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

使用快速响应压敏涂料阐明实际雷诺数下的非定常压力场

• 批准号: 16J02503
• 负责人: 杉岡 洋介
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02503/
• 关键词: 感圧塗料; 遷音速バフェット; 飛行試験; 風洞試験; 非定常計測; 実機レイノルズ数; 航空宇宙流体力学; 非定常現象; 機能性分子センサー

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．

This paper aims at the study of the solution of unsteady pressure field in flight state, and the development and technical demonstration of pressure sensitive coating (PSP) technology for quantitative measurement of unsteady pressure field in real-time flight environment. The goal of the implementation of the year to become 30 years,"high-speed response PSP improvement,""unsteady PSP use in the passenger aircraft on the transition speed phenomenon of the solution,""the life of the improvement of the flight test," the implementation of. The first is to evaluate the performance of PSP. The results show that the high frequency response and low surface roughness are indicated by the method proposed by the author. Second, the low-surface coarse high-speed response PSP, reflux type transonic wind tunnel, passenger aircraft model wind tunnel test application, transonic wind tunnel phenomenon solution test. The difference in coating temperature between the left and right layers was solved. The unsteady pressure and temperature on the main wing of the passenger model were measured simultaneously. The temperature dependence of PSP is corrected by the RMS error of the pressure coefficient of 0.05 and the high accuracy of the pressure measurement is confirmed. The relationship between unsteady pressure and fluid phenomena is discussed. The third part is about the improvement of the measurement method and its implementation. Last year's knowledge-based approach to the acquisition of images from 2 different sources was proposed. In addition, the improved method of increasing the life span of the aircraft was successfully used in flight trials. The possibility of pressure measurement in flight is demonstrated.

项目成果

遷音速流れ場における非定常圧力計測のための感圧塗料技術の現状

跨音速流场非定常压力测量压敏涂层技术现状

• 发表时间: 2016
• 作者: Yosuke Sugioka;Daiju Numata;Keisuke Asai;Kazuyuki Nakakita;Shunsuke Koike;Tsutomu Nakajima;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努
• 通讯作者: 杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努

Characterization of Frequency Response of Pressure-Sensitive Paints

• DOI: 10.2514/1.j054985
• 发表时间: 2017-04-01
• 期刊: AIAA JOURNAL
• 影响因子: 2.5
• 作者: Sugimoto, Tamao;Sugioka, Yosuke;Asai, Keisuke
• 通讯作者: Asai, Keisuke

ジェット機主翼上の圧力分布の感圧塗料寿命法による計測

使用压敏油漆寿命法测量喷气式飞机主翼上的压力分布

• 发表时间: 2019
• 作者: Tamao Sugimoto;Yosuke Sugioka;Daiju Numata;Hiroki Nagai;Keisuke Asai;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，小池俊輔，中北和之，古賀星吾;杉岡洋介，佐藤仁美，中北和之，中島努，野々村拓，浅井圭介
• 通讯作者: 杉岡洋介，佐藤仁美，中北和之，中島努，野々村拓，浅井圭介

実験用ジェット機上の衝撃波位置の感圧塗料による可視化

使用压敏涂料对实验喷气式飞机上的冲击波位置进行可视化

• 发表时间: 2018
• 作者: Yosuke Sugioka;Hitomi Sato;Kazuyuki Nakakita;Tsutomu Nakajima;Taku Nonomura;Keisuke Asai;杉岡洋介，荒木田一登，笠井美玖，野々村拓，浅井圭介，江上泰広，中北和之;杉岡洋介，佐藤仁美，中北和之，中島努，野々村拓，浅井圭介
• 通讯作者: 杉岡洋介，佐藤仁美，中北和之，中島努，野々村拓，浅井圭介

振動翼の瞬時圧力分布計測への適用に向けたPC-PSPの発光寿命特性評価

PC-PSP应用于振动叶片瞬时压力分布测量的发光寿命特性评估

• 发表时间: 2016
• 作者: Yosuke Sugioka;Daiju Numata;Keisuke Asai;Kazuyuki Nakakita;Shunsuke Koike;Tsutomu Nakajima;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，中北和之，野々村拓，浅井圭介
• 通讯作者: 杉岡洋介，中北和之，野々村拓，浅井圭介