JP2000131186A - 風洞シミュレーション装置及び該風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法 - Google Patents
風洞シミュレーション装置及び該風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法Info
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- JP2000131186A JP2000131186A JP10302682A JP30268298A JP2000131186A JP 2000131186 A JP2000131186 A JP 2000131186A JP 10302682 A JP10302682 A JP 10302682A JP 30268298 A JP30268298 A JP 30268298A JP 2000131186 A JP2000131186 A JP 2000131186A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 風洞試験による設計の効率化が得られる風洞
シミュレーション装置及び風洞シミュレーション装置を
用いた機体設計方法を提供する。 【解決手段】 風洞１０内において模型機体６０を姿勢
変更可能に模型支持ロボット２０及び模型支持スティン
グ３０等からなる模型機体支持装置と、模型機体６０に
作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷重及びＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸まわりの各モーメントを計測する天秤６５と、
模型機体６０のピッチ角、ロール角、ヨー角を計測する
姿勢角センサ６６と、天秤６５によって計測された荷重
及び各モーメントと、姿勢角センサ６６によって計測さ
れた各姿勢角に基づいて所定時間後の模型機体６０の位
置及び姿勢角を計算し、該計算された位置及び姿勢角に
上記模型機体６０の姿勢を変更するように模型機体支持
装置に指示する制御装置５０を有する。
シミュレーション装置及び風洞シミュレーション装置を
用いた機体設計方法を提供する。 【解決手段】 風洞１０内において模型機体６０を姿勢
変更可能に模型支持ロボット２０及び模型支持スティン
グ３０等からなる模型機体支持装置と、模型機体６０に
作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷重及びＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸まわりの各モーメントを計測する天秤６５と、
模型機体６０のピッチ角、ロール角、ヨー角を計測する
姿勢角センサ６６と、天秤６５によって計測された荷重
及び各モーメントと、姿勢角センサ６６によって計測さ
れた各姿勢角に基づいて所定時間後の模型機体６０の位
置及び姿勢角を計算し、該計算された位置及び姿勢角に
上記模型機体６０の姿勢を変更するように模型機体支持
装置に指示する制御装置５０を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風洞シミュレーシ
ョン装置及び風洞シミュレーション装置を用いた機体設
計方法に関する。
ョン装置及び風洞シミュレーション装置を用いた機体設
計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に航空機或いは宇宙機等の機体設計
において、風洞試験によって模型機体の空力特性を取得
し、その模型機体の空力特性データをコンピュータ上で
使用できるようにデータの並び替えや補完等のデータ加
工を行い、コンピュータで制御則設計、即ち、制御則シ
ミュレーションを行っている。
において、風洞試験によって模型機体の空力特性を取得
し、その模型機体の空力特性データをコンピュータ上で
使用できるようにデータの並び替えや補完等のデータ加
工を行い、コンピュータで制御則設計、即ち、制御則シ
ミュレーションを行っている。
【０００３】また、機体の形状が変更される度に、上記
風洞試験での各種のデータ取得、この風洞試験で得られ
たデータ加工、加工したデータに基づくコンピュータで
の制御則シミュレーションという設計のサイクルが繰り
返される。
風洞試験での各種のデータ取得、この風洞試験で得られ
たデータ加工、加工したデータに基づくコンピュータで
の制御則シミュレーションという設計のサイクルが繰り
返される。
【０００４】この設計手順について、図５に示す設計手
順フローチャートに従って具体的に説明する。
順フローチャートに従って具体的に説明する。
【０００５】第１工程Ｓ１０１において基本となる機体
形状が設定されると、この設定された基本の機体形状に
基づいて第２工程Ｓ１０２によって風洞試験用の模型機
体の設計及びこの設計に基づいて模型機体が製作され
る。
形状が設定されると、この設定された基本の機体形状に
基づいて第２工程Ｓ１０２によって風洞試験用の模型機
体の設計及びこの設計に基づいて模型機体が製作され
る。
【０００６】そして第２工程Ｓ１０２で製作された模型
機体は、例えば特開平４−１１６４４０号公報に開示さ
れるような風洞内に配設された模型支持用スティングに
取り付けられて、第３工程Ｓ１０３において風洞試験に
よる模型機体の位置、姿勢、舵面角度等を可変しつつ上
記模型機体に作用する模型機体の前後方向（Ｘ軸方
向）、幅方向（Ｙ軸方向）、上下方向（Ｚ軸方向）の荷
重や、模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりのモーメント
等の各種の空力特性データを取得する。
機体は、例えば特開平４−１１６４４０号公報に開示さ
れるような風洞内に配設された模型支持用スティングに
取り付けられて、第３工程Ｓ１０３において風洞試験に
よる模型機体の位置、姿勢、舵面角度等を可変しつつ上
記模型機体に作用する模型機体の前後方向（Ｘ軸方
向）、幅方向（Ｙ軸方向）、上下方向（Ｚ軸方向）の荷
重や、模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりのモーメント
等の各種の空力特性データを取得する。
【０００７】この第３工程において取得された各種の空
力特性データは、次の第４工程Ｓ１０４において、後述
する第５工程Ｓ１０５におけるコンピュータによる制御
則のシミュレーションを円滑に実行するために各空力特
性データの並び替えや補完等のデータ加工が施される。
力特性データは、次の第４工程Ｓ１０４において、後述
する第５工程Ｓ１０５におけるコンピュータによる制御
則のシミュレーションを円滑に実行するために各空力特
性データの並び替えや補完等のデータ加工が施される。
【０００８】次の第５工程Ｓ１０５において、コンピュ
ータによって上記第４工程１０４でデータ加工された空
力特性データの中から運動計算に必要な空力特性データ
だけが抜き出されて、コンピュータ上の制御則のシミュ
レーション、換言すると運動計算が行われれる。
ータによって上記第４工程１０４でデータ加工された空
