JP3024952B2 - 吹出し式風洞の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、吹出し式風洞の制
御装置に関し、特に測定部のレイノルズ数を制御するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】風洞試験設備は、供試体の各種空力特性
を試験する場合に広く利用されている試験設備である。
中でも吹出し式風洞は、高速気流を簡単に作ることがで
きる、全圧を高くすることができるなどの特色があり、
航空機およびロケットなどの空力特性試験にはよく使わ
れる試験設備である。この吹出し式風洞では、測定部の
断面積を大きくすると、高圧貯気槽を大きくしないと試
験に必要な通風時間を確保できないなどの問題がある。
したがって建設費、運転費などの条件から、試供体とな
る模型寸法を縮小して、測定部の断面積を狭めている。
この場合、実際寸法と模型寸法の違いを風洞試験から推
定するために空力的な相似則であるレイノルズ数を通風
条件とする場合がある。すなわち吹出し式風洞では、高
圧貯気槽に蓄えられた高圧空気を風洞内に吹き流すこと
で空力特性を計測することができる。一般に、実機に対
して縮小した模型が供試体として上述のように使用さ
れ、実寸法の試供体を用いられることはほとんどない。
この場合に寸法の違いを補正するために空力的な相似則
であるレイノルズ数を風洞運転の通風条件とする。

【０００３】レイノルズ数は、模型寸法が決まれば全圧
と全温度とマッハ数との関数として表すことができる。
吹出し式風洞では、全圧は調圧弁で調整可能であり、マ
ッハ数は第１スロートである可変ノズル、第２スロー
ト、抽気フラップ、抽気弁などのマッハ数調整アクチュ
エータで調整可能であるが、全温度は調整することがで
きない。そこで、成り行きとなる全温度を計測してお
き、通風終了後、レイノルズ数を計算をする。

【０００４】また従来では、風洞運転者が高圧貯気槽の
温度および大気温度から全温度を予想し、予想した全温
度と希望するレイノルズ数とマッハ数とから全圧を逆算
して全圧設定値として風洞を運転している。高圧貯気槽
から高圧空気が抜けることで高圧貯気槽内でポリトロー
プ変化を起こし、高圧貯気槽温度が通風とともに低下
し、集合胴全温度も低下する。したがって、通風初期と
通風終期ではレイノルズ数が異なる。一般には通風中に
供試体の迎角を変化させるので、迎角の変角中にレイノ
ルズ数が変化してしまう。したがって数回の通風から空
力特性を推定する必要がある。このような状況から、レ
イノルズ数を効率的に設定することができる吹出し式風
洞のレイノルズ数制御装置が望まれている。

【０００５】この問題を解決するための先行技術は、特
公平５−３７２６４（特開昭６２−３９７４２）に開示
されている。この先行技術では、吹出し式風洞における
集合胴内の全温度の測定値とレイノルズ数の設定値とマ
ッハ数の設定値とから、測定部内の全圧の近似値を計算
器によって算出し、この算出値を実現するために調圧弁
の開度を制御し、これによって測定部内のレイノルズ数
を、設定された値に近似的に保つ。この先行技術の新た
な問題は、風洞試験の初期に、すなわち風洞起動直後
に、集合胴内の全温度が大きく変動し、これに起因して
測定部内の全圧が大きく変動する。したがって風洞試験
の初期には、測定部内の気流状態が急変し、これによっ
て供試体である航空機模型および天秤に過大な衝撃を与
える結果になる。したがって供試体および風洞天秤など
の剛性を高めて、過大な衝撃に耐えることができるよう
に構成する。供試体の剛性を高めると、製作が難しくな
り、高価になる。天秤の剛性を高めると、検出感度が下
がり、必要とするデータを精度よく採取することができ
なくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、測定
部内のレイノルズ数を効率的に設定することができ、し
かも測定部内の供試体に気流の急変による過大な衝撃が
加わらないようにした吹出し式風洞の制御装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮気体を貯
蔵する貯気槽と、貯気槽からの気体が導かれる集合胴
と、集合胴からの気体が導かれ、供試体が設置される測
定部と、集合胴の上流側に設けられ、開度が可変であり
かつ全閉機能を有する調圧弁とを有する吹出し式風洞の
制御装置において、集合胴内の空気の全温度Ｔ０ｂを検
出する全温度検出器と、集合胴内の空気の全温度設定値
Ｔ０ａを設定する全温度設定器と、集合胴の全圧Ｐ０２
を検出する全圧検出器と、調圧弁が全閉状態から開き始
めた後から、全温度検出器によって検出される全温度Ｔ
０ｂおよび全圧検出器によって検出される全圧Ｐ０２が
不安定である初期の期間Ｗ０を経過した時点ｔ３で、指
令信号２７を出力する指令信号発生手段と、全温度検出
器と全温度設定器との各出力に応答し、検出された全温
度Ｔ０ｂと設定された全温度設定値Ｔ０ａとの比である
全温度換算係数Ｋ１（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ）を演算する係
数演算回路と、指令信号２７に応答して、指令信号２７
が与えられた時刻ｔ３における係数演算回路によって演
算されることによって検出された全温度Ｔ０ｂ１と設定
された全温度設定値Ｔ０ａとの比である全温度換算係数
Ｋ２（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ１）を表す出力をホールドする
ホールド回路と、全温度検出器によって検出された全温
度Ｔ０ｂと、ホールド回路にホールドされた全温度換算
係数Ｋ２とを掛算する掛算器と、指令信号２７に応答し
て、指令信号２７が与えられない初期の期間Ｗ０中、全
温度設定器によって設定された全温度設定値Ｔ０ａを導
出し、指令信号２７が与えられることによって掛算器の
出力を導出する切換え手段３２と、測定部のレイノルズ
数を設定するレイノルズ数設定器と、測定部のマッハ数
を設定するマッハ数設定器と、切換え手段とレイノルズ
数設定器とマッハ数設定器との各出力に応答して、集合
胴の全圧Ｐ０１を演算して設定する全圧演算回路と、全
圧演算回路と全圧検出器との各出力に応答し、集合胴の
検出された全圧Ｐ０２が、設定された全圧Ｐ０１になる
ように、調圧弁の開度を制御する制御手段とを含むこと
を特徴とする吹出し式風洞の制御装置である。

