Study on Understanding of Flow Field in a Fluid Thrust Vectoring Nozzle and Optimization of Thrust Vectoring Performance for Aircraft Attitude Control

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本研究は，流体力学的推力偏向技術(Fluidic Thrust Vectoring: FTV)をモデル航空機に組み込み，有効な姿勢制御機構として従来の姿勢制御手法と同等以上に機能することを示すことを目的としている。令和４年度の研究実績の概要を以下に示す。１．FTV機構の性能を最適化することを目的として，実験と数値解析両面から研究を進めているが，FTVノズル内の流れ場を数値計算によりシミュレーションして得られる結果（主流の偏向性能）が，実験と比べて低くなることが課題となっている。令和３年度は，数値計算におけるノズル入口境界条件に実験で実測した値を適用することで，実験と数値解析の乖離が改善方向に向かったが，まだ十分と言える結果ではなかった。令和４年度は，【①モデル航空機とFTVノズルの接合部に生じるバックステップ流れ】及び【②ノズルへの流入速度分布の非軸対称性】に着目して検討を行った。その結果，上記①②双方が主流偏向性能に影響を及ぼしていることが確認され，①②を実験環境に合わせて行った数値解析の結果は，より実験結果と整合するようになった。数値計算と実験の整合性が取れることで，設計パラメーター変更によるFTVノズル性能への影響を効率的に求めることが可能になり，FTV機構の設計最適化が進むことが期待される。２．令和３年度はFTVノズルの複数の設計要素を単独で変化させた場合のノズル性能への影響を実験的・数値解析的に調査した。令和４年度は，応答曲面法や遺伝的アルゴリズムを用いた最適化を数値解析的に実施した。上記1. に示した実験と数値解析の乖離がまだある状況ではあるものの，これらの最適化手法をFTVノズルに適用する手法を確立し，設計要素ごとのFTV性能への影響度を明らかにした。