力特性データの中から運動計算に必要な空力特性データ
だけが抜き出されて、コンピュータ上の制御則のシミュ
レーション、換言すると運動計算が行われれる。
【０００９】続く第６工程Ｓ１０６で、上記第５工程Ｓ
１０５による制御則のシミュレーションの結果に基づい
て上記第１工程Ｓ１０１によって設定された機体形状に
おいて、設定した飛行が可能か否かが判断される。
１０５による制御則のシミュレーションの結果に基づい
て上記第１工程Ｓ１０１によって設定された機体形状に
おいて、設定した飛行が可能か否かが判断される。
【００１０】第６工程Ｓ１０６において設定された機体
形状において、設定した飛行が不可能と判断された場合
には、第７工程Ｓ１０７によって機体の形状変更がなさ
れ、この形状変更された機体形状に基づいて再び第２工
程Ｓ１０２によって風洞試験用の模型機体の設計及び模
型機体が製作されて、第３工程Ｓ１０３から第５工程Ｓ
１０５の各工程を経て再び第６工程Ｓ１０６でこの機体
形状において、設定した飛行が可能か否かが判断され
る。
形状において、設定した飛行が不可能と判断された場合
には、第７工程Ｓ１０７によって機体の形状変更がなさ
れ、この形状変更された機体形状に基づいて再び第２工
程Ｓ１０２によって風洞試験用の模型機体の設計及び模
型機体が製作されて、第３工程Ｓ１０３から第５工程Ｓ
１０５の各工程を経て再び第６工程Ｓ１０６でこの機体
形状において、設定した飛行が可能か否かが判断され
る。
【００１１】第６工程Ｓ１０６において機体形状が飛行
不可能と判断された場合には、再び第７工程Ｓ１０７に
よって機体の形状変更がなされて、上記第２工程Ｓ１０
２から第６工程Ｓ１０６の各工程が繰り返される。
不可能と判断された場合には、再び第７工程Ｓ１０７に
よって機体の形状変更がなされて、上記第２工程Ｓ１０
２から第６工程Ｓ１０６の各工程が繰り返される。
【００１２】この第７工程Ｓ１０７の機体の形状変更か
ら第６工程Ｓ１０６の飛行可否判断までの各工程は、第
６工程Ｓ１０６によって設定した機体形状において、飛
行可能と判断されるまで繰り返されて設計終了する。
ら第６工程Ｓ１０６の飛行可否判断までの各工程は、第
６工程Ｓ１０６によって設定した機体形状において、飛
行可能と判断されるまで繰り返されて設計終了する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の風
洞を用いた設計手順によると、機体の形状を変更する度
に、第３工程Ｓ１０３による風洞試験での空力特性デー
タの取得、第４工程Ｓ１０４による各空力特性データの
並び替えや補完等のデータ加工、第５工程Ｓ１０５の制
御則のシミュレーションの設計手順を繰り返す必要があ
る。
洞を用いた設計手順によると、機体の形状を変更する度
に、第３工程Ｓ１０３による風洞試験での空力特性デー
タの取得、第４工程Ｓ１０４による各空力特性データの
並び替えや補完等のデータ加工、第５工程Ｓ１０５の制
御則のシミュレーションの設計手順を繰り返す必要があ
る。
【００１４】また、第４工程Ｓ１０４による第３工程Ｓ
１０３で得られた風洞試験の各空力特性データの並び替
えや補完等のデータ加工は、厄介で膨大な作業工数が必
要であり、第４工程Ｓ１０５による制御則のシミュレー
ション、即ち運動方程式の計算においては、必要な空力
特性データのみを選択して使用することから第３工程Ｓ
１０３で得られた全ての空力特性データが有効活用され
るものではない。
１０３で得られた風洞試験の各空力特性データの並び替
えや補完等のデータ加工は、厄介で膨大な作業工数が必
要であり、第４工程Ｓ１０５による制御則のシミュレー
ション、即ち運動方程式の計算においては、必要な空力
特性データのみを選択して使用することから第３工程Ｓ
１０３で得られた全ての空力特性データが有効活用され
るものではない。
【００１５】一方、第３工程Ｓ１０３による空力データ
の取得は、第５工程Ｓ１０５におけるコンピュータによ
る制御則のシミュレーションを円滑に実行するために予
め使用が予想される全ての空力特性データを取得準備し
ておく必要があり、多くの空力特性データを取得するた
めに多くの工数を要し、これに起因して第４工程Ｓ１０
４のデータ加工の作業工数の増大を招く要因となる。
の取得は、第５工程Ｓ１０５におけるコンピュータによ
る制御則のシミュレーションを円滑に実行するために予
め使用が予想される全ての空力特性データを取得準備し
ておく必要があり、多くの空力特性データを取得するた
めに多くの工数を要し、これに起因して第４工程Ｓ１０
４のデータ加工の作業工数の増大を招く要因となる。
【００１６】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
目的は、風洞試験による機体設計の効率化が得られる風
洞シミュレーション装置及び風洞シミュレーション装置
を用いた機体設計方法を提供することにある。
目的は、風洞試験による機体設計の効率化が得られる風
洞シミュレーション装置及び風洞シミュレーション装置
を用いた機体設計方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の風洞シミュレーション装置の発明は、風洞
内の空気流中に支持された模型機体に作用する空気流に
起因する荷重を計測する風洞シミュレーション装置にお
いて、風洞内において上記模型機体を姿勢変更可能に支
持する模型機体支持装置と、上記模型機体に作用する空
気流に起因する荷重を計測する荷重センサと、該荷重セ
ンサによって計測された荷重に基づいて所定時間後の模
型機体の姿勢を計算し、該計算された姿勢に上記模型機
体の姿勢を変更するように上記模型機体支持装置に指示
する制御装置とを備えたことを特徴とする。
項１に記載の風洞シミュレーション装置の発明は、風洞
内の空気流中に支持された模型機体に作用する空気流に
起因する荷重を計測する風洞シミュレーション装置にお
いて、風洞内において上記模型機体を姿勢変更可能に支
持する模型機体支持装置と、上記模型機体に作用する空
気流に起因する荷重を計測する荷重センサと、該荷重セ
ンサによって計測された荷重に基づいて所定時間後の模
型機体の姿勢を計算し、該計算された姿勢に上記模型機
体の姿勢を変更するように上記模型機体支持装置に指示
する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１８】請求項１の風洞シミュレーション装置によ
ると、設定された機体形状に基づいて製作された模型機
体を模型機体支持装置によって所定位置に配置し、模型
機体に作用する空気流に起因する荷重を荷重センサで計
測し、荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算し、
該計算された姿勢に制御装置に指示によって模型機体の
姿勢を変更し、上記荷重センサによる荷重の計測から模
型機体の姿勢変更を繰り返してシミュレーションするこ
とから、従来、風洞実験と制御則設計を別々に行うこと
によって生じていた厄介な空力特性データの並び替えや
補完等のデータ加工から解放され、更に空力特性データ
の有効活用が得られて風洞試験による設計の効率化が確
保される。
