Construction of High-Precision Performance Model on Engine for Hypersonic Aircraft

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本研究は，超音速/極超音速インテークの低コストな設計を実現するための，インテーク性能モデル構築を目的としている．本年度は，インテークで発生するバズを対象に数値解析を行い，解析結果の妥当性検証と，インテーク出口ノズル開度がバズ特性に与える影響を調査し，バズのメカニズム解明を図った．まず，計算格子の作成を行い，数値解析結果の格子依存性を調査した．さらに，時間刻み幅依存性調査や，実験結果との比較も行った．これらを通し，数値解析の妥当性を確認した．数値解析の結果，バズが発生している際はインテーク内部の静圧が振動していた．バズ1周期のうち静圧上昇期間では，インテークへの流入流量が流出流量を上回ることで，インテーク後方から高圧領域が拡大し，これに押される形で衝撃波がインテーク内部を前進することが確認された．また，インテーク出口ノズル開度を変更した数値解析を通し，インテークからの流出流量がバズ特性に与える影響を調査した．その結果，バズの静圧上昇期間は，その特徴から2期間に分割できることが分かった．静圧上昇期間前半では，高圧領域の圧力上昇速度および衝撃波の前進速度はどちらも流出流量の影響を受けなかった．一方で，静圧上昇期間後半は，流出流量の減少に伴い，高圧領域の圧力上昇速度，および衝撃波の前進速度が増加した．このことから，静圧上昇期間前半は移動衝撃波理論，後半はインテーク全体での質量保存則によって現象が支配されている可能性が示唆された．これらの結果をまとめ，学会2件で発表した．バズは，極超音速航空機の実現に向けて対策を必須とする現象である．本年度の研究により，バズの支配メカニズムが移動衝撃波理論と質量保存則である可能性を示し，そのメカニズム解明とモデル化に向けた一歩となった．