JP3223852B2 - 空気力測定装置並びにその測定装置を用いた揚力・モーメント測定システム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気力測定装置並び
にその測定装置を用いた揚力・モーメント測定システム
装置、特に風洞試験において、送風時における空気の振
動が模型に作用する力を測定する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の送風時における空気の振動が模型
に作用する力（以下、「非定常空気力」という）を測定
する方法は、自由振動法と強制振動法に大別される。こ
の自由振動法と強強制振動法は、書籍（題名が「耐風構
造」、著者が「岡内功、伊藤 学、宮田 利雄」、発行
者が「丸善株式会社」）の第３５９頁に記載されてい
る。このうちの強制振動法は、送風時に模型を強制加振
させて模型に作用する力を測定して非定常空気力を検出
する方法である。

【０００３】図６は強制振動法を実施する従来の空気力
測定装置を示す構成図、図７は図６のＡ−Ａ線断面図、
図８は同空気力測定装置の模型支持部分を拡大して示す
構成図、図９は同空気力測定装置を用いた揚力・モーメ
ント測定システム装置のブロック図、図１０は模型側ロ
ードセル出力と重錘側ロードセル出力から非定常空気力
を算出している様子を示す説明図である。図６〜図８に
おいて、１は風を発生させて送る送風源である送風部、
２は送風部１に接続され、送風部１からの風を逃さない
ようにして案内する送風フード、３は送風フード２の下
流側に接続され、送風フード２に案内されてきた風を通
過させる測定洞である。４は測定洞３の下方の床５に設
置され、測定洞３の上流側に２個、下流側に２個配置さ
れた加振装置で、各加振装置４は加振ロッド４ａと加振
ロッド４ａを上下方向に加振させる加振シリンダ４ｂと
で構成されている。４個の加振装置４の加振ロッド４ａ
の先端部で測定洞３内に配設された模型６の両端部を支
持している。

【０００４】加振ロッド４ａの先端部が模型６を支持す
る状態を更に詳しく説明すると、上流側と下流側の各加
振ロッド４ａの先端部には振動伝達部材である模型支持
棒７がそれぞれ直交して取り付けられている。その各模
型支持棒７の一端に模型６の端部が接続され、模型支持
棒７の他端にダミー重錘８が接続されている。また、図
８に示すように上流側の各々の模型支持棒７の一端と模
型６の上流側端部との間には模型６の上流側端部に加わ
る力を検出する荷重検出器である上流模型側ロードセル
９ａ、９ａ’がそれぞれ介装されており、上流側の各々
の模型支持棒７の他端とダミー重錘８との間には上流側
のダミー重錘８にかかる力を検出する荷重検出器である
上流重錘側ロードセル１０ａ、１０ａ’がそれぞれ介装
されている。さらに、下流側の各々の模型支持棒７の一
端と模型６の下流側端部との間には模型６の下流側端部
に加わる力を検出する荷重検出器である下流模型側ロー
ドセル９ｂ、９ｂ’がそれぞれ介装されており、下流側
の各々の模型支持棒７の他端とダミー重錘８との間には
下流側のダミー重錘８にかかる力を検出する荷重検出器
である下流重錘側ロードセル１０ｂ、１０ｂ’がそれぞ
れ介装されている。