ると、設定された機体形状に基づいて製作された模型機
体を模型機体支持装置によって所定位置に配置し、模型
機体に作用する空気流に起因する荷重を荷重センサで計
測し、荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算し、
該計算された姿勢に制御装置に指示によって模型機体の
姿勢を変更し、上記荷重センサによる荷重の計測から模
型機体の姿勢変更を繰り返してシミュレーションするこ
とから、従来、風洞実験と制御則設計を別々に行うこと
によって生じていた厄介な空力特性データの並び替えや
補完等のデータ加工から解放され、更に空力特性データ
の有効活用が得られて風洞試験による設計の効率化が確
保される。
【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１の風洞
シミュレーション装置において、上記模型機体の姿勢角
を計測する姿勢角センサを備えたことを特徴とする。
シミュレーション装置において、上記模型機体の姿勢角
を計測する姿勢角センサを備えたことを特徴とする。
【００２０】請求項２の発明によると、模型機体の姿勢
角を計測する姿勢角センサを備えることにより、模型機
体の姿勢角を、空気流による支持装置のたわみ等による
変形によらず、直接制御することが可能になり、より正
確な機体のシミュレーションを得ることが可能になる。
角を計測する姿勢角センサを備えることにより、模型機
体の姿勢角を、空気流による支持装置のたわみ等による
変形によらず、直接制御することが可能になり、より正
確な機体のシミュレーションを得ることが可能になる。
【００２１】請求項３に記載の風洞シミュレーション装
置は、風洞内の空気流中に指示された模型機体に作用す
る空気流に起因する荷重を計測する風洞シミュレーショ
ン装置において、風洞内において上記模型機体を姿勢変
更可能に支持する模型機体支持装置と、上記模型機体に
作用する空気流に起因する模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
方向の各荷重及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメン
トを計測する天秤と、上記模型機体のピッチ角、ロール
角、ヨー角の各姿勢角を計測する姿勢角センサと、上記
天秤によって計測された上記荷重及び各モーメントと、
上記姿勢角センサによって計測された上記各姿勢角に基
づいて所定時間後の模型機体の位置及び姿勢角を計算
し、該計算された位置及び姿勢角に上記模型機体の姿勢
を変更するように上記模型機体支持装置に指示する制御
装置とを備えたことを特徴とする。
置は、風洞内の空気流中に指示された模型機体に作用す
る空気流に起因する荷重を計測する風洞シミュレーショ
ン装置において、風洞内において上記模型機体を姿勢変
更可能に支持する模型機体支持装置と、上記模型機体に
作用する空気流に起因する模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
方向の各荷重及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメン
トを計測する天秤と、上記模型機体のピッチ角、ロール
角、ヨー角の各姿勢角を計測する姿勢角センサと、上記
天秤によって計測された上記荷重及び各モーメントと、
上記姿勢角センサによって計測された上記各姿勢角に基
づいて所定時間後の模型機体の位置及び姿勢角を計算
し、該計算された位置及び姿勢角に上記模型機体の姿勢
を変更するように上記模型機体支持装置に指示する制御
装置とを備えたことを特徴とする。
【００２２】請求項３の発明は、請求項１に記載の風洞
シミュレーション装置をより具体化したものであって、
上記請求項１の効果に加え、荷重センサとなる天秤によ
って空気流に起因する模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の各荷重及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメントを
計測するいわゆる６分力計測及び、姿勢角センサによっ
て模型機体のピッチ角、ロール角、ヨー角の各姿勢角を
計測して空力特性データを得て、該空力特性データに基
づいて所定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって
計算し、該計算された姿勢に制御装置に指示によって模
型機体の姿勢を変更することからより確実な機体の飛行
シミュレーションが得られる。
シミュレーション装置をより具体化したものであって、
上記請求項１の効果に加え、荷重センサとなる天秤によ
って空気流に起因する模型機体のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の各荷重及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメントを
計測するいわゆる６分力計測及び、姿勢角センサによっ
て模型機体のピッチ角、ロール角、ヨー角の各姿勢角を
計測して空力特性データを得て、該空力特性データに基
づいて所定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって
計算し、該計算された姿勢に制御装置に指示によって模
型機体の姿勢を変更することからより確実な機体の飛行
シミュレーションが得られる。
【００２３】請求項４に記載の発明は、請求項３の風洞
シミュレーション装置において、上記模型機体支持装置
は、三次元に揺動する手首部を有する模型支持ロボット
と、該模型支持ロボットの手首部に支持された模型支持
用スティングとを備え、該模型支持用スティングは、上
記手首部に基端が支持された支持部材と、該支持部材の
先端に基端が支持されて空気流の上流方向に延在して先
端に模型機体を支持する模型支持保持材と、上記制御装
置のからの指示によって模型支持保持材を回動せしめる
ロール角変角用モータとを備えたことを特徴とする。
シミュレーション装置において、上記模型機体支持装置
は、三次元に揺動する手首部を有する模型支持ロボット
と、該模型支持ロボットの手首部に支持された模型支持
用スティングとを備え、該模型支持用スティングは、上
記手首部に基端が支持された支持部材と、該支持部材の
先端に基端が支持されて空気流の上流方向に延在して先
端に模型機体を支持する模型支持保持材と、上記制御装
置のからの指示によって模型支持保持材を回動せしめる
ロール角変角用モータとを備えたことを特徴とする。
【００２４】請求項４の発明によると、模型機体支持装
置を三次元に揺動する模型支持ロボットと、該手首部に
設けられた模型支持用スティングにより構成し、かつ模
型支持用スティングをロール角変角用モータで回動せし
めるように構成することによって、模型自体支持用ステ
ィングに支持された模型機体の位置及び姿勢を容易に調
整及び変更することがもたらされる。
置を三次元に揺動する模型支持ロボットと、該手首部に
設けられた模型支持用スティングにより構成し、かつ模
型支持用スティングをロール角変角用モータで回動せし