【０００８】本発明に従えば、測定部内のレイノルズ数
Ｒｅは、集合胴の全圧Ｐ０２と、測定部のマッハ数Ｍと
集合胴内の空気の全温度Ｔ０ｂとによって定まる。レイ
ノルズ設定器によってレイノルズ数を設定し、マッハ数
設定器によってマッハ数を設定し、集合胴の全温度Ｔ０
ｂを検出し、集合胴の検出された全圧Ｐ０２を、全圧演
算回路によって演算して設定した集合胴の全圧Ｐ０１に
なるように、調圧弁の開度を制御する。本件明細書で
は、「集合胴内の空気の全温度」を「集合胴の全温度」
と言うことがある。全温度は対象とする気体が停止して
いる状態の温度と定義され、よどみ点温度とも言われ
る。風洞では、集合胴と測定部の断面積比は大きく、集
合胴での気流速度は測定部の気流速度に比べて無視でき
るほど小さいので、集合胴で計測する温度を、全温度と
して扱うことができる。理想気体の断熱変化は、等エン
トロピー変化であることは、周知であり、またその気流
の流れの摩擦損失を無視することができるので、高速風
洞では、集合胴から測定部にかけての気流の流れは等エ
ントロピーであると仮定することができ、この仮定のも
とで、等エントロピー流れでは、気流の全温度は、気流
速度にかかわらず、一定である。全温度を計測するに
は、気流を止めて計測する方法が簡単であるので、全温
度プローブを用いたり、集合胴での流速を止まっている
と仮定して近似的に計測することができる。

【０００９】風洞試験の起動初期の期間Ｗ０において、
気流が不安定であり、また集合胴の全温度が大きく変動
する。この風洞起動時には、全温度設定器によって設定
された集合胴の一定の全温度Ｔ０ａを用いて、調圧弁の
開度を制御するための全圧Ｐ０１を設定する。これによ
って集合胴の全圧の設定値が変動することを防ぐ。

【００１０】その後、気流が安定し、また集合胴の全温
度の時間変化率が小さくなった時点ｔ３以降で、全温度
検出器によって検出された集合胴の全温度Ｔ０ｂを用い
て、集合胴の全圧Ｐ０２の負帰還制御を行い、その全圧
Ｐ０２が、設定された全圧Ｐ０１になるように調圧弁の
開度を制御する。この切換え手段３２による切換え時ｔ
３に、設定された全温度Ｔ０ａと、前記掛算した値であ
る全温度Ｔ０ａ１とが近似した値になり、これによって
集合胴の全圧が大きく変動することがなくなり、切換え
時点でのレイノルズ数をほぼ一定として通風することが
可能になる。

【００１１】こうして集合胴の全温度Ｔ０ｂの変動によ
るレイノルズ数Ｒｅの変動が緩らげられる。さらにレイ
ノルズ数設定器によって設定したレイノルズ数にほぼ近
似した値を実現することができ、そのレイノルズ数を一
定に保つことができるようになる。

