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火星大気飛行中の極限流れにおける翼の空力特性の実験的解明

火星大气中飞行时极端流动时机翼气动特性的实验阐明

基本信息

批准号：
08J56081
负责人：
安養寺正之
金额：
$ 1.15万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はこれまで改修を行ってきた「火星大気風洞」と呼ばれる低密度風洞を用いて,翼面上の圧力分布を光学的に計測する「感圧塗料技術」を適用した翼型試験を行い,低レイノルズ数において粘性と圧縮性の効果を分離した空力計測に世界で初めて成功した.さらに火星の大気主成分である炭酸ガスによる風洞試験も行うことで,低レイノルズ数領域で粘性と圧縮性効果に対して比熱比の違いが空力特性に与える影響を評価した.その結果,レイノルズ数やマッハ数の変化により,翼上面で生成される「剥離泡」の長さや位置,さらには剥離せん断層の再付着状態が変化することなど流れ場の詳細を明らかにした.また剥離泡が生成されることで非線形的に揚力が増加するなど,流れ場の変化と揚抗特性の関連性を明らかにした.ガス主が違っても低迎角では揚抗特性はほとんど変化しない,失速後の高迎角では炭酸ガスの方が失速特性は悪化するという違いを示した.また今後より広範囲の飛行条件での翼特性の評価や,火星実環境である低温環境下で試験を行うためには,風洞の駆動系である超音速エジェクターの性能評価手法の確立とそれを用いた設計の最適化が要求される.本年度はまず一次元解析から導出した超音速エジェクターの駆動性能評価パラメータの有効性を実証した.従来の評価パラメータでは,設計値固有の性能しか示せず,ノズル形状や作動条件に依存するものであり,望みの性能を示す設計の最適化が困難であった.これに対し,本研究で提案した評価パラメータではノズルやダクトなどの形状や,ガス種や供給ガス圧力などの作動条件を変化させても圧力比に代表される駆動性能に対して相関が取れることを明らかにした.さらにこの評価パラメータを用いることで,低温環境化で懸念される炭酸ガスの固化を防ぎつつ,目的とする性能を維持する形状と作動条件など,今後の最適化設計に向けた指針が得られた.

This year, we need to improve the performance of this year's airfoils. This year, the Martian Hole is required to use low-density holes, the force distribution on the airfoil is calculated, the sensing technology is used, the airfoils are used, and the viscous properties are analyzed in terms of the number of airfoils. The results show that the aerodynamic force measurements are successful in the world. The main components of Mars are mainly carbonic acid, carbon acid, air force, and so on. The result of the experiment shows that the number of parameters is different, and the upper part of the wing generates a "peeling bubble" to grow the position, and the device strips off the device and then changes the status. Peel the bubble to generate a non-shaped force to add the bubble, and flow the resistance to properties to show the connectivity. The main engine has a low angle of attack, low angle of attack, high angle of attack, carbonic acid and stall. In the future, the performance of the airfoil will be affected by the airfoil characteristics, the Martian environment will be affected by the low temperature environment, and the tunnel engine will be operated in a supersonic aircraft. the performance test method will ensure that the airfoil is designed to optimize the performance requirements. This year's one-dimensional analysis has shown that the supersonic aircraft is capable of performing dynamic performance testing, and that there is a significant increase in sexual performance. In recent years, the performance indicator has been set up, and the shape operation condition is dependent. The performance indicator is expected to be the most efficient. In this study, it is proposed that the operation conditions should be adjusted to determine the shape of the vehicle, and that the force ratio represents the performance index of the system. In order to improve the performance and maintain the shape of the device, the operating conditions are improved. In the future, the design of the most efficient design will be effective.