めるように構成することによって、模型自体支持用ステ
ィングに支持された模型機体の位置及び姿勢を容易に調
整及び変更することがもたらされる。
【００２５】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４の風洞シミュレーション装置において、上記模型機体
は、揺動可能な舵面を有し、上記姿勢角センサによって
計測された上記各姿勢角に基づいて上記所定時間後の模
型機体の姿勢角を計算し、該計算された姿勢角に基づく
上記制御装置の指示によって上記模型機体に設けられた
舵面を揺動駆動する舵面可動モータとを備えたことを特
徴とする。
４の風洞シミュレーション装置において、上記模型機体
は、揺動可能な舵面を有し、上記姿勢角センサによって
計測された上記各姿勢角に基づいて上記所定時間後の模
型機体の姿勢角を計算し、該計算された姿勢角に基づく
上記制御装置の指示によって上記模型機体に設けられた
舵面を揺動駆動する舵面可動モータとを備えたことを特
徴とする。
【００２６】請求項５の発明によると、模型機体が揺動
可能な舵面を有し、該舵面を制御装置の指示による舵面
可動モータで揺動せしめることから安定した飛行を可能
にする機体のシミュレーションを得ることができる。
可能な舵面を有し、該舵面を制御装置の指示による舵面
可動モータで揺動せしめることから安定した飛行を可能
にする機体のシミュレーションを得ることができる。
【００２７】請求項６に記載の風洞シミュレーション装
置を用いた機体設計方法は、風洞内の空気流中に支持さ
れた模型機体に作用する空気流に起因する荷重を計測す
る風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法にお
いて、上記風洞シミュレーション装置が、風洞内におい
て上記模型機体を姿勢変更可能に支持する模型機体支持
装置と、上記模型機体に作用する空気流に起因する荷重
を計測する荷重センサと、該荷重センサによって計測さ
れた荷重に基づいて所定時間後の模型機体の姿勢を計算
し、該計算された姿勢に上記模型機体の姿勢を変更する
ように上記模型機体支持装置に指示する制御装置とを備
え、基本となる機体形状に基づいて風洞試験用の模型機
体を製作する工程と、上記模型機体を上記風洞シミュレ
ーション装置の模型機体支持装置に取り付けて空気流に
起因する荷重を上記荷重センサによって計測する工程
と、該荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算する
工程と、上記制御装置の指示による上記模型機体支持装
置の作動によって、上記計算された姿勢に上記模型機体
の姿勢を変更する工程と、上記風洞シミュレーション装
置でのシミュレーションの終了可否を判断する工程と、
上記風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終
了後の上記基本の機体形状において、設定した飛行の可
否を判断する工程とを備えたことを特徴とする。
置を用いた機体設計方法は、風洞内の空気流中に支持さ
れた模型機体に作用する空気流に起因する荷重を計測す
る風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法にお
いて、上記風洞シミュレーション装置が、風洞内におい
て上記模型機体を姿勢変更可能に支持する模型機体支持
装置と、上記模型機体に作用する空気流に起因する荷重
を計測する荷重センサと、該荷重センサによって計測さ
れた荷重に基づいて所定時間後の模型機体の姿勢を計算
し、該計算された姿勢に上記模型機体の姿勢を変更する
ように上記模型機体支持装置に指示する制御装置とを備
え、基本となる機体形状に基づいて風洞試験用の模型機
体を製作する工程と、上記模型機体を上記風洞シミュレ
ーション装置の模型機体支持装置に取り付けて空気流に
起因する荷重を上記荷重センサによって計測する工程
と、該荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算する
工程と、上記制御装置の指示による上記模型機体支持装
置の作動によって、上記計算された姿勢に上記模型機体
の姿勢を変更する工程と、上記風洞シミュレーション装
置でのシミュレーションの終了可否を判断する工程と、
上記風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終
了後の上記基本の機体形状において、設定した飛行の可
否を判断する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２８】この請求項６の発明は、上記請求項１に記
載の風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法で
あって、模型機体に作用する空気流に起因する荷重を荷
重センサで計測し、荷重センサによって計測された荷重
に基づいて所定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によ
って計算し、該計算された姿勢に移動するために制御装
置からの指示によって模型機体の姿勢を変更し、荷重セ
ンサによる荷重の計測から模型機体の姿勢変更を、風洞
シミュレーション装置でのシミュレーションの終了可否
を判断するまで繰り返してシミュレーションすると共
に、風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終
了後、シミュレーションの結果に基づいて上記基本の機
体形状において、設定した飛行の可否を判断することか
ら、従来、風洞試験と制御則設計を別々に行うことによ
って生じていた空力特性データの並び替えや補完等のデ
ータ加工から解放され、かつ必要な空力特性データのみ
が過不足なく計測されることから、空力特性データの有
効活用が図れて機体設計の効率化が得られる。
載の風洞シミュレーション装置を用いた機体設計方法で
あって、模型機体に作用する空気流に起因する荷重を荷
重センサで計測し、荷重センサによって計測された荷重
に基づいて所定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によ
って計算し、該計算された姿勢に移動するために制御装
置からの指示によって模型機体の姿勢を変更し、荷重セ
ンサによる荷重の計測から模型機体の姿勢変更を、風洞
シミュレーション装置でのシミュレーションの終了可否
を判断するまで繰り返してシミュレーションすると共
に、風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終
了後、シミュレーションの結果に基づいて上記基本の機
体形状において、設定した飛行の可否を判断することか
ら、従来、風洞試験と制御則設計を別々に行うことによ
って生じていた空力特性データの並び替えや補完等のデ
ータ加工から解放され、かつ必要な空力特性データのみ
が過不足なく計測されることから、空力特性データの有
効活用が図れて機体設計の効率化が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による風洞シミュレ
ーション装置及び風洞シミュレーション装置を用いた機