【０００５】図９において、１１ａは上流模型側ロード
セル９ａと９ａ’の出力を加算する上流模型側の加算
器、１１ａ’は上流重錘側ロードセル１０ａと１０ａ’
の出力を加算する上流重錘側の加算器、１１ｂは下流模
型側ロードセル９ｂと９ｂ’の出力を加算する下流模型
側の加算器、１１ｂ’は下流重錘側ロードセル１０ｂと
１０ｂ’の出力を加算する下流重錘側の加算器、１２ａ
は上流模型側の加算器１１ａの加算出力と上流重錘側の
加算器１１ａ’の加算出力を減算する上流側減算器、１
２ｂは下流模型側の加算器１１ｂの加算出力と下流重錘
側の加算器１１ｂ’の加算出力を減算する下流側減算
器、１３ａは上流側減算器１２ａと下流側減算器１２ｂ
の出力を加算して揚力を出力する加算器、１３ｂは上流
側減算器１１ａと下流側減算器１１ｂの出力を減算する
減算器、１４は減算器１３ｂの出力と予め設定された模
型６の中心から端部までの距離（以下、「アーム長」と
いう）を乗算してモーメントを出力する乗算器である。
１５は上流及び下流重錘用の各ロードセルの出力をそれ
ぞれ増大させる倍率器で、ロードセル出力に乗ずる倍率
は、無風時に加振した時に揚力とモーメント力が０とな
るように設定する。図９に示す揚力・モーメント測定シ
ステム装置は上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９
ａ’９ｂ、９ｂ’〜倍率器１５で構成されている。

【０００６】従来の空気力測定装置は上記のように構成
され、例えば模型６に対する非定常空気力を測定する場
合、送風部１から風を測定洞３に向けて送風している状
態で、４個の加振装置４の加振ロッド４ａをそれぞれ上
下方向に動作させて加振ロッド４ａの先端部に支持され
ている模型６を加振させる。このとき、上流側と下流側
との加振装置４を同相で加振すると鉛直たわみ加振とな
り、上流側と下流側との加振装置４を逆相で加振すると
ねじれ加振となり、上流側と下流側の加振装置４の加振
に対して位相差と振幅差を与えることによって鉛直たわ
み加振とねじれ加振の連成加振が得られる。

【０００７】送風時に上流側と下流側との加振装置４を
同相又は逆相で加振し、加振されている模型６に作用す
る力を上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９
ｂ、９ｂ’により測定すれば、送風時における鉛直たわ
み加振又はねじれ加振における模型６に作用する力であ
る非定常空気力が得られる。さらに、揚力・モーメント
測定システムは上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９
ａ’、９ｂ、９ｂ’により測定した模型６の上流側と下
流側の非定常空気力から計算により送風時における鉛直
たわみ加振又はねじれ加振についての模型６の揚力とモ
ーメントを求めるものである。

【０００８】ところで、上流及び下流模型側ロードセル
９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’は振動中の模型６の支持点
の反力を測定するものであるが、測定される反力には、
測定対象である非定常空気力の他に模型６の慣性力が加
わってしまうため、模型６の慣性力を除去する作業が必
要となる。そこで、従来の空気力測定装置では、模型６
の上流側と下流側にその慣性力に対向する慣性力を生じ
させるダミー重錘８をそれぞれ設け、そのダミー重錘８
により生じた慣性力を上流側及び下流側ダミー用ロード
セル１０ａ、１０ａ’、１０ｂ、１０ｂ’によって別途
検出し、上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、
９ｂ、９ｂ’により測定した模型６の慣性力を含む非定
常空気力から上流及び下流重錘側ロードセル１０ａ、１
０ａ’、１０ｂ、１０ｂ’により測定したダミー重錘８
の慣性力を引き、ダミー重錘８の慣性力により模型６の
慣性力をキャンセルさせて模型６の非定常空気力を求め
るようにしている（図１０）。

【０００９】また、空気力測定装置を用いた揚力・モー
メント測定システム装置では、送風時にダミー重錘８の
慣性力により模型６の慣性力をキャンセルさせることが
できるようにするために、予め空気力が生じない無風時
に模型６を加振させて得られた上流の模型側ロードセル
９ａと重錘側ロードセル１０ａの測定値の差及び上流の
模型側ロードセル９ａ’と重錘側ロードセル１０ａ’の
測定値の差がそれぞれ０になるようにすると共に、模型
６を加振させて得られた下流の模型側ロードセル９ｂと
重錘側ロードセル１０ｂの測定値の差及び下流の模型側
ロードセル９ｂ’と重錘側ロードセル１０ｂ’の測定値
の差がそれぞれ０になるように上流側と下流側における
両者のロードセルの出力を調整しておくことにより、ダ
ミー重錘８の慣性力により模型６の慣性力をキャンセル
するようにしている。従って、送風時において上流及び
下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’によ
り測定した模型６の慣性力を含む非定常空気力から上流
及び下流重錘側ロードセル１０ａ、１０ａ’、１０ｂ、
１０ｂ’により測定したダミー重錘８の慣性力を引くこ
とで、ダミー重錘８の慣性力により模型６の慣性力をキ
ャンセルさせた模型６の非定常空気力を求めることがで
きることとなる。

