JP3435448B2

JP3435448B2 - 風洞模型支持装置およびそれを用いた風洞試験装置

Info

Publication number: JP3435448B2
Application number: JP2001042684A
Authority: JP
Inventors: 雅幸掃部; 栄一八木; 哲也久保田; 繁一志子田; 利男山口
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002243579A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は風洞模型支持装置お
よびそれを用いた風洞試験装置に関する。さらに詳しく
は、航空機の外部搭載物の投棄・投下特性を試験・研究
するための風洞模型支持装置およびそれを用いた風洞試
験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、外部搭載物模型を搭載させた
航空機模型（以下、母機模型という）を、風洞内に姿勢
調節可能に支持して外部搭載物の投棄・投下特性の試験
・研究がなされている。この外部搭載物模型や母機模型
を姿勢調節可能に支持する風洞模型支持装置に関して、
今までに種々の提案がなされている。

【０００３】例えば、特開平５−１８７９６１号公報に
は、図９に示すように、前部スティング１０１と央部ス
ティング１０２とが一方の耳部を他方の２叉部に挿入し
て横ピンボルトで枢着してなる前部関節１０３と、央部
スティング１０２と後部スティング１０４とが一方の耳
部を他方の２叉部に挿入して竪ピンボルトで枢着してな
る後部関節１０５と、前部関節１０３、後部関節１０５
の角度をそれぞれ所望の角度に調節および固定する角度
調節およびロック手段とを備えた風洞模型姿勢角度設定
用スティング１００が提案されている。

【０００４】また、特開平６−３０７９７８号公報に
は、図１０に示すように、模型１１４を取付けるストラ
ット１１１が内軸１１２と外軸１１３の二重管構造とさ
れ、該内軸１１２と外軸１１３との上端間に、内軸１１
２の上下動または回動に伴い内軸１１２と外軸１１３と
の間に生じる相対変位により作動するリンク機構を設
け、リンク機構の作動によりリンク機構の一端に連結し
た模型１１４の姿勢変角を行うようにしたもので、前記
目的が達成できるとともに、精度の高い模型姿勢変角操
作をなすようにした風洞試験模型支持装置１１０が提案
されている。

【０００５】しかしながら、特開平５−１８７９６１号
公報の提案に係るスティング１００はシリアルリンク構
造とされているため、剛性が低く、空力負荷が大きくな
るとリンクの歪みが大きくなり、計測精度が低下するお
それがある。

【０００６】また、特開平６−３０７９７８号公報の提
案に係る風洞試験模型支持装置１１０は母機中央を垂直
に支持しているため、外部搭載物模型の気流を乱し、外
部搭載物模型の投棄・投下特性を精度よく試験がなし得
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、母機模型や外部
搭載物模型を用いた風洞試験を、空力負荷が大きい領域
においても精度よくなし得る風洞模型支持装置およびそ
れを用いた風洞試験装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の風洞模型支持装
置は、母機模型を並進動作させる直動機構を有する母機
模型支持機構と、外部搭載物模型の姿勢調整をなす一対
の対称に配設された直動アクチュエータを有する姿勢調
整機構とを備えた外部搭載物模型支持機構とを備えてな
ることを特徴とする。

【０００９】本発明の風洞模型支持装置においては、母
機模型が母機模型支持部により直動機構の摺動ブロック
の所定距離斜め下方に位置せしめられてなるのが好まし
い。

【００１０】また、本発明の風洞模型支持装置において
は、外部搭載物模型支持機構が直動機構を備え、その直
動機構により姿勢調整機構が昇降させられてなるのが好
ましい。

【００１１】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、外部搭載物模型支持機構が主回転機構を備え、そ
の主回転機構により姿勢調整機構が回転させられてなる
のが好ましい。その場合、主回転機構が直動機構により
昇降させられてなるのがさらに好ましい。

【００１２】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、主回転機構が姿勢調整機構の下流側に配設され、
直動機構が主回転機構の下流側に配設されてなるのがさ
らに好ましい。

【００１３】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、姿勢調整機構が主回転機構からオフセットさせら
れてなるのが好ましい。

【００１４】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、一対の対称に配設された直動アクチュエータによ
りピッチ角およびヨー角の調整がされてなるのが好まし
い。その場合、直動アクチュエータが、油圧シリンダと
されてなるのがさらに好ましい。

【００１５】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、姿勢調整機構がロール軸および該ロール軸をロー
ルさせるロール機構を備えてなるのが好ましい。その場
合、姿勢調整機構がロール軸および該ロール軸をロール
させるロール機構を備えてなるのがさらに好ましい。

【００１６】さらに、本発明の風洞模型支持装置におい
ては、ロール軸が姿勢調整機構から上流に向けて配設さ
れ、そのロール軸の先端に外部搭載物模型が配設されて
なるのが好ましい。

【００１７】しかして、本発明の風洞模型支持装置は風
洞試験装置に備えられる。ここで、風洞は、例えば三音
速風洞とされる。

【００１８】

【作用】本発明の風洞模型支持装置は、前記の如く構成
されているので、高剛性を維持しながら外部搭載物模型
支持機構を軽量かつコンパクトにできる。また、母機模
型支持機構と外部搭載物模型支持機構との協働により母
機模型と外部搭載物模型との位置調整をなしているの
で、外部搭載物模型支持機構のみにより両者の位置調整
をなす場合に比して誤差の累積を回避できて、位置決め
精度の向上が図られる。