体設計方法の実施形態を図によって説明する。
ーション装置及び風洞シミュレーション装置を用いた機
体設計方法の実施形態を図によって説明する。
【００３０】図１は、本実施の形態における風洞シミュ
レーション装置１の概要を示す概略説明図であり、この
風洞シミュレーション装置１は、風洞１０、模型機体支
持装置となる模型支持ロボット２０、模型支持用スティ
ング３０、模型支持ロボット２０の作動を制御するロボ
ット制御盤４０、計測制御コンピュータ５０によって構
成され、模型支持用スティング３０の先端に取り付けら
れる風洞試験用の模型機体６０を備えている。
レーション装置１の概要を示す概略説明図であり、この
風洞シミュレーション装置１は、風洞１０、模型機体支
持装置となる模型支持ロボット２０、模型支持用スティ
ング３０、模型支持ロボット２０の作動を制御するロボ
ット制御盤４０、計測制御コンピュータ５０によって構
成され、模型支持用スティング３０の先端に取り付けら
れる風洞試験用の模型機体６０を備えている。
【００３１】風洞１０は、風洞吹出口１１と該風洞吹出
口１１の下流側に配設された風洞吸込口１２を備え、風
洞吹出口１１から送出される空気流が風洞吸込口１２へ
流出され、風洞吹出口１１と風洞吸込口１２との間の空
気流の流速等が制御可能であって、風洞吹出口１１を風
洞吸込口１２との間に模型支持ロボット２０が配設され
ている。
口１１の下流側に配設された風洞吸込口１２を備え、風
洞吹出口１１から送出される空気流が風洞吸込口１２へ
流出され、風洞吹出口１１と風洞吸込口１２との間の空
気流の流速等が制御可能であって、風洞吹出口１１を風
洞吸込口１２との間に模型支持ロボット２０が配設され
ている。
【００３２】模型支持ロボット２０は、例えば基台２１
上に支持され垂直軸及び水平軸を中心に自在に回動する
回動部２２と、該回動部２２の上部に水平軸を中心に上
下方向に揺動自在に支持された揺動アーム２３と、該揺
動アーム２３の先端に揺動自在に支持された手首部２４
とを有する三次元ロボットであって、該ロボット２０の
手首部２４に模型支持用スティング３０が設けられてい
る。
上に支持され垂直軸及び水平軸を中心に自在に回動する
回動部２２と、該回動部２２の上部に水平軸を中心に上
下方向に揺動自在に支持された揺動アーム２３と、該揺
動アーム２３の先端に揺動自在に支持された手首部２４
とを有する三次元ロボットであって、該ロボット２０の
手首部２４に模型支持用スティング３０が設けられてい
る。
【００３３】模型支持用スティング３０は、上記手首部
２４に基端が支持された略Ｌ字状の支持部材３１と、該
支持部材３１の先端にロール角変角用モータ３２を介し
て風洞吹出口１１方向に延在する、換言すると空気流の
上流方向に延在する模型支持保持部材３３の基端が支持
されている。そしてロール角変角用モータ３２によって
模型支持保持材３３の先端に支持される模型機体６０の
ロール角、即ちＸ軸まわりの回動角を制御するように構
成されている。
２４に基端が支持された略Ｌ字状の支持部材３１と、該
支持部材３１の先端にロール角変角用モータ３２を介し
て風洞吹出口１１方向に延在する、換言すると空気流の
上流方向に延在する模型支持保持部材３３の基端が支持
されている。そしてロール角変角用モータ３２によって
模型支持保持材３３の先端に支持される模型機体６０の
ロール角、即ちＸ軸まわりの回動角を制御するように構
成されている。
【００３４】風洞試験用の模型機体６０には、該模型機
体６０に作用するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の荷重
や、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの各モーメント等の空力
特性データを計測する荷重センサである天秤６５、模型
６０の姿勢角、即ちＹ軸まわりの回動角であるピッチ角
θ、上記Ｘ軸まわりの回動角であるロール角φ、Ｚ軸ま
わりの回動角であるヨー角ψの各姿勢角を計測する姿勢
角センサ６６及び模型機体舵面等を揺動駆動する舵面可
動モータ６７等が配設されている。
体６０に作用するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の荷重
や、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの各モーメント等の空力
特性データを計測する荷重センサである天秤６５、模型
６０の姿勢角、即ちＹ軸まわりの回動角であるピッチ角
θ、上記Ｘ軸まわりの回動角であるロール角φ、Ｚ軸ま
わりの回動角であるヨー角ψの各姿勢角を計測する姿勢
角センサ６６及び模型機体舵面等を揺動駆動する舵面可
動モータ６７等が配設されている。
【００３５】ロボット制御盤４０は、上記模型支持ロボ
ット２０を作動せしめるための制御盤であって、計測制
御コンピュータ５０は、天秤６５によって計測された各
空力特性データ及び姿勢角センサ６６によって計測され
た姿勢角データ並びに予め入力設定されている飛行制御
則等に基づいて運動方程式を計算し、微小時間後の模型
機体６０の位置、姿勢、模型機体舵面等の舵面の角度を
計算し、かつその結果の内、模型機体６０の位置、姿勢
については模型支持ロボット２０へ、模型機体６０の姿
勢の内特にロール角φのみについてはロール角変角用モ
ータ３２へ、また模型機体６０の舵面の角度については
舵面可動モータ６７へ各々送信される。これにより模型
機体６０の位置、姿勢、舵面の角度が変更調整される。
ット２０を作動せしめるための制御盤であって、計測制
御コンピュータ５０は、天秤６５によって計測された各
空力特性データ及び姿勢角センサ６６によって計測され
た姿勢角データ並びに予め入力設定されている飛行制御
則等に基づいて運動方程式を計算し、微小時間後の模型
機体６０の位置、姿勢、模型機体舵面等の舵面の角度を
計算し、かつその結果の内、模型機体６０の位置、姿勢
については模型支持ロボット２０へ、模型機体６０の姿
勢の内特にロール角φのみについてはロール角変角用モ
ータ３２へ、また模型機体６０の舵面の角度については
舵面可動モータ６７へ各々送信される。これにより模型
機体６０の位置、姿勢、舵面の角度が変更調整される。
【００３６】また、風洞１０内には風洞試験中の気流条
件、例えば風速ｖ、動圧ｑ、気温ｔ、気圧ｐを計測する
動圧計、温度計等が設けられている。
件、例えば風速ｖ、動圧ｑ、気温ｔ、気圧ｐを計測する
動圧計、温度計等が設けられている。
【００３７】なお、ロール角変角用モータ３２、天秤６
５、姿勢角センサ６６、舵面可動モータ６７、模型支持
ロボット２０、模型支持用スティング３０、ロボット制
御盤４０間の信号の交信は有線（ケーブル）或いは無線
（テレメトリー）方式によってなされる。
５、姿勢角センサ６６、舵面可動モータ６７、模型支持
ロボット２０、模型支持用スティング３０、ロボット制
御盤４０間の信号の交信は有線（ケーブル）或いは無線
（テレメトリー）方式によってなされる。
【００３８】このように構成された風洞シミュレーショ
ン装置１による設計手順について、図２に示す設計手順
フローチャートに従って説明する。
ン装置１による設計手順について、図２に示す設計手順