【００１０】次に、図９に示す従来の空気力測定装置を
用いた揚力・モーメント測定システム装置により、送風
時における模型６の揚力とモーメントを求める動作につ
いて具体的に説明する。まず、送風時において４個の加
振装置４を動作させ、模型６を加振させて得られた上流
の模型側ロードセル９ａと９ａ’の測定値の加算値を上
流模型側の加算器１１ａで求め、上流の重錘側ロードセ
ル１０ａと１０ａ’の測定値の加算値を上流重錘側の加
算器１１ａ’で求める。そして、上流模型側の加算器１
１ａの加算値の出力と上流重錘側の加算器１１ａ’の加
算値の出力の差を上流側減算器１２ａで求める。

【００１１】また、模型６を加振させて得られた下流の
模型側ロードセル９ｂと９ｂ’の測定値の加算値を上流
模型側の加算器１１ｂで求め、下流の重錘側ロードセル
１０ｂと１０ｂ’の測定値の加算値を下流重錘側の加算
器１１ｂ’で求める。そして、下流模型側の加算器１１
ｂの加算値の出力と下流重錘側の加算器１１ｂ’の加算
値の出力の差を下流側減算器１２ｂで求める。次に、加
算器１３ａでは上流側減算器１２ａが求めた差と下流側
減算器１２ｂが求めた差を加算して送風時における模型
６の揚力を求め、減算器１３ｂでは上流側減算器１２ａ
が求めた差と下流側減算器１２ｂが求めた差を減算し、
乗算器１４では減算器１３ｂが減算して得られた値にア
ーム長を乗算して送風時における模型６のモーメントを
求める。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気力測定装置
を用いた揚力・モーメント測定システム装置において
は、空気力測定装置に送風時に模型６の慣性力をキャン
セルさせることができるようにするためダミー重錘８を
設けているため、ダミー重錘８の分だけ加振装置４や模
型支持棒７に過剰な負荷がかかり、非定常空気力を求め
るために上流及び下流の重錘側ロードセル１０ａ、１０
ａ’、１０ｂ、１０ｂ’の出力に倍率器１５で倍率をか
けるとはいえ、ある程度模型６の重量に見合ったダミー
重錘８を用いなければ非定常空気力を精度良く測定する
ことはできず、模型６が重くなるほど実験が困難となる
という問題があった。さらに、非定常空気力は模型６の
慣性力に比べて微少なため、空気の振動中の模型６に作
用する微小な空気力を精度良く測定することは難しく、
また非定常空気力の検出に計測器の能力を十分発揮させ
ることができず、測定誤差が大きくなってしまうという
問題点もあった。

【００１３】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、模型の慣性力を打ち消すように制御力を
作用させる加力装置を設けてダミー重錘を使用しないよ
うにすることにより、重量のある模型の実験を容易と
し、空気の振動中の模型に作用する微小な空気力を精度
良く測定することができ、測定誤差が小さい空気力測定
装置並びにその測定装置を用いた揚力・モーメント測定
システム装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る空気力測定
装置は、送風源からの風を逃さないように案内する送風
フードと、送風フードの下流側に接続され、送風フード
に案内されてきた風を通過させる測定洞と、測定洞内に
配設された模型の端部に接続された上流側で２本と下流
側で２本の模型支持棒をそれぞれ支持する加振用ロッド
を有し、且つ各加振用ロッドを上下動させて模型を加振
させる４個の加振装置と、各加振装置の各加振用ロッド
に固定され、送風時に生じる模型の慣性力を打ち消すよ
うに制御力を発生し、その制御力を模型に加力する加力
装置と、各模型支持棒にそれぞれ設けられ、送風時にお
ける空気の振動が模型の端部に作用する力を検出する４
個の上流及び下流模型側荷重検出器とを備えてなるもの
である。

