変換する必要がある。この座標変
換を行ったのち、各空力特性データをロール角で補間
し、所要のロール角ごとに、迎角に対する空力特性の変
化を示す形式に並べ替えて整理することにより、一回の
通風であらゆるロール角に関する空力特性データを得
る。
【００１５】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す図でポッド部分の断面図である。この発明に
よる風洞試験装置のポッドは、供試模型９のロール角を
検出するための手段として内部にポテンショメータ２２
を備えている。スティング１２の回転は、歯車２３およ
びポテンショメータ駆動歯車２４を介してポテンショメ
ータ２２に伝えられる仕組みになっており、ポテンショ
メータ２２の信号はリード線２５を通って天秤出力とと
もにデータ処理計算機に取り込まれる。
態２を示す図でポッド部分の断面図である。この発明に
よる風洞試験装置のポッドは、供試模型９のロール角を
検出するための手段として内部にポテンショメータ２２
を備えている。スティング１２の回転は、歯車２３およ
びポテンショメータ駆動歯車２４を介してポテンショメ
ータ２２に伝えられる仕組みになっており、ポテンショ
メータ２２の信号はリード線２５を通って天秤出力とと
もにデータ処理計算機に取り込まれる。
【００１６】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す図で供試模型の断面図である。この供試模型
９は外殻と内殻の二重構造になっていて、外殻と内殻と
はサーボモータ１８を介してつながっている。供試模型
９の内殻はコレット１１を介して天秤１０に接合し、モ
ータ１８を起動すると供試模型９の外殻はベアリング２
６によりロール方向１７に滑らかに回転する。この形態
では、ロール方向に回転するのは供試模型９の外殻のみ
であるため、天秤１０はロール方向に回転しない。
態３を示す図で供試模型の断面図である。この供試模型
９は外殻と内殻の二重構造になっていて、外殻と内殻と
はサーボモータ１８を介してつながっている。供試模型
９の内殻はコレット１１を介して天秤１０に接合し、モ
ータ１８を起動すると供試模型９の外殻はベアリング２
６によりロール方向１７に滑らかに回転する。この形態
では、ロール方向に回転するのは供試模型９の外殻のみ
であるため、天秤１０はロール方向に回転しない。
【００１７】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４を示す図で供試模型の断面図である。模型によって
モータ１８が保持され、コレット１１はモータ１８の回
転軸を保持して、模型に生じた荷重を天秤１０に伝達す
る。この形態においても実施の形態３と同様、天秤１０
をロール方向に回転させずに供試模型９のみを回転させ
ることができる。このとき、コレット１１はモータ１８
のトルクも天秤１０に伝えるので、供試模型９の受けた
空力荷重を純粋に計測するためには、通風前にモータ１
８を起動して、発生したトルク分を空力荷重のロールモ
ーメント成分から差し引く必要がある。
態４を示す図で供試模型の断面図である。模型によって
モータ１８が保持され、コレット１１はモータ１８の回
転軸を保持して、模型に生じた荷重を天秤１０に伝達す
る。この形態においても実施の形態３と同様、天秤１０
をロール方向に回転させずに供試模型９のみを回転させ
ることができる。このとき、コレット１１はモータ１８
のトルクも天秤１０に伝えるので、供試模型９の受けた
空力荷重を純粋に計測するためには、通風前にモータ１
８を起動して、発生したトルク分を空力荷重のロールモ
ーメント成分から差し引く必要がある。
【００１８】
【発明の効果】第１の発明によれば、従来一回の通風で
一種類のロール角についてしか取得できなかった空力特
性が、一回の通風であらゆるロール角について得られる
ようになる。
一種類のロール角についてしか取得できなかった空力特
性が、一回の通風であらゆるロール角について得られる
ようになる。
【００１９】また、第２の発明によれば、第１の発明と
同様の効果に加えて、データ処理時に必要となるロール
角を検出できる。
同様の効果に加えて、データ処理時に必要となるロール
角を検出できる。
【００２０】また、第３の発明によれば、第１の発明と
同様の効果に加えて、天秤をロール方向に回転させずに
供試模型を回転させることができるので、データ処理が
容易になる上、回転部分の全長が短くなるため、回転に
よる模型のぶれが小さくなるという効果がある。
同様の効果に加えて、天秤をロール方向に回転させずに
供試模型を回転させることができるので、データ処理が
容易になる上、回転部分の全長が短くなるため、回転に
よる模型のぶれが小さくなるという効果がある。
【００２１】また、第４の発明によれば、第３の発明と
同様の効果に加えて、構造が簡単になるので小型の模型
に対しても有利である。
同様の効果に加えて、構造が簡単になるので小型の模型
に対しても有利である。
【図１】 この発明による風洞試験装置の実施の形態１
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 この発明による風洞試験装置の実施の形態２
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 この発明による風洞試験装置の実施の形態３
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 この発明による風洞試験装置の実施の形態４
を示す図である。
を示す図である。
【図５】 風洞試験装置の一構成例を示す図である。
【図６】 従来の風洞試験装置を示す図である。
１ 貯気槽、２ 元弁、３ 圧力制御弁、４ 高圧配
管、５ 集合胴、６ 計測胴、７ 模型支持胴、８ デ
ィフューザ、９ 供試模型、１０ 風洞天秤、１１ コ
レット、１２ スティング、１３ ポッド、１４ スト
