二枚翼を用いたサイレント超音速旅客機実現へ向けた実験・計算融合研究

使用两个机翼实现静音超音速客机的实验和计算融合研究

• 批准号: 06J52112
• 负责人: 山下 博
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J52112/
• 关键词: 航空宇宙工学; 流体; 環境技術; ソニックブーム; 超音速

本研究は,ブーゼマン翼の概念を応用した二枚翼を用いて衝撃波を干渉・相殺させることで,低抵抗・低ソニックブームを実現することを目指しており,大型の超音速旅客機(SST)にも応用可能な革新的空力形状について研究を行っている。本研究は,東北大学21世紀COEプログラム「流動ダイナミクス国際研究教育拠点」で招聘した楠瀬博士の協力のもと,提案した超音速複葉翼理論に基づき実験・数値流体力学による新しい設計技術の組み合わせで,学術的可能性を探ったきわめて独創的な研究である.本研究2年目の成果として2つ挙げることができる.1つ目は,非対称な超音速機胴体を用いた,ソニックブーム低減技術の検討と,2つ目は,大気乱流効果を考慮したソニックブーム推算手法の高精度化である.非対称胴体設計の結果,近傍場で非対称な圧力分布を作り出し,地上へ伝播する圧力波を低減させることで,ブーム強度を低減できることが示された.このブーム低減化手法は,実在大気効果とあわせて利用することで,効果的であることもわかった.現在,ソニックブームへの対策としては,機体サイズを縮小することでブーム強度の低減化を行っており,SSTについては抜本的解決策は見つかっていない.本研究で示した,非対称胴体による低ブーム化技術は大型機にも適用可能であり,重要な研究成果である.一方,ソニックブームは大気中を伝播するため,大気状態から影響を受ける.結果から,一様大気乱流効果によりブーム強度が弱まる確率が高いことが示された.また,ブーム地上到達位置も変化することがわかった.到達位置は,大気乱流無しの場合に比べて,東西方向に約130ft,南北方向で約1000ftで分布することが明らかになった.本来は,飛行実証においてソニックブームを直接計測することが望ましいが,巨額の資金を必要とするため,十分な試験回数を確保することは困難である.従って,大気乱流を含めた実環境を模擬できるソニックブーム伝播解析手法が構築された意義は大きい.この結果は学術誌へ投稿する予定である.以上の結果をもとに,本研究は革新的低ブーム機体設計および,実験・計算を融合させたソニックブームの定量的評価手法の構築を進めていく.

这项研究旨在通过使用两个应用Bouzeman机翼的概念来干扰和取消冲击波，并研究可应用于大型超音速飞机（SST）的创新空气动力学形状，并研究创新的空气动力学形状。这项研究是一项非常原始的研究，它通过与拟议中的超音速胆翼理论相结合的新设计技术来探讨学术可能性，并与Kusunoki博士合作，后者被邀请到21世纪COE计划“流动动力学国际研究和教育中心”，并通过使用新设计技术结合使用新设计技术来探索学术可能性。这项研究的第二年可以提及两个结果。第一个是对使用非对称超音速机身的声波繁荣技术进行的研究，第二个是一种声音系统，它考虑了大气湍流的影响。这是繁荣估计的高精度方法。不对称的机身设计表​​明，可以通过在附近场中创建不对称压力分布并减少传播到地面的压力波来降低动臂强度。还发现，与现实生活效应一起使用时，这种繁荣方法是有效的。目前，作为对声音繁荣的对策，通过减小机身的尺寸来降低繁荣强度，并且没有发现SST的基本解决方案。可以将不对称机身蓬勃发展的技术应用于大型飞机，这是一个重要的研究发现。另一方面，声音繁荣在大气中传播，并受大气条件的影响。结果表明，由于大气湍流效应均匀，动臂强度很高。还发现，到达地面的繁荣也发生了变化。据显示，与没有大气湍流的情况相比，触及位置在东西方向上分布在东南方向约130英尺，南北方向分布约1000英尺。原则上，希望直接测量飞行示范中的声音繁荣，但是很难确保足够数量的测试，因为它需要大量资金。因此，重要的是要有一种构建声音繁荣传播分析的方法，该分析可以模拟真实的环境，包括大气湍流，该结果将提交给学术期刊。基于上述结果，这项研究将继续为Sonic Boom的定量评估方法构建，该方法结合了实验和计算。

项目成果

衝撃波の相殺効果を利用した複葉超音波翼型の研究

利用冲击波抵消效应的双翼超声翼型研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文誌 Vol.55, No.636
• 作者: 楠瀬一洋;松島紀佐;後藤悠一郎;丸山大悟;山下博;米澤誠仁
• 通讯作者: 米澤誠仁

低ブーム胴体形状に関する研究

低吊臂机身外形研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 山下 博;米澤誠仁;大林 茂
• 通讯作者: 大林 茂

Numerical Study on the Asymmetric Propagation of Near-field Pressure Waves for Sonic Boom Reduction

近场压力波非对称传播降低音爆的数值研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Yamashita;H.;Yonezawa;M. and Obayashi;S.
• 通讯作者: S.

衝撃波の相殺効果を利用した複葉超音速翼型の研究

利用激波抵消效应的双翼超音速翼型研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文誌 55・636
• 作者: 楠瀬一洋

Numerical Investigation on Sonic Boom Reduction with Non-axisymmetric Body Shapes

非轴对称体形状消音音爆的数值研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamashita;H. and Obayashi;S.
• 通讯作者: S.