【００１５】本発明の空気力の測定装置においては、４
個の加振装置がその加振ロッドを上下動させて測定洞内
に配設された模型を加振し、また各加振用ロッドに固定
された加力装置が送風時に生じる模型の慣性力を打ち消
すように制御力を発生し、その制御力を模型に加力し、
模型の各模型支持棒にそれぞれ設けられた４個の上流及
び下流模型側荷重検出器が送風時における空気の振動が
模型の端部に作用する力を検出するようにしているの
で、模型に生じる慣性力が加力装置の制御力によってキ
ャンセルされ、模型側荷重検出器が検出する力が送風に
より模型に作用する反力としてそのまま非定常空気力と
なることにより、計測器の測定可能範囲一杯までロード
セル出力に倍率をかけることができ、非定常空気力の測
定精度が格段に向上する。また、非定常空気力を測定す
る際に、重錘を使用する必要がなくなり、重量のある模
型の実験が容易になる。

【００１６】また、本発明に係る空気力測定装置を用い
た揚力・モーメント測定システム装置は、送風源からの
風を逃さないように案内する送風フードと、送風フード
の下流側に接続され、送風フードに案内されてきた風を
通過させる測定洞と、測定洞内に配設された模型の端部
に接続された上流側で２本と下流側で２本の模型支持棒
をそれぞれ支持する加振用ロッドを有し、且つ各加振用
ロッドを上下動させて模型を加振させる４個の加振装置
と、各加振装置の各加振用ロッドに固定され、送風時に
生じる模型の慣性力を打ち消すように制御力を発生し、
その制御力を模型に加力する加力装置と、上流側の２個
の模型側荷重検出器の出力を加算して上流側加算出力を
出力する上流模型側の加算器と、下流側の２個の模型側
荷重検出器の出力を加算して下流側加算出力を出力する
下流模型側の加算器と、上流側の加算器の加算出力と下
流側の加算器の加算出力とを加算して揚力を出力する加
算器と、上流側の加算器の加算出力と下流側の加算器の
加算出力とを減算する減算器と、減算器が減算した出力
と予め設定された模型のアーム長を乗算してモーメント
を出力する乗算器とで構成されている。

【００１７】また、本発明の空気力測定装置を用いた揚
力・モーメント測定システム装置は、送風時において４
個の加振装置がその加振ロッドを上下動させて測定洞内
に配設された模型を加振し、また各加振用ロッドに固定
された加力装置が送風時に生じる模型の慣性力を打ち消
すように制御力を発生し、その制御力を模型に加力し、
このようにして得られた模型の上流側の２個の模型側荷
重検出器の出力の加算値を上流模型側の加算器で求め、
下流側の２個の模型側荷重検出器の測定値の加算値を下
流模型側の加算器で求め、加算器では上流模型側の加算
器の加算出力と下流模型側加算器の加算出力を加算して
送風時における模型の揚力を求め、減算器では上流模型
側の加算器の加算出力と下流模型側加算器の加算出力を
減算し、乗算器では減算器が減算して得られた値にアー
ム長を乗算して送風時における模型のモーメントを求め
るようにしているので、従来例の空気力測定装置を用い
たものでは必要であった上流側及び下流側減算器が不要
となって簡単な構成で済み、しかもダミー重錘を使用す
る必要がなくなって慣性力の除去計算作業もないために
模型の揚力とモーメントの測定精度も格段に向上するこ
ととなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１の空気力測
定装置を示す構成図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図
３は同空気力測定装置の模型支持部分を拡大して示す構
成図、図４は同空気力測定装置を用いた揚力・モーメン
ト測定システム装置のブロック図、図５はロードセルで
検出される力、模型に作用する慣性力、模型に作用する
非定常空気力、加力装置で発生する制御力の関係を示す
説明図である。図１〜図３において、１は風を発生させ
て送る送風源である送風部、２は送風部１に接続され、
送風部１からの風を逃さないように案内する送風フー
ド、３は送風フード２の下流側に接続され、送風フード
２に案内されてきた風を通過させる測定洞である。４は
測定洞３の下方の床５に設置され、測定洞３の上流側に
２個、下流側に２個配置された加振装置で、各加振装置
４は加振ロッド４ａと加振ロッド４ａを上下方向に加振
させる加振シリンダ４ｂとで構成されている。４個の加
振装置４の加振ロッド４ａの先端部で測定洞３内に位置
して模型６の両端部を支持している。