【００１２】全閉機能を有する調圧弁は、開度が可変で
ある調圧弁自体の貯気槽側、すなわち上流側に、遮断弁
を介在して構成してもよく、このような構成もまた、全
閉機能を有する調圧弁の概念に含まれる。

【００１３】

【００１４】本発明に従えば、後述の図１に示されるよ
うに、風洞試験の初期には、全温度設定器からの設定さ
れた全温度Ｔ０ａが、切換え手段３２を経て直接に全圧
演算回路３９に与えられて集合胴の目標となる全圧Ｐ０
１が演算される。

【００１５】また本発明は、圧縮気体を貯蔵する貯気槽
と、貯気槽からの気体が導かれる集合胴と、集合胴から
の気体が導かれ、供試体が設置される測定部と、集合胴
の上流側に設けられ、開度が可変でありかつ全閉機能を
有する調圧弁とを有する吹出し式風洞の制御装置におい
て、集合胴内の空気の全温度Ｔ０ｂを検出する全温度検
出器と、集合胴内の空気の全温度設定値Ｔ０ａを設定す
る全温度設定器と、集合胴の全圧Ｐ０２を検出する全圧
検出器と、調圧弁が全閉状態から開き始めた後から、全
温度検出器によって検出される全温度Ｔ０ｂおよび全圧
検出器によって検出される全圧Ｐ０２が不安定である初
期の期間Ｗ０を経過した時点ｔ３で、指令信号２７を出
力する指令信号発生手段と、全温度検出器と全温度設定
器との各出力に応答し、検出された全温度Ｔ０ｂと設定
された全温度設定値Ｔ０ａとの比である全温度換算係数
Ｋ１（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ）を演算する係数演算回路と、
指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられた時
刻ｔ３における係数演算回路によって演算されることに
よって検出された全温度Ｔ０ｂ１と設定された全温度設
定値Ｔ０ａとの比である全温度換算係数Ｋ２（＝Ｔ０ａ
／Ｔ０ｂ１）を表す出力をホールドするホールド回路
と、指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられ
ない初期の期間Ｗ０中、係数演算回路２５からの出力Ｋ
１を導出し、指令信号２７が与えられることによってホ
ールド回路の出力Ｋ２を導出する切換え手段５４と、全
温度検出器によって検出された全温度Ｔ０ｂと、切換え
手段５４の出力Ｋ１，Ｋ２とを掛算し、その掛算した出
力Ｔ０ａ（＝Ｔ０ｂ・Ｋ１），Ｔ０ａ１（＝Ｔ０ｂ・Ｋ
２）を導出する掛算器３６と、測定部のレイノルズ数を
設定するレイノルズ数設定器と、測定部のマッハ数を設
定するマッハ数設定器と、掛算器とレイノルズ数設定器
とマッハ数設定器との各出力に応答して、集合胴の全圧
Ｐ０１を演算して設定する全圧演算回路と、全圧演算回
路と全圧検出器との各出力に応答し、集合胴の検出され
た全圧Ｐ０２が、設定された全圧Ｐ０１になるように、
調圧弁の開度を制御する制御手段とを含むことを特徴と
する吹出し式風洞の制御装置である。

【００１６】本発明に従えば、後述の図３に示されるよ
うに、切換え手段５４は、風洞試験の初期には、掛算器
に係数演算回路の出力Ｋ１と、全温度検出器によって検
出された集合胴の全温度Ｔ０ｂとが与えられる。これに
よって全温度設定器で設定された全温度Ｔ０ａが演算さ
れて全圧演算回路に与えられ、集合胴の目標となる全圧
Ｐ０１が演算して求められる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示す系統図である。吹出し式風洞１におい
て、高圧貯気槽２には、圧縮機３から圧縮気体、たとえ
ば圧縮空気を送込む。貯気槽２内の圧縮空気は、管路４
から調圧弁５を経て集合胴６に導かれる。集合胴６に
は、第１スロートである開度が調整可能な可変ノズル７
を経て測定部８に連なる。測定部の下流側にはさらに、
第２スロート９および拡散胴１０が連なる。

【００１８】調圧弁５において、弁体１１は弁座１２と
の間の通路断面積、したがって開度を調整可能である。
弁体１１が弁座１２に着座することによって、閉弁機能
を達成することができる。弁体１１は、駆動手段１３に
よって変位駆動することができる。これによって上述の
ように開度を制御することができる。

