高速応答感圧塗料を用いた実機レイノルズ数における非定常圧力場の解明

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本研究では，実飛行状態における非定常圧力場の解明を目指し，実機レイノルズ数環境下での非定常圧力場の定量計測を実現する感圧塗料(PSP)技術の開発およびその技術実証を行った．本目的の実現に向け平成30年度には，「高速応答PSPの改良」，「非定常PSPを用いた旅客機上の遷音速バフェット現象の解明」，および「寿命イメージング法の改良と実機飛行試験における実証」，を行った．第1に，ポリマー／セラミック(PC)PSPの性能を向上するため，バインダへの粒子添加方法を改良し，その特性を評価した．その結果，高周波数応答性と低表面粗さの両立を目指すには，従来手法よりも提案手法の方が望ましいことが確認された．第2に，低表面粗さ高速応答PSPを回流式の遷音速風洞における旅客機模型の風洞試験に適用し，遷音速バフェットの現象解明を試みた．左右翼の下地材の違いによる塗膜温度の差異を解決するため，PCバインダに感温色素を吸着させた塗料を新たに開発した．マッハ数 0.85，レイノルズ数2.3×10^6の気流中において，旅客機模型主翼上の非定常圧力および温度を同時に計測した．温度データを用いてPSPの温度依存性の補正を行うことで，圧力係数のRMS誤差が0.05と高精度な圧力計測を行えることを確認した．また非定常圧力データを用いて，従来手法との対比によるバフェット現象の発生と流体現象の関係を明らかにした．第3に，計測対象の変形による誤差を低減する技術として「寿命イメージング法」の改良および実証を行った．昨年度までの知見を基に，2ゲート法の画像取得タイミングを系統的に選定する方法を提案した．さらに，改良を加えた寿命イメージング法を実機飛行試験に応用し，遷音速で飛行する航空機の主翼上衝撃波位置の可視化に成功した．さらに，翼面上の温度を推定することにより，飛行中の圧力定量計測の可能性を示した．