【００１９】加振ロッド４ａの先端部が模型６を支持す
る状態を更に詳しく説明すると、上流側と下流側の各加
振ロッド４ａの先端部には振動伝達部材である模型支持
棒７の一端がそれぞれ直交して取り付けられている。そ
の各模型支持棒７の他端に模型６の端部が接続されてい
る。また、上流側の各々の模型支持棒７の他端と模型６
の上流側端部との間には模型６の上流側端部に加わる力
を検出する荷重検出器である上流模型側ロードセル９
ａ、９ａ’がそれぞれ介装されている。さらに、下流側
の各々の模型支持棒７の他端と模型６の下流側端部との
間には模型６の下流側端部に加わる力を検出する荷重検
出器である下流模型側ロードセル９ｂ、９ｂ’がそれぞ
れ介装されている。

【００２０】また、２１は各加振装置４によって模型６
と一緒に加振され、且つ後述する制御装置の指示値に基
づいて模型６に制御力を加える加力装置で、加力ロッド
２１ａと加力ロッド２１ａを上下方向に加力させる加力
シリンダ２１ｂとで構成され、その加力ロッド２１ａの
先端部は各模型支持棒７に連結され、その加力シリンダ
２１ｂは連結部材２２を介して各加振ロッド４に固定さ
れている。２３は模型６に取り付けられ、模型６の振動
を測定する振動測定装置、２４は振動測定装置２３の測
定値に基づいて制御力を決定し、加力装置２１に制御力
の指示値を出力する制御装置である。

【００２１】図４に示す揚力・モーメント測定システム
装置は、上流側及び下流側の模型側ロードセル９ａ、９
ａ’９ｂ、９ｂ’と、これらロードセル９ａ、９ａ’９
ｂ、９ｂ’の出力をそれぞれ増大させる倍率器１５と、
上流側の２個の模型側ロードセル９ａ、９ａ’の倍率器
１５によって増大させられた出力を加算して上流側加算
出力を出力する上流側模型側の加算器１１ａと、下流側
の２個の模型側ロードセル９ｂ、９ｂ’の倍率器１５に
よって増大させられた出力を加算して下流側加算出力を
出力する下流側模型側の加算器１１ｂと、上流側の加算
器１１ａの加算出力と下流側の加算器１１ｂの加算出力
とを加算して揚力を出力する加算器１３ａと、上流側の
加算器１１ａの加算出力と下流側の加算器１１ｂの加算
出力とを減算する減算器１３ｂと、減算器１３ｂが減算
した出力と予め設定された模型６のアーム長を乗算して
モーメントを出力する乗算器１４とで構成されている。