【００１９】本発明の実施の他の形態では、閉弁機能を
達成するために、管路４の途中に開閉可能な遮断弁が介
在され、弁体１１と弁座１２との間の開度の調整を可能
にする構成とし、遮断弁によって閉弁機能を達成するよ
うにしてもよい。このような構成も、本発明の精神に含
まれる。

【００２０】測定部８には、通気性を有する多孔壁１４
によって測定部８が規定される。測定部８内には、供試
体５９が設けられる。風洞天秤は、測定部８に設けら
れ、供試体５９の座標軸まわりの力と六分力のモーメン
トとを測定するために用いられる。測定部８には、ヒン
ジ６０によって開閉可能な抽気フラップ１５が設けられ
る。さらに多孔壁１４の一部のフラップ１６は、ヒンジ
１７によって開閉可能である。測定部８および抽気フラ
ップ１５をハウジング１８が囲んでプレナム室１９が形
成される。プレナム室１９には、抽気弁２０が接続さ
れ、管路２１は大気に連通する。プレナム室１９は、多
孔壁１４に形成された多数の孔を経て、測定部８内から
空気が流出し、このプレナム室１９において、その空気
を一旦、とどめ、これを測定部８の下流側で、抽気フラ
ップ１５を経て測定部８内の主流に合流させる。抽気フ
ラップ１５および多孔壁１４のフラップ１６の開度をア
クチュエータによって制御することができる。フラップ
１６を開くのは気流を流出させるのが目的でなく、測定
部の回路断面を大きくするのが目的である。

【００２１】集合胴６には、その集合胴６の全圧Ｐ０２
を検出する全圧検出器２２が設けられる。集合胴６には
また、全温度Ｔ０ｂを検出する全温度検出器２３が設け
られる。さらに集合胴６の全温度Ｔ０ａを設定する全温
度設定器２４が設けられる。係数演算回路２５は、全温
度検出器２３と全温度設定器２４との各出力に応答し、
検出された全温度Ｔ０ｂと設定された全温度Ｔ０ａとの
比である全温度換算係数Ｋ１を演算する。

【００２２】 Ｋ１ ＝ Ｔ０ａ ／ Ｔ０ｂ …（１） 係数演算回路２５からの出力は、たとえばメモリによっ
て実現されるホールド回路２６に与えられる。ホールド
回路２６は、ライン２７を介する指令信号に応答し、係
数演算回路２５の出力をホールドして保持し、ストアす
る。

【００２３】風洞試験の運転信号を導出する運転信号発
生回路２９が設けられる。この運転信号は、切換え演算
手段３０における指令信号発生回路３１に与えられる。
指令信号発生回路３１は、タイミング制御手段を構成す
る。指令信号発生回路３１は、運転信号に応答し、風洞
試験の初期の期間Ｗ０（後述の図２参照）経過後に、ラ
イン２７に指令信号を発生する。ライン２７に与えられ
る指令信号を、同一の参照符２７で表す。

【００２４】この指令信号は、前述のようにホールド回
路２６に与えられるとともに、切換えスイッチ３２に与
えられる。ホールド回路２６は、指令信号が与えられた
時刻ｔ３（後述の図２参照）における全温度検出器２３
によって検出された全温度Ｔ０ｂ１を用いて、全温度換
算係数Ｋ２を求める。

【００２５】 Ｋ２ ＝ Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ１ …（２） 切換えスイッチ３２は、共通接点３３と２つの個別接点
３４，３５とを有する。個別接点３４には、全温度設定
器２４からの全温度Ｔ０ａを表す信号が与えられる。も
う１つの個別接点３５には、掛算器３６からの出力が与
えられる。掛算器３６には、全温度検出器２３によって
検出された全温度Ｔ０ｂと、ホールド回路２６にホール
ドされた全温度換算係数Ｋ２とが与えられ、掛算Ｔ０ｂ
・Ｋ２を演算する。切換えスイッチ３２は、ライン２７
からの指令信号が与えられない初期の期間Ｗ０では、共
通接点３３を個別接点３４に導通し、指令信号が与えら
れることによって、共通接点３３を個別接点３５に切換
えて導通する。