ラット、１５ 高速気流の方向を示す矢印、１６ 供試
模型の迎角を示す矢印、１７ 供試模型のロール角を示
す矢印、１８ サーボモータ、１９ リード線、２０
スリップリング、２１ リード線、２２ ポテンショメ
ータ、２３ 歯車、２４ ポテンショメータ駆動歯車、
２５ リード線、２６ ベアリング。
管、５ 集合胴、６ 計測胴、７ 模型支持胴、８ デ
ィフューザ、９ 供試模型、１０ 風洞天秤、１１ コ
レット、１２ スティング、１３ ポッド、１４ スト
ラット、１５ 高速気流の方向を示す矢印、１６ 供試
模型の迎角を示す矢印、１７ 供試模型のロール角を示
す矢印、１８ サーボモータ、１９ リード線、２０
スリップリング、２１ リード線、２２ ポテンショメ
ータ、２３ 歯車、２４ ポテンショメータ駆動歯車、
２５ リード線、２６ ベアリング。
Claims (4)
- 【請求項１】 供試模型に内挿された風洞天秤と、上記
供試模型および風洞天秤を風洞の一部をなす計測胴の内
部空間に配置するためのスティングと、上記スティング
を風洞の一部をなす模型支持胴に支持するためのポッド
と、天秤の出力を取り込み、データ処理するための計算
機とを備えた風洞試験装置において、上記ポッド内に設
けられ、上記供試模型を天秤およびスティングとともに
ロール方向に回転させるためのモータと、上記スティン
グとモータとの間に設けられ、ロール回転する天秤から
の出力を上記計算機に伝えるためのスリップリングとを
備えたことを特徴とする風洞試験装置。 - 【請求項２】 供試模型のロール角を検出するためのポ
テンショメータを上記ポッド内部に備えたことを特徴と
する請求項１記載の風洞試験装置。 - 【請求項３】 供試模型は、外殻と内殻の二重構造にな
っていて外殻部分のみロール方向に回転するような構成
とし、その内部に模型外殻部分にロール回転運動を発生
させるためのモータを備えたことを特徴とする請求項１
記載の風洞試験装置。 - 【請求項４】 供試模型は、内部にモータを備え、その
モータによって上記天秤に対し相対的にロール回転する
ように構成し、さらに上記モータの回転軸を保持しかつ
供試模型に生じた荷重を上記の天秤に伝達するためのコ
レットを備えたことを特徴とする請求項１記載の風洞試
験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26967396A JPH10115572A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 風洞試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26967396A JPH10115572A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 風洞試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115572A true JPH10115572A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17475616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26967396A Pending JPH10115572A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 風洞試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10115572A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101038508B1 (ko) * | 2010-12-01 | 2011-06-01 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 비행체 모델 풍동 시험 장치 및 방법 |
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| CN105258907A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-20 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种应用于风洞试验的三转角头 |
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| KR20160077703A (ko) | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 한국항공우주연구원 | 웨이트 이동 방식의 항공기 피치 제어 장치 및 방법 |
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| CN109204883A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-15 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种用于风洞试验的通气短舱 |
| CN115854799A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-03-28 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种马格努斯试验装置及方法 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP26967396A patent/JPH10115572A/ja active Pending
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