【００２２】本発明に実施の形態１の空気力測定装置は
上記のように構成され、例えば模型６に対する非定常空
気力を測定する場合、送風部１から風を測定洞３に向け
て送風している状態で、４個の加振装置４の加振ロッド
４ａをそれぞれ上下方向に動作させて加振ロッド４ａの
先端部に支持されている模型６を加振させる。このと
き、上流側と下流側との加振装置４を同相で加振すると
鉛直たわみ加振となり、上流側と下流側との加振装置４
を逆相で加振するとねじれ加振となり、上流側と下流側
の加振装置４の加振に対して位相差と振幅差を与えるこ
とによって鉛直たわみ加振とねじれ加振の連成加振が得
られる。

【００２３】送風時に上流側と下流側との加振装置４を
同相又は逆相で加振し、加振されている模型６に作用す
る力を上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９
ｂ、９ｂ’により測定すれば、送風時における鉛直たわ
み加振又はねじれ加振における模型６に作用する力であ
る非定常空気力が得られる。ところで、上流及び下流模
型側ロードセル９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’は振動中の
模型６の支持点の反力を測定するものであるが、測定さ
れる反力には、測定対象である非定常空気力の他に模型
６の慣性力が加わってしまうため、模型６の慣性力を除
去する作業が必要となる。

【００２４】そこで、この実施の形態では、模型６を加
振装置４によって加振する際に、模型６の慣性力に対向
する制御力を加力装置２１によって与え、模型６の慣性
力をキャンセルさせる。そうすると、上流及び下流模型
側ロードセル９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’で検出する力
は模型６の非定常空気力のみとなり、計測器の測定可能
範囲一杯までロードセル出力に倍率をかけることがで
き、非定常空気力の測定精度が格段に向上する。また、
非定常空気力を測定する際に、重錘を使用する必要がな
くなり、重量のある模型の実験が容易になる。

【００２５】次に、上述した上流及び下流模型側ロード
セル９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’で検出する力は模型６
の非定常空気力のみとなる理由について詳細に説明す
る。上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９
ｂ、９ｂ’で検出される力を次式に示す。 Ｆｖ＝Ｆｉ＋Ｆａ＋Ｆｃ （１） ここで、Ｆｖはロードセルで検出される力、Ｆｉは模型
に作用する慣性力、Ｆａは模型に作用する非定常空気
力、Ｆｃは加力装置で発生する制御力である。

【００２６】加力装置で発生する制御力Ｆｃが模型に作
用する慣性力に対向するものであれば、制御力Ｆｃと慣
性力の関係は次式で表され、 Ｆｃ＝−Ｆｉ （２） を満たせば、式（１）は Ｆｖ＝Ｆａ （３） となり、ロードセルで直接非定常空気力だけを測定する
ことができるようになる（図５）。

【００２７】そこで、式（２）を満たすような制御力を
決定するため、まず無風時に模型６を加振して、その時
の振動測定装置２３の出力ｙとロードセルで検出される
力Ｆｖの関係は次式で表され、両者の関係 Ｆｖ＝ｆ（ｙ） （４） を予め調べておく。無風時には非定常空気力が作用しな
いので、式（１）のＦａは０であり、制御力もかけてい
ないので、Ｆｃも０である。よって、式（４）は模型６
の慣性力そのものである。 Ｆｉ＝ｆ（ｙ） （５）

【００２８】その後、送風時の試験をする際には、振動
測定装置２３の出力ｙを制御装置２４に入力し、制御装
置２４内で式（２）、（５）を用いて制御力を決定し、
加力装置２１に制御信号を送る。そうすると、加力装置
２１は制御装置２４の制御信号に基づいて模型６の慣性
力に対向する制御力を模型６に加える。従って、送風時
の上流及び下流模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９ｂ、
９ｂ’で検出する力は模型６の非定常空気力のみとな
る。さらに、揚力・モーメント測定システム装置では、
模型側ロードセル９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’により測
定した模型６の上流側と下流側の非定常空気力から計算
により送風時における鉛直たわみ加振又はねじれ加振に
ついての模型６の揚力とモーメントを求めることができ
る。