【００２６】Ｔ０ａは設定された全温度であり、Ｔ０ｂ
は検出された全温度である。つまり、全温度Ｔ０ａは運
転員が通風前に貯気槽の状態や気温、または、前回の通
風時に計測した全温度値から今回通風した場合に得られ
るであろうと予測して制御装置に設定した値である。Ｔ
０ｂは今回の通風で得られた値である。したがって、こ
れらの間には相違が当然出てくる。この比を求めたもの
が全温度換算係数Ｋ１（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ）である。時
刻ｔ３で係数Ｋ１をホールドする回路２６からの出力Ｋ
２を時刻ｔ３以降に乗じ続けることで、時刻ｔ３でのＴ
０ａと、Ｔ０ｂ１に係数Ｋ２を乗じた掛算器３６からの
出力値との切換えをバンプレス（bumpless：Ｔ０ａと前
記出力値との差が小さい状態）にできる。このようにバ
ンプレスにするために全温度換算係数Ｋ２を計算してい
る。この場合、全温度換算係数を用いているためにレイ
ノルズ数は通風前に設定したものとは当然異なるが、通
常の風洞試験では、レイノルズ数の設定精度よりも安定
性が求められるので、時刻ｔ３に大きく変化するよりも
バンプレスに切換わる方が良好な試験となる。レイノル
ズ数設定器３７は、測定部８のレイノルズ数Ｒｅを設定
する。マッハ数設定器３８は、測定部８のマッハ数Ｍを
設定する。全圧演算回路３９は、切換えスイッチ３２の
共通接点３３からの信号と、レイノルズ数設定器３７の
出力とマッハ数設定器３８の出力とに応答し、レイノル
ズ数−全圧変換の演算を、式３に従って行う。

【００２７】

【数１】

【００２８】ここでＰ０１は、集合胴６の目標とすべき
全圧であり、Ｔ０は、切換えスイッチ３２の共通接点３
３からライン４０を介して与えられる信号が表す全温度
Ｔ０ａまたはＴ０ｂ・Ｋ２であり、κは、気体である圧
縮空気の比熱比であり、μ０は、全温度Ｔ０での気体で
ある圧縮空気の粘性係数であり、Ｒは気体定数である。
この式３は、航空宇宙技術研究所発行「航空宇宙技術研
究所報告 ＴＲ−６４７」に開示されている。

【００２９】全圧演算回路３９からライン４１を介して
導出される目標とすべき全圧Ｐ０１を表す信号は、減算
器４２に与えられる。減算器４２にはまた、全圧検出器
２２の出力がライン４３を介して与えられる。ＰＩＤ
（比例、積分、微分）制御回路４４は、減算器４２の出
力に応答し、ライン４５から切換えスイッチ４６の一方
の個別接点４７に与えられる。切換えスイッチ４６に
は、もう１つの個別接点４８が設けられ、切換えスイッ
チ４６は、これらの個別接点４７，４８を共通接点４９
に切換えて導通する。共通接点４９の出力は、駆動手段
１３に与えられ、これによって調圧弁５の弁体１１が変
位駆動され、調圧弁５の開度が制御され、また調圧弁５
が全閉状態とされる。

【００３０】切換えスイッチ４６の個別接点４８には、
調圧弁５を全閉状態とするための全閉信号が、全閉信号
発生回路５０から与えられる。この切換えスイッチ４６
は、運転信号発生回路２９からの運転信号が与えられて
いないとき、共通接点４９が個別接点４８に導通してお
り、これによって調圧弁５は全閉状態となっている。切
換えスイッチ４６に運転信号が与えられることによっ
て、風洞試験の期間中、共通接点４９は個別接点４７に
導通し、ライン４５の信号が、駆動手段１３に与えら
れ、調圧弁５の開度が制御される。

【００３１】図２を参照して、図１に示される実施の形
態の動作を説明する。風洞試験の開始時に、運転信号発
生回路２９は、図２（１）に示されるように、風洞試験
の期間である時刻ｔ１〜ｔ４まで継続する運転信号を発
生する。時刻ｔ１以前では、切換えスイッチ４６の共通
接点４９は個別接点４８に導通しており、これによって
調圧弁５は全閉状態になっている。運転信号発生回路２
９は、図２（１）に示されるように、時刻ｔ１〜ｔ４ま
で持続する運転信号を上述のように発生する。これによ
って切換えスイッチ４６の共通接点４９は、個別接点４
７に切換わる。