フローチャートに従って説明する。
【００３９】第１工程Ｓ１において基本となる機体形状
が設定され、この設定された基本機体形状に基づいて第
２工程Ｓ２によって風洞試験用の模型機体が設計されて
模型機体６０が製作される。
が設定され、この設定された基本機体形状に基づいて第
２工程Ｓ２によって風洞試験用の模型機体が設計されて
模型機体６０が製作される。
【００４０】模型機体６０は、第３工程Ｓ３において図
１に示すように風洞１０内に配設された模型支持ロボッ
ト２０に設けられた模型支持スティング３０の模型支持
保持材３３の先端に取り付け支持される。そして、ロボ
ット制御盤４０からの指示により模型支持ロボット２０
の６つの軸を組み合わせて模型機体６０を所定位置にセ
ットし、計測制御コンピュータ５０からの指示によって
ロール角変角用モータ３２を作動せしめて模型機体６０
の位置を微調整する。
１に示すように風洞１０内に配設された模型支持ロボッ
ト２０に設けられた模型支持スティング３０の模型支持
保持材３３の先端に取り付け支持される。そして、ロボ
ット制御盤４０からの指示により模型支持ロボット２０
の６つの軸を組み合わせて模型機体６０を所定位置にセ
ットし、計測制御コンピュータ５０からの指示によって
ロール角変角用モータ３２を作動せしめて模型機体６０
の位置を微調整する。
【００４１】このように所定位置に模型機体６０が配置
されると、模型機体６０に作用する各種の空力特性デー
タを天秤６５及び模型機体６０の各姿勢角データを姿勢
角センサ６６によって、また動圧計、温度計等によって
風洞試験中の気流条件を取得する。
されると、模型機体６０に作用する各種の空力特性デー
タを天秤６５及び模型機体６０の各姿勢角データを姿勢
角センサ６６によって、また動圧計、温度計等によって
風洞試験中の気流条件を取得する。
【００４２】第３工程Ｓ３によって得られた空力特性デ
ータ、姿勢角データ等は、予め設定された制御則のシミ
ュレーションに必要なデータ、例えばエンジン性能、動
的空気力特性と共に、第４工程Ｓ４において、計測制御
コンピュータ５０によってコンピュータ上での制御則の
シミュレーション、即ち運動計算を行い、第５工程Ｓ５
において微小時間後の模型機体６０の位置、姿勢、舵面
角度を計算する。
ータ、姿勢角データ等は、予め設定された制御則のシミ
ュレーションに必要なデータ、例えばエンジン性能、動
的空気力特性と共に、第４工程Ｓ４において、計測制御
コンピュータ５０によってコンピュータ上での制御則の
シミュレーション、即ち運動計算を行い、第５工程Ｓ５
において微小時間後の模型機体６０の位置、姿勢、舵面
角度を計算する。
【００４３】そして、第６工程Ｓ６において、第５工程
Ｓ５の計算結果に基づいく計測制御コンピュータ５０か
ら指示に従って模型支持ロボット２０、ロール角変角用
モータ３２、舵面可動モータ６７を作動させる。
Ｓ５の計算結果に基づいく計測制御コンピュータ５０か
ら指示に従って模型支持ロボット２０、ロール角変角用
モータ３２、舵面可動モータ６７を作動させる。
【００４４】しかる後、第７工程Ｓ７において、風洞シ
ミュレーション１でのシミュレーションが終了か否かを
判断し、所定のシミュレーションがまだ終了していない
と判断されると、第３工程Ｓ３に戻り再び第３工程Ｓ３
から第７工程Ｓ７の各工程が第７工程Ｓ７で所定のシミ
ュレーションが終了したと判断されるまで繰り返され
る。
ミュレーション１でのシミュレーションが終了か否かを
判断し、所定のシミュレーションがまだ終了していない
と判断されると、第３工程Ｓ３に戻り再び第３工程Ｓ３
から第７工程Ｓ７の各工程が第７工程Ｓ７で所定のシミ
ュレーションが終了したと判断されるまで繰り返され
る。
【００４５】第７工程Ｓ７で所定のシミュレーションが
終了したと判断されると、次の第８工程Ｓ８において、
シミュレーションの結果に基づいて上記第１工程１によ
って設定された機体形状が飛行可能か否かが判断され
る。
終了したと判断されると、次の第８工程Ｓ８において、
シミュレーションの結果に基づいて上記第１工程１によ
って設定された機体形状が飛行可能か否かが判断され
る。
【００４６】第８工程Ｓ８において、設定された機体形
状が飛行不可能と判断された場合には、第９工程Ｓ９に
よって機体の形状修正がなされ、この形状修正された機
体形状に基づいて再び第２工程Ｓ２によって風洞試験用
の模型機体の設計及びこの設計に従って模型機体６０が
再び製作されて、第３工程Ｓ３から第９工程９の各工程
を経て再び第８工程Ｓ８で該機体形状が飛行可能か否か
判断される。
状が飛行不可能と判断された場合には、第９工程Ｓ９に
よって機体の形状修正がなされ、この形状修正された機
体形状に基づいて再び第２工程Ｓ２によって風洞試験用
の模型機体の設計及びこの設計に従って模型機体６０が
再び製作されて、第３工程Ｓ３から第９工程９の各工程
を経て再び第８工程Ｓ８で該機体形状が飛行可能か否か
判断される。
【００４７】第８工程Ｓ８において機体形状が飛行不可
能と判断された場合には、再び第９工程Ｓ９によって機
体の形状修正がなされて、上記第２工程Ｓ２から第８工
程Ｓ８の各工程が繰り返される。
能と判断された場合には、再び第９工程Ｓ９によって機
体の形状修正がなされて、上記第２工程Ｓ２から第８工
程Ｓ８の各工程が繰り返される。
【００４８】この第９工程Ｓ９の機体の形状変更から第
８工程Ｓ８の各工程は、第８工程Ｓ８によって設定され
た機体形状において想定した飛行が可能と判断されるま
で繰り返されて設計終了する。
８工程Ｓ８の各工程は、第８工程Ｓ８によって設定され
た機体形状において想定した飛行が可能と判断されるま
で繰り返されて設計終了する。
【００４９】次に、風洞シミュレーション装置１による
上記第３工程Ｓ３から第６工程Ｓ６を図３に示すフロー
チャート及び第４に示す計測データフロー説明図によっ
て更に詳細に説明する。
上記第３工程Ｓ３から第６工程Ｓ６を図３に示すフロー
チャート及び第４に示す計測データフロー説明図によっ
て更に詳細に説明する。
【００５０】先ず、第３工程Ｓ３における空力特性デー
タ等の取得は、模型機体６０に作用する空気流に起因す
る６分力、即ち、模型機体６０に作用するＸ軸方向、Ｙ
軸方向、Ｚ軸方向の各荷重ＦX 、ＦY 、ＦZ 及びＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメントＭX 、ＭY 、ＭZ 等の
空力特性データを天秤６５によって計測する。
タ等の取得は、模型機体６０に作用する空気流に起因す
る６分力、即ち、模型機体６０に作用するＸ軸方向、Ｙ
軸方向、Ｚ軸方向の各荷重ＦX 、ＦY 、ＦZ 及びＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸まわりの各モーメントＭX 、ＭY 、ＭZ 等の
空力特性データを天秤６５によって計測する。
【００５１】また、姿勢角センサ６６によって模型機体
６０の姿勢角、即ちピッチ角θ、ロール角φ、ヨー角ψ
の各姿勢角を計測すると共に、風洞試験中の気流条件、
例えば風速ｖ、動圧ｑ、気温ｔ、気圧ｐ等の風洞試験中
の気流条件が計測される。
６０の姿勢角、即ちピッチ角θ、ロール角φ、ヨー角ψ