【００２９】次に、図３に示す本発明の実施の形態１の
空気力測定装置を用いた揚力・モーメント測定システム
装置により、送風時における模型６の揚力とモーメント
を求める動作について具体的に説明する。まず、送風時
において４個の加振装置４を動作させて模型６を加振さ
せると共に加力装置２２によって制御力を加力し、こう
して得られた模型６の上流模型側ロードセル９ａと９
ａ’の測定値をそれぞれ倍率器１５の所定の倍率で乗じ
た値の加算値を上流模型側の加算器１１ａで求め、下流
模型側ロードセル９ｂと９ｂ’の測定値をそれぞれ倍率
器１５の所定の倍率で乗じた値の加算値を下流模型側の
加算器１１ｂで求める。

【００３０】次に、加算器１３ａでは上流模型側の加算
器１１ａの加算出力と下流模型側の加算器１１ｂの加算
出力を加算して送風時における模型６の揚力を求め、減
算器１３ｂでは上流模型側の加算器１１ａの加算出力と
下流模型側の加算器１１ｂの加算出力を減算し、乗算器
１４では減算器１３ｂが減算して得られた値にアーム長
を乗算して送風時における模型６のモーメントを求め
る。

【００３１】このように、本発明の実施の形態１の空気
力測定装置を用いれば、揚力・モーメント測定システム
装置も、従来例の空気力測定装置を用いたものでは必要
であった上流側及び下流側減算器１２ａ、１２ｂが不要
となって簡単な構成で済み、しかも、ダミー重錘８を使
用する必要がなくなって慣性力の除去計算作業もないた
めに模型６の揚力とモーメントの測定精度も格段に向上
することとなる。

【００３２】特殊な場合として、模型支持棒７の慣性力
や全体の構造減衰などを無視できる理想的な状況を仮定
できるならば、模型６の慣性力は、模型質量をｍ、模型
の変位をｘ、時間微分を’とすると、次式のようにな
る。 Ｆｉ＝−ｍｘ” （６） よって、Ｆｃは Ｆｃ＝ｍｘ” （７） を満たせば良いことになり、無風時の試験を行う必要が
無くなる。また、制御装置２４では、振動測定装置２３
の出力信号を加速度に変換し、上式を計算して制御力を
決定し、加力装置２１に制御信号を送る。なお、振動測
定装置２３が加速度を直接出力できる場合は、制御装置
２４ではその加速度に模型質量ｍを乗じて慣性力に対向
する制御力を決定し、加力装置２１に制御信号を送る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の空気力測定装置
によれば、４個の加振装置がその加振ロッドを上下動さ
せて測定洞内に配設された模型を加振し、また各加振用
ロッドに固定された加力装置が送風時に生じる模型の慣
性力を打ち消すように制御力を発生し、その制御力を模
型に加力し、模型の各模型支持棒にそれぞれ設けられた
４個の上流及び下流模型側荷重検出器が送風時における
空気の振動が模型の端部に作用する力を検出するように
しているので、模型に生じる慣性力が加力装置の制御力
によってキャンセルされ、模型側荷重検出器が検出する
力が送風により模型に作用する反力としてそのまま非定
常空気力となることにより、計測器の測定可能範囲一杯
までロードセル出力に倍率をかけることができ、非定常
空気力の測定精度が格段に向上するという効果を有す
る。また、非定常空気力を測定する際に、重錘を使用す
る必要がなくなり、重量のある模型の実験が容易になる
という効果も有する。