【００３２】切換え演算手段３０において、指令信号発
生回路３１は、ライン２７に、図２（２）に示されるよ
うに、時刻ｔ１から、初期の期間Ｗ０を経過した時刻ｔ
３から、時刻ｔ４まで持続する指令信号を発生する。初
期の期間Ｗ０では、指令信号２７は発生されておらず、
このとき切換えスイッチ３２の共通接点３３は、個別接
点３４に導通している。したがって全温度設定器２４か
らの設定された全温度Ｔ０ａを表す信号は、切換えスイ
ッチ３２を経て全圧演算回路３９に与えられる。全圧演
算回路３９は、前述の式３に従う演算を行う。これによ
って制御回路４４は、全圧演算回路３９がライン４１に
導出する目標とすべき全圧Ｐ０１に、全圧検出器２２に
よって検出される全圧Ｐ０２が、到達して一致するよう
にするための制御信号を、ライン４５に導出する。この
制御回路４４からライン４５に導出される制御信号は、
切換えスイッチ４６を経て駆動手段１３に与えられ、し
たがって調圧弁５の開度が制御される。集合胴６の全温
度検出器２３によって検出される温度Ｔ０ｂは、図２
（３）に示されるように変化する。全圧検出器２２によ
って検出される全圧Ｐ０２は、図２（４）に示されるよ
うに変化する。図２（３）に示される時刻ｔ２では、集
合胴６の全温度Ｔ０ｂは最大となり、その後、全温度Ｔ
０ｂは時間経過に伴って緩やかに低下してゆく。集合胴
６の検出される全圧Ｐ０２は、図２（４）に示されるよ
うに時刻ｔ３以降において、ほぼ一定の目標とすべき全
圧Ｐ０１に保たれる。初期の期間Ｗ０は、たとえば３〜
６秒であり、時刻ｔ１〜時刻ｔ４は約１分である。この
初期の期間Ｗ０では、集合胴６の検出される全温度Ｔ０
ｂは急変し不安定であり、また検出される全圧Ｐ０２も
時間経過に伴って大きく変動する。

【００３３】その後、時刻ｔ３では、指令信号発生回路
３１は、指令信号を発生し、これによって切換えスイッ
チ３２の共通接点３３は個別接点３５に切換わる。この
指令信号はまた、ホールド回路２６に与えられる。ホー
ルド回路２６は、時刻ｔ３における全温度検出器２３に
よって検出された温度Ｔ０ｂ１を用いて式２によって演
算した全温度換算係数Ｋ２を、ホールド回路２６にスト
アする。

【００３４】こうして掛算器３６から切換えスイッチ３
２の個別接点３５には、式４で示される全温度Ｔ０ａ１
を表す信号が導出され、切換えスイッチ３２を経て全圧
演算回路３９に与えられる。

【００３５】 Ｔ０ａ１ ＝ Ｔ０ｂ・Ｋ２ …（４） ホールド回路２６にホールドされる全温度換算係数Ｋ２
は、前述のように時刻ｔ３における値であり、風洞試験
が終了する時刻ｔ４まで、一定に保たれる。こうして切
換え時の時刻ｔ３において、設定された全温度Ｔ０ａ
と、その初期の期間Ｗ０の後における全温度Ｔ０ａ１と
の違いによる集合胴６の全圧Ｐ０２の変動、したがって
レイノルズ数Ｒｅの変動をなくし、時刻ｔ３におけるレ
イノルズ数Ｒｅで一定に保って通風することができる。

【００３６】図３は、本発明の実施の他の形態の全体の
構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述
の図１および図２の実施の形態に類似し、対応する部分
には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態
では、切換え演算手段５２において、掛算器３６は、全
温度検出器２３によって検出された全温度Ｔ０ｂと、ラ
イン５３を介して切換えスイッチ５４から入力される信
号とを掛算し、その掛算した出力をライン４０から全圧
演算回路３９に与える。切換えスイッチ５４の共通接点
５５は、個別接点５６，５７に切換えられて導通する。
個別接点５６には、係数演算回路２５の出力が与えられ
る。もう１つの個別接点５７にはホールド回路２６の出
力が与えられる。切換えスイッチ５４の共通接点５５の
出力は、上述のようにライン５３を介して掛算器３６の
入力信号として与えられる。指令信号発生回路３１から
の指令信号は、切換えスイッチ５４に与えられるととも
に、ホールド回路２６に与えられる。

【００３７】切換えスイッチ５４は、指令信号が与えら
れていない期間では、共通接点５５を個別接点５６に導
通したままとし、この状態は、初期の期間Ｗ０において
保たれる。前述の図２における時刻ｔ３以降、風洞試験
の終了する時刻ｔ４までの期間では、切換えスイッチ５
４は指令信号に応答して、共通接点５５を個別接点５７
に導通したままとする。したがって前述の実施の形態と
同様に、風洞試験の初期の期間Ｗ０では、係数演算回路
２５からの前述の式１で示される全温度換算係数Ｋ１が
導出され、切換えスイッチ５４を経てライン５３から掛
算器３６に与えられる。したがって掛算器３６からライ
ン４０には、全温度検出器２３によって検出された全温
度Ｔ０ｂと、式１で示される全温度換算係数Ｋ１との積
Ｔ０ｂ・Ｋ１、したがって全温度の設定値Ｔ０ａが導出
される。時刻ｔ３以降では、ホールド回路２６には、前
述の式２で示される全温度換算係数Ｋ２がホールドさ
れ、切換えスイッチ５４からライン５３を経て掛算器３
６に与えられる。こうして掛算器３６からはライン４０
に、前述の式４で示される全温度Ｔ０ａ１を表す信号が
導出される。その他の構成と動作は、前述の実施の形態
と同様である。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、風洞試験の
初期において、風洞起動時の気流が乱れており、集合胴
の全温度が大きく変動する期間では、全温度設定器によ
って設定された全温度を全圧演算回路に、レイノルズ数
設定器で設定されたレイノルズ数と、マッハ数設定器で
設定されたマッハ数とともに与え、集合胴の目標となる
全圧Ｐ０１を演算して求める。これによって集合胴の全
圧Ｐ０１が変動することを防ぎ、制御手段による調圧弁
の開度の安定な制御を可能にする。

