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

流体推力矢量喷嘴流场理解及飞机姿态控制推力矢量性能优化研究

• 批准号: 21K04475
• 负责人: 畠中 和明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04475/
• 关键词: 航空機姿勢制御; 流体的推力方向制御（FTV）; ノズル流れ; 最適化

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。

In this study, the thrust bias technology (Fluidic Thrust Vectoring: FTV) of hydrodynamics is used in the aviation machinery system, and the attitude control system is used to control the attitude of the aircraft in the same way. The following is a summary of the study of Ling he in 2004. The performance of the 1.FTV machine is optimized for the purpose of improving the performance of the computer, the number of data is analyzed, and the performance of the FTV is calculated. The results show that the results (mainstream performance is biased towards performance), and the performance is lower than the performance. In the year of Ling and 3, we calculated the entrance boundary conditions, and analyzed the direction of improvement in the direction of improvement, and the results were very good. In the year 4, [1] and [2] the inflow velocity distribution in the joint of the aircraft FTV equipment is focused on the non-symmetry. The results show that both sides of the previous 12-year-old have a bias in terms of performance performance and performance performance, while those in the 12-year-old environment are in line with each other to analyze the results of the results, and the results show that the results are integrated. It is possible to calculate the performance ratio of FTV performance by calculating the number of integrated performance indicators, and the design of the most advanced performance monitoring systems of FTV institutions is expected to be successful. 2. Ling and 3 years of FTV data replication design elements are unique in the analysis of the number of factors that affect the performance. In the fourth year of Linghe, in response to the analysis of the surface method, we used the analysis of the most optimized number of times. Go to the top 1. To show the number of devices, to analyze the number of devices, to determine the number of errors, to determine the number of devices, to analyze the number of devices, to make sure that the most efficient method, FTV, to make sure that the device is checked, and to set up the parameters to determine the impact of FTV performance.

项目成果

亜音速FTVの数値解析における主流速度が偏向特性に及ぼす影響と解析精度向上への取り組み

亚音速FTV数值分析中主流速度对偏转特性的影响及提高分析精度的努力

• 发表时间: 2021
• 作者: 川合伸明;上村朋;渡辺和真;長谷川直;包慕萍，高村雅彦;石田達也，畠中和明，寺山竜生，細野晃平，日塔雄大，佐藤地弘，廣田光智
• 通讯作者: 石田達也，畠中和明，寺山竜生，細野晃平，日塔雄大，佐藤地弘，廣田光智

亜音速 FTV の数値解析における解析条件に 実験環境を適合させることによる解析精度向上に関する研究

亚音速FTV数值分析中实验环境适应分析条件提高分析精度的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 上村朋;渡辺和真;川合伸明;長谷川直;石田達也，畠中和明，細野晃平，日塔雄大，土屋睦樹，廣田光智
• 通讯作者: 石田達也，畠中和明，細野晃平，日塔雄大，土屋睦樹，廣田光智

亜音速 FTVノズルにおける形状最適化に向けた数値解析的研究

亚音速FTV喷管形状优化数值分析研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 川合伸明;渡辺和真;長谷川直;加藤悠希;細野晃平，畠中和明，石田達也，日塔雄大，土屋睦樹，廣田光智
• 通讯作者: 細野晃平，畠中和明，石田達也，日塔雄大，土屋睦樹，廣田光智

亜音速FTV の主流偏向特性における スカートと二次流出口の形状による影響

裙边和二次出口形状对亚音速FTV主流偏转特性的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 上村朋;渡辺和真;川合伸明;長谷川直;石田達也，畠中和明，細野晃平，日塔雄大，土屋睦樹，廣田光智;包慕萍;寺山竜生，畠中和明，石田達也，細野晃平，日塔雄大，佐藤地弘，廣田光智
• 通讯作者: 寺山竜生，畠中和明，石田達也，細野晃平，日塔雄大，佐藤地弘，廣田光智