【００３４】また、本発明の空気力測定装置を用いた揚
力・モーメント測定システム装置によれば、送風時にお
いて４個の加振装置がその加振ロッドを上下動させて測
定洞内に配設された模型を加振し、また各加振用ロッド
に固定された加力装置が送風時に生じる模型の慣性力を
打ち消すように制御力を発生し、その制御力を模型に加
力し、このようにして得られた模型の上流側の２個の模
型側荷重検出器の出力の加算値を上流側模型側の加算器
で求め、下流側の２個の模型側荷重検出器の測定値の加
算値を下流模型側の加算器で求め、加算器では上流模型
側の加算器の加算出力と下流模型側加算器の加算出力を
加算して送風時における模型の揚力を求め、減算器では
上流模型側の加算器の加算出力と下流模型側加算器の加
算出力を減算し、乗算器では減算器が減算して得られた
値にアーム長を乗算して送風時における模型のモーメン
トを求めるようにしているので、従来例の空気力測定装
置を用いたものでは必要であった上流側及び下流側減算
器が不要となって簡単な構成で済み、しかもダミー重錘
を使用する必要がなくなって慣性力の除去計算作業もな
いために模型の揚力とモーメントの測定精度も格段に向
上するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の空気力測定装置を示す
構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】同空気力測定装置の模型支持部分を拡大して示
す構成図である。

【図４】同空気力測定装置を用いた揚力・モーメント測
定システム装置のブロック図である。

【図５】ロードセルで検出される力、模型に作用する慣
性力、模型に作用する非定常空気力、加力装置で発生す
る制御力の関係を示す説明図である。

【図６】従来の空気力測定装置を示す構成図である。

【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】同空気力測定装置の模型支持部分を拡大して示
す構成図である。

【図９】同空気力測定装置を用いた揚力・モーメント測
定システム装置のブロック図である。

【図１０】模型側ロードセル出力と重錘側ロードセル出
力から非定常空気力を算出している様子を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 送風部 ２ 送風フード ３ 測定洞 ４ 加振装置 ６ 模型 ７ 模型支持棒 ９ａ 上流模型側ロードセル ９ａ’上流模型側ロードセル ９ｂ 下流模型側ロードセル ９ｂ’下流模型側ロードセル ２１ 加力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−185759（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−203685（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 9/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風源からの風を逃さないように案内す
   る送風フードと、 送風フードの下流側に接続され、送風フードに案内され
   てきた風を通過させる測定洞と、 測定洞内に配設された模型の端部に接続された上流側で
   ２本と下流側で２本の模型支持棒をそれぞれ支持する加
   振用ロッドを有し、且つ各加振用ロッドを上下動させて
   模型を加振させる４個の加振装置と、 各加振装置の各加振用ロッドに固定され、送風時に生じ
   る模型の慣性力を打ち消すように制御力を発生し、その
   制御力を模型に加力する加力装置と、 各模型支持棒にそれぞれ設けられ、送風時における空気
   の振動が模型の端部に作用する力を検出する４個の上流
   及び下流模型側荷重検出器とを備えたことを特徴とする
   空気力測定装置。
2. 【請求項２】 送風源からの風を逃さないように案内す
   る送風フードと、 送風フードの下流側に接続され、送風フードに案内され
   てきた風を通過させる測定洞と、 測定洞内に配設された模型の端部に接続された上流側で
   ２本と下流側で２本の模型支持棒をそれぞれ支持する加
   振用ロッドを有し、且つ各加振用ロッドを上下動させて
   模型を加振させる４個の加振装置と、 各加振装置の各加振用ロッドに固定され、送風時に生じ
   る模型の慣性力を打ち消すように制御力を発生し、その
   制御力を模型に加力する加力装置と、 上流側の２個の模型側荷重検出器の出力を加算して上流
   側加算出力を出力する上流模型側の加算器と、 下流側の２個の模型側荷重検出器の出力を加算して下流
   側加算出力を出力する下流模型側の加算器と、 上流側の加算器の加算出力と下流側の加算器の加算出力
   とを加算して揚力を出力する加算器と、 上流側の加算器の加算出力と下流側の加算器の加算出力
   とを減算する減算器と、 減算器が減算した出力と予め設定された模型のアーム長
   を乗算してモーメントを出力する乗算器とからなること
   を特徴とする空気力測定装置を用いた揚力・モーメント
   測定システム装置。