【００３９】さらにその後、集合胴内の気流が安定した
時点ｔ３以降、全温度検出器によって検出した集合胴の
全温度Ｔ０ｂを用いて、調圧弁の負帰還制御を行い、こ
の切換え演算手段の切換え動作時に、前記設定された全
温度Ｔ０ａと、切換え演算手段からの前記掛算した値で
ある全温度Ｔ０ａ１との両者が近似した値になり、これ
によって調圧弁の開度の大きな変動をなくす。ホールド
回路は、たとえばメモリなどによって実現され、切換え
時点ｔ３における検出された全温度Ｔ０ｂ１を用いて係
数演算回路によって演算された全温度換算係数Ｋ２を、
切換え時点でホールドして保持し、ストアするので、切
換え時点ｔ３におけるレイノルズ数で、その後、一定に
保ち、通風することができる。

【００４０】こうしてレイノルズ数を効率的に設定する
ことができるとともに、急激な気流状態の変化が生じる
ことを防ぐことができ、供試体および天秤などに過大な
衝撃を与えることがなくなる。これによって供試体の剛
性を高める必要がなく、供試体の製造を容易にし、原価
を低減することができる。また風洞天秤の剛性を高める
必要がないので、感度を向上し、高精度のデータを採取
することができるようになる。

【００４１】また本発明によれば、図１に示されるよう
に、風洞試験の初期の期間Ｗ０に、全温度設定器からの
全温度設定値Ｔ０ａが切換え手段を経て直接に全圧演算
回路に与えられ、演算の簡略化を図ることができる。

【００４２】請求項２の本発明によれば、前述の図３に
示されるように、掛算器には、切換え手段を介して係数
演算回路の出力である全温度換算係数Ｋ１と、ホールド
回路の出力である切換え時点ｔ３にホールドされた全温
度換算係数Ｋ２とが、切換えられて与えられる。こうし
て全圧演算回路には、風洞試験の初期の期間Ｗ０と、そ
の後とにおいて、係数演算回路が共通に用いられ、また
掛算器が共通に用いられる。したがって故障時などの誤
動作の発見が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す系統
図である。