の各姿勢角を計測すると共に、風洞試験中の気流条件、
例えば風速ｖ、動圧ｑ、気温ｔ、気圧ｐ等の風洞試験中
の気流条件が計測される。
【００５２】第３工程Ｓ３によって得られた各空力特性
データ、姿勢角データ及び気流条件に基づいて、風洞試
験では計測できない予め設定された制御則のシミュレー
ションに必要なデータ、例えばエンジン性能、動的空気
力特性と共に、第４工程Ｓ４及び第５工程Ｓ５におい
て、計測制御コンピュータ５０によってコンピュータ上
での制御則のシミュレーション、即ち運動方程式を計算
して微小時間Δｔ後の模型機体６０のＸ軸方向の位置Δ
ｘ、Ｙ軸方向の位置Δｙ、Ｚ軸方向の位置Δｚ及び模型
機体６０の姿勢、即ちピッチ角Δθ、ロール角Δφ、ヨ
ー角Δψを計算する。
データ、姿勢角データ及び気流条件に基づいて、風洞試
験では計測できない予め設定された制御則のシミュレー
ションに必要なデータ、例えばエンジン性能、動的空気
力特性と共に、第４工程Ｓ４及び第５工程Ｓ５におい
て、計測制御コンピュータ５０によってコンピュータ上
での制御則のシミュレーション、即ち運動方程式を計算
して微小時間Δｔ後の模型機体６０のＸ軸方向の位置Δ
ｘ、Ｙ軸方向の位置Δｙ、Ｚ軸方向の位置Δｚ及び模型
機体６０の姿勢、即ちピッチ角Δθ、ロール角Δφ、ヨ
ー角Δψを計算する。
【００５３】また、設定された機体の所定運動を実現す
るための各舵面の微小時間Δｔ後の舵面角度を計算す
る。この舵面の角度を適切に制御することによって想定
した飛行を可能にする。
るための各舵面の微小時間Δｔ後の舵面角度を計算す
る。この舵面の角度を適切に制御することによって想定
した飛行を可能にする。
【００５４】続く第５工程Ｓ５において、微小時間Δｔ
後の模型機体６０の上記位置Δｘ、Δｙ、Δｚ及び姿勢
角Δθ、Δφ、Δψ及び舵面角度へ移動せしめるため第
４工程Ｓ４での計算結果に従って計測制御コンピュータ
５０からロボット制御盤４０へ上記模型機体６０の位置
Δｘ、Δｙ、Δｚ及び姿勢Δθ、Δψを得るべく作動指
示を与え、模型支持ロボット６０により風洞試験模型６
０を位置Δｘ、Δｙ、Δｚに移動すると共にピッチ角Δ
θ、ヨー角Δψに変更する。
後の模型機体６０の上記位置Δｘ、Δｙ、Δｚ及び姿勢
角Δθ、Δφ、Δψ及び舵面角度へ移動せしめるため第
４工程Ｓ４での計算結果に従って計測制御コンピュータ
５０からロボット制御盤４０へ上記模型機体６０の位置
Δｘ、Δｙ、Δｚ及び姿勢Δθ、Δψを得るべく作動指
示を与え、模型支持ロボット６０により風洞試験模型６
０を位置Δｘ、Δｙ、Δｚに移動すると共にピッチ角Δ
θ、ヨー角Δψに変更する。
【００５５】更に、第４工程Ｓ４の計算結果に従って計
算制御コンピュータ５０からの指示によりロール角変角
用モータ３２を作動させて模型支持保持材３３を介して
模型機体６０のロール角φを微小時間Δｔ後のロール角
Δφに可変する。また同様に計算制御コンピュータ５０
からの指示により舵面可動モータ６７を作動させて模型
機体６０の舵面角度を微小時間Δｔ後の舵面角度に可変
する。
算制御コンピュータ５０からの指示によりロール角変角
用モータ３２を作動させて模型支持保持材３３を介して
模型機体６０のロール角φを微小時間Δｔ後のロール角
Δφに可変する。また同様に計算制御コンピュータ５０
からの指示により舵面可動モータ６７を作動させて模型
機体６０の舵面角度を微小時間Δｔ後の舵面角度に可変
する。
【００５６】しかる後計算制御コンピュータ５０の指示
通りに模型支持ロボット６０、ロール角変角用モータ３
２、舵面可動モータ６７が作動したか否かを確認する。
これらの確認は模型支持ロボット６０、ロール角変角用
モータ３２、舵面可動モータ６７等に付設されたエンコ
ーダ及び、姿勢角センサ６６からの出力を計測すること
によってなされる。
通りに模型支持ロボット６０、ロール角変角用モータ３
２、舵面可動モータ６７が作動したか否かを確認する。
これらの確認は模型支持ロボット６０、ロール角変角用
モータ３２、舵面可動モータ６７等に付設されたエンコ
ーダ及び、姿勢角センサ６６からの出力を計測すること
によってなされる。
【００５７】しかる後、第７工程Ｓ７において、風洞シ
ミュレーション１でのシミュレーションが終了か否かを
判断し、所定のシミュレーションがまだ終了していない
と判断されると、第３工程Ｓ３に戻り再び第３工程Ｓ３
から第７工程Ｓ７の各工程が第７工程Ｓ７で所定のシミ
ュレーションが終了したと判断されるまで繰り返され
る。
ミュレーション１でのシミュレーションが終了か否かを
判断し、所定のシミュレーションがまだ終了していない
と判断されると、第３工程Ｓ３に戻り再び第３工程Ｓ３
から第７工程Ｓ７の各工程が第７工程Ｓ７で所定のシミ
ュレーションが終了したと判断されるまで繰り返され
る。
【００５８】以上説明した本実施の形態によると、模型
機体に作用する空気流に起因する荷重を荷重センサで計
測し、荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算し、
該計算された姿勢に制御装置に指示によって模型機体の
姿勢を変更し、荷重センサによる荷重の計測から模型機
体の姿勢変更を、風洞シミュレーション装置でのシミュ
レーションの終了可否を判断するまで繰り返してシミュ
レーションすると共に、風洞シミュレーション装置での
シミュレーション終了後、シミュレーション結果に基づ
いて基本の機体形状において、設定した飛行が可能か否
かを判断することから、従来の厄介な空力特性データの
並び替えや補完等のデータ加工から解放され、かつ必要
な空力特性データのみが過不足なく計測されて空力特性
データの有効活用が図れて機体設計の効率化が得られ
る。
機体に作用する空気流に起因する荷重を荷重センサで計
測し、荷重センサによって計測された荷重に基づいて所
定時間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算し、
該計算された姿勢に制御装置に指示によって模型機体の
姿勢を変更し、荷重センサによる荷重の計測から模型機
体の姿勢変更を、風洞シミュレーション装置でのシミュ
レーションの終了可否を判断するまで繰り返してシミュ
レーションすると共に、風洞シミュレーション装置での
シミュレーション終了後、シミュレーション結果に基づ
いて基本の機体形状において、設定した飛行が可能か否
かを判断することから、従来の厄介な空力特性データの
並び替えや補完等のデータ加工から解放され、かつ必要
な空力特性データのみが過不足なく計測されて空力特性
データの有効活用が図れて機体設計の効率化が得られ
る。
【００５９】
【発明の効果】以上説明した本発明によると、風洞シミ
ュレーション装置によって模型機体に作用する空気流に
起因する荷重を荷重センサで計測し、荷重センサによっ
て計測された荷重に基づいて所定時間後の模型機体の姿
勢を制御装置によって計算し、該計算された姿勢に制御
装置に指示によって模型機体の姿勢を変更し、荷重セン
サによる荷重の計測から模型機体の姿勢変更を、風洞シ
ミュレーション装置でのシミュレーションの終了可否を
判断するまで繰り返してシミュレーションすると共に、
風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終了
後、シミュレーションの結果に基づいて基本の機体形状
において、設定した飛行が可能か否かを判断することか
ら、従来の厄介な空力特性データの並び替えや補完等の
データ加工から解放され、かつ必要な空力特性データの
みが過不足なく計測されて、空力特性データの有効活用
が図れて機体設計の効率化が得られ、風洞試験及び制御
則設計を同時進行的に行うことができ、機体の設計等に
貢献すること大なるものである。
ュレーション装置によって模型機体に作用する空気流に
起因する荷重を荷重センサで計測し、荷重センサによっ
て計測された荷重に基づいて所定時間後の模型機体の姿
勢を制御装置によって計算し、該計算された姿勢に制御
装置に指示によって模型機体の姿勢を変更し、荷重セン
サによる荷重の計測から模型機体の姿勢変更を、風洞シ
ミュレーション装置でのシミュレーションの終了可否を
判断するまで繰り返してシミュレーションすると共に、
風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終了
後、シミュレーションの結果に基づいて基本の機体形状
において、設定した飛行が可能か否かを判断することか
ら、従来の厄介な空力特性データの並び替えや補完等の
データ加工から解放され、かつ必要な空力特性データの
みが過不足なく計測されて、空力特性データの有効活用
が図れて機体設計の効率化が得られ、風洞試験及び制御
則設計を同時進行的に行うことができ、機体の設計等に
貢献すること大なるものである。
【図１】本発明による風洞シミュレーション装置の実施
の形態の概要を示す概略説明図である。
の形態の概要を示す概略説明図である。
【図２】本実施の形態における風洞シミュレーション装
置による設計手順の概要を示す設計手順フローチャート
である。
置による設計手順の概要を示す設計手順フローチャート
である。
【図３】本実施の形態における風洞シミュレーション装
置による設計手順の要部を示す設計手順フローチャート
である。
置による設計手順の要部を示す設計手順フローチャート
である。
【図４】本実施の形態の計測データフロー説明図であ
る。
る。
【図５】従来の風洞シミュレーション装置による設計手
順の概要を示す設計手順フローチャートである。
順の概要を示す設計手順フローチャートである。
１ 風洞シミュレーション装置 １０ 風洞 １１ 風洞吹出口 １２ 風洞吸込口 ２０ 模型支持ロボット（模型機体支持装置） ３０ 模型支持スティング ３２ ロール角変角用モータ ４０ ロボット制御盤 ５０ 計測制御コンピュータ（制御装置） ６０ 風洞試験用の模型機体 ６５ 天秤（荷重センサ） ６６ 姿勢角センサ ６７ 舵面可動モータ
Claims (6)
- 【請求項１】 風洞内の空気流中に支持された模型機体
に作用する空気流に起因する荷重を計測する風洞シミュ
レーション装置において、 風洞内において上記模型機体を姿勢変更可能に支持する
模型機体支持装置と、 上記模型機体に作用する空気流に起因する荷重を計測す
る荷重センサと、 該荷重センサによって計測された荷重に基づいて所定時
間後の模型機体の姿勢を計算し、該計算された姿勢に上
記模型機体の姿勢を変更するように上記模型機体支持装
置に指示する制御装置とを備えたことを特徴とする風洞
シミュレーション装置。 - 【請求項２】 上記模型機体の姿勢角を計測する姿勢角
センサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の風洞
シミュレーション装置。 - 【請求項３】 風洞内の空気流中に支持された模型機体
に作用する空気流に起因する荷重を計測する風洞シミュ
レーション装置において、 風洞内において上記模型機体を姿勢変更可能に支持する
模型機体支持装置と、 上記模型機体に作用する空気流に起因する模型機体のＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷重及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわ
りの各モーメントを計測する天秤と、 上記模型機体のピッチ角、ロール角、ヨー角の各姿勢角
を計測する姿勢角センサと、 上記天秤によって計測された上記荷重及び各モーメント
と、上記姿勢角センサによって計測された上記各姿勢角
に基づいて所定時間後の模型機体の位置及び姿勢角を計
算し、該計算された位置及び姿勢角に上記模型機体の姿
勢を変更するように上記模型機体支持装置に指示する制
御装置とを備えたことを特徴とする風洞シミュレーショ
ン装置。 - 【請求項４】 上記模型機体支持装置は、 三次元に揺動する手首部を有する模型支持ロボットと、 該模型支持ロボットの手首部に支持された模型支持用ス
ティングとを備え、 該模型支持用スティングは、 上記手首部に基端が支持された支持部材と、 該支持部材の先端に基端が支持されて上記空気流の上流
方向に延在して先端に模型機体を支持する模型支持保持
材と、 上記制御装置のからの指示によって上記模型支持保持材
を回動せしめるロール角変角用モータとを備えたことを
特徴とする請求項３に記載の風洞シミュレーション装
置。 - 【請求項５】 上記模型機体は、揺動可能な舵面を有
し、 上記姿勢角センサによって計測された上記各姿勢角に基
づいて上記所定時間後の模型機体の姿勢角を計算し、該
計算された姿勢角に基づく上記制御装置の指示によって
上記模型機体に設けられた舵面を揺動駆動する舵面可動
モータと、 を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の風
洞シミュレーション装置。 - 【請求項６】 風洞内の空気流中に支持された模型機体
に作用する空気流に起因する荷重を計測する風洞シミュ
レーション装置を用いた機体設計方法において、 上記風洞シミュレーション装置が、風洞内において上記
模型機体を姿勢変更可能に支持する模型機体支持装置
と、上記模型機体に作用する空気流に起因する荷重を計
測する荷重センサと、該荷重センサによって計測された
荷重に基づいて所定時間後の模型機体の姿勢を計算し、
該計算された姿勢に上記模型機体の姿勢を変更するよう
に上記模型機体支持装置に指示する制御装置とを備え、 基本となる機体形状に基づいて風洞試験用の模型機体を
製作する工程と、 上記模型機体を上記風洞シミュレーション装置の模型機
体支持装置に取り付けて空気流に起因する荷重を上記荷
重センサによって計測する工程と、 該荷重センサによって計測された荷重に基づいて所定時
間後の模型機体の姿勢を制御装置によって計算する工程
と、 上記制御装置の指示による上記模型機体支持装置の作動
によって、上記計算された姿勢に上記模型機体の姿勢を
変更する工程と、 上記風洞シミュレーション装置でのシミュレーションの
終了可否を判断する工程と、 上記風洞シミュレーション装置でのシミュレーション終
了後の上記基本の機体形状において設定した飛行が可能
か否かを判断する工程と、 を備えたことを特徴とする風洞シミュレーション装置を
用いた機体設計方法。
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