【図２】図１に示される実施の形態の動作を説明する。

【図３】本発明の実施の他の形態の全体の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 吹出し式風洞 ２ 貯気槽 ３ 圧縮機 ５ 調圧弁 ６ 集合胴 ７ 可変ノズル ８ 測定部 ９ 第２スロート １１ 弁体 １２ 弁座 １５ 抽気フラップ １９ プレナム室 ２０ 抽気弁 ２２ 全圧検出器 ２３ 全温度検出器 ２４ 全温度設定器 ２５ 係数演算回路 ２６ ホールド回路 ２９ 運転信号発生回路 ３０，５２ 切換え演算手段 ３１ 指令信号発生回路 ３２，４６，５４ 切換えスイッチ ３６ 掛算器 ３７ レイノズル数設定器 ３８ マッハ数設定器 ３９ 全圧演算回路 ４２ 減算器 ４４ 制御回路 ５０ 全閉信号発生回路 ５９ 供試体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平５−37264（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 9/00 - 9/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮気体を貯蔵する貯気槽と、 貯気槽からの気体が導かれる集合胴と、 集合胴からの気体が導かれ、供試体が設置される測定部
   と、 集合胴の上流側に設けられ、開度が可変でありかつ全閉
   機能を有する調圧弁とを有する吹出し式風洞の制御装置
   において、 集合胴内の空気の全温度Ｔ０ｂを検出する全温度検出器
   と、 集合胴内の空気の全温度設定値Ｔ０ａを設定する全温度
   設定器と、 集合胴の全圧Ｐ０２を検出する全圧検出器と、 調圧弁が全閉状態から開き始めた後から、全温度検出器
   によって検出される全温度Ｔ０ｂおよび全圧検出器によ
   って検出される全圧Ｐ０２が不安定である初期の期間Ｗ
   ０を経過した時点ｔ３で、指令信号２７を出力する指令
   信号発生手段と、 全温度検出器と全温度設定器との各出力に応答し、検出
   された全温度Ｔ０ｂと設定された全温度設定値Ｔ０ａと
   の比である全温度換算係数Ｋ１（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ）を
   演算する係数演算回路と、 指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられた時
   刻ｔ３における係数演算回路によって演算されることに
   よって検出された全温度Ｔ０ｂ１と設定された全温度設
   定値Ｔ０ａとの比である全温度換算係数Ｋ２（＝Ｔ０ａ
   ／Ｔ０ｂ１）を表す出力をホールドするホールド回路
   と、 全温度検出器によって検出された全温度Ｔ０ｂと、ホー
   ルド回路にホールドされた全温度換算係数Ｋ２とを掛算
   する掛算器と、 指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられない
   初期の期間Ｗ０中、全温度設定器によって設定された全
   温度設定値Ｔ０ａを導出し、指令信号２７が与えられる
   ことによって掛算器の出力を導出する切換え手段３２
   と、 測定部のレイノルズ数を設定するレイノルズ数設定器
   と、 測定部のマッハ数を設定するマッハ数設定器と、 切換え手段とレイノルズ数設定器とマッハ数設定器との
   各出力に応答して、集合胴の全圧Ｐ０１を演算して設定
   する全圧演算回路と、 全圧演算回路と全圧検出器との各出力に応答し、集合胴
   の検出された全圧Ｐ０２が、設定された全圧Ｐ０１にな
   るように、調圧弁の開度を制御する制御手段とを含むこ
   とを特徴とする吹出し式風洞の制御装置。
2. 【請求項２】 圧縮気体を貯蔵する貯気槽と、 貯気槽からの気体が導かれる集合胴と、 集合胴からの気体が導かれ、供試体が設置される測定部
   と、 集合胴の上流側に設けられ、開度が可変でありかつ全閉
   機能を有する調圧弁とを有する吹出し式風洞の制御装置
   において、 集合胴内の空気の全温度Ｔ０ｂを検出する全温度検出器
   と、 集合胴内の空気の全温度設定値Ｔ０ａを設定する全温度
   設定器と、 集合胴の全圧Ｐ０２を検出する全圧検出器と、 調圧弁が全閉状態から開き始めた後から、全温度検出器
   によって検出される全温度Ｔ０ｂおよび全圧検出器によ
   って検出される全圧Ｐ０２が不安定である初期の期間Ｗ
   ０を経過した時点ｔ３で、指令信号２７を出力する指令
   信号発生手段と、 全温度検出器と全温度設定器との各出力に応答し、検出
   された全温度Ｔ０ｂと設定された全温度設定値Ｔ０ａと
   の比である全温度換算係数Ｋ１（＝Ｔ０ａ／Ｔ０ｂ）を
   演算する係数演算回路と、 指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられた時
   刻ｔ３における係数演算回路によって演算されることに
   よって検出された全温度Ｔ０ｂ１と設定された全温度設
   定値Ｔ０ａとの比である全温度換算係数Ｋ２（＝Ｔ０ａ
   ／Ｔ０ｂ１）を表す出力をホールドするホールド回路
   と、 指令信号２７に応答して、指令信号２７が与えられない
   初期の期間Ｗ０中、係数演算回路２５からの出力Ｋ１を
   導出し、指令信号２７が与えられることによってホール
   ド回路の出力Ｋ２を導出する切換え手段５４と、 全温度検出器によって検出された全温度Ｔ０ｂと、切換
   え手段５４の出力Ｋ１，Ｋ２とを掛算し、その掛算した
   出力Ｔ０ａ（＝Ｔ０ｂ・Ｋ１），Ｔ０ａ１（＝Ｔ０ｂ・
   Ｋ２）を導出する掛算器３６と、 測定部のレイノルズ数を設定するレイノルズ数設定器
   と、 測定部のマッハ数を設定するマッハ数設定器と、 掛算器とレイノルズ数設定器とマッハ数設定器との各出
   力に応答して、集合胴の全圧Ｐ０１を演算して設定する
   全圧演算回路と、 全圧演算回路と全圧検出器との各出力に応答し、集合胴
   の検出された全圧Ｐ０２が、設定された全圧Ｐ０１にな
   るように、調圧弁の開度を制御する制御手段とを含むこ
   とを特徴とする吹出し式風洞の制御装置。