【００１９】本発明の風洞模型支持装置の好ましい形態
では、外部搭載物模型の下流に外部搭載物模型支持機構
が配設されるので、外部搭載物模型支持機構により外部
搭載物回りの気流が乱されるおそれが少ない。

【００２０】また、本発明の風洞試験装置は、前記風洞
模型支持装置を用いているので、空力負荷が大きい領域
においても、信頼性が高くしかも測定精度の高い風洞試
験がなし得る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００２２】本発明の風洞模型支持装置を用いた風洞試
験装置のブロック図を図１に、本発明の風洞模型支持装
置を用いた風洞試験装置の概略正面図を図２に、本発明
の風洞模型支持装置を用いた風洞試験装置の概略側面図
を図３にそれぞれ示す。

【００２３】風洞試験装置Ａは、内部に三音速、つまり
亜音速、遷音速、超音速の気流を生じさせることができ
る風洞１と、母機模型２と、母機より投下する外部搭載
物、例えば、ミサイル等の模型である外部搭載物模型３
と、これらの模型２、３を可動支持する母機模型支持機
構４および外部搭載物模型支持機構５とからなる風洞模
型支持装置と、制御装置６とを主要構成要素としてな
る。なお、図１中の符号Ｂは天秤を示す。

【００２４】この風洞試験装置Ａによる試験は、風洞１
中に所望の流速の気流を生じさせた状態で、母機模型支
持機構４および外部搭載物模型支持機構５とによって、
母機模型２および外部搭載物模型３とを制御装置６の指
令によって所望の位置および姿勢とすることによりなさ
れる。なお、かかる動作をなすための必要な配線、配管
等は、図示はされていないが、風洞１の外部から母機模
型支持機構４および外部搭載物模型支持機構５に敷設さ
れている。

【００２５】風洞模型支持装置は、母機模型２と外部搭
載物模型３との気流に対する前後方向の位置関係の調整
を、母機模型２を母機模型支持機構４により前後方向に
移動させることによりなし、母機模型２と外部搭載物模
型３との気流に対する上下方向の位置関係の調整を、外
部搭載物模型３を外部搭載物模型支持機構５により上下
方向に移動させることによりなすようにされている。ま
た、母機模型２と外部搭載物模型３との相対位置の調
整、および外部搭載物模型３のその他の姿勢調整も外部
搭載物模型支持機構５によりなすようにされている。

【００２６】具体的には、母機模型支持機構４は、摺動
ブロック９を有する前後動機構８と、この摺動ブロック
９の前端部に装着された母機模型支持部１２とからなる
ものとされる。

【００２７】前後動機構８は、風洞１の天井部１０側
方、例えば図２に示す例では右側方に固定配置され、そ
のレール部１１に気流に対して前後方向に摺動自在に摺
動ブロック９が装着されてなる直動機構とされている。
前後動機構８は、摺動ブロック９を摺動せしめるボール
スクリュー、位置検出用のエンコーダおよび減速機を備
えたモータ等の図示されていない前後駆動装置を備えて
なるものとされる。なお、前後動機構８は、天井部１０
の両側方、つまり右側方および左側方にそれぞれ固定配
置されてもよい。このように、前後動機構８を天井部１
０中央を避けて配置するのは、外部搭載物模型支持機構
５との干渉を避けるためである。

【００２８】母機模型支持部１２は、後部母機支持部材
１３と、この後部母機支持部材１３の前端下部に上端部
が接合された央部母機支持部材１４と、この央部母機支
持部材１４の下端に後端部上部が接合された前部母機支
持部材１５とからなるものとされる。

【００２９】後部母機支持部材１３は、図３に示すよう
に、前端が円錐状の円筒体とされ、その軸を気流方向に
一致させて配設されている。この後部母機支持部材１３
は、その後端が摺動ブロック９の前端部に固着されて気
流方向に摺動自在とされている。

【００３０】央部母機支持部材１４は、所定長さの前部
中空分割体１４ａと後部中空分割体１４ｂとからなるも
のとされ、両分割体１４ａ，１４ｂが気流方向に対して
縦列状に配設されている。この両分割体１４ａ，１４ｂ
の所定長さは、前後動機構８の前後動による気流の乱れ
の外部搭載物模型３の試験への影響を最小限とできるよ
うに調整されている。

【００３１】両分割体１４ａ，１４ｂは、より具体的に
は、それらの下端に接合される前部母機支持部材１５が
風洞１の中心軸上に位置するように傾斜させて縦列状に
配設されている（図２参照）。また、前部分割体１４ａ
と後部分割体１４ｂは、明瞭には図示されてはいない
が、それぞれ流線型状に形成されて気流の乱れを最小限
に抑えるようにされている。そして、前部分割体１４ａ
はその上端が後部母機支持部材１３の円錐状の前端頭部
下部に接合され、後部分割体１４ｂはその上端が後部母
機支持部材１３の円錐状の前端後部下部に接合されてい
る。

【００３２】前部母機支持部材１５は、円筒体の前部１
５ａとこの前部１５ａの後端に一体的に形成されている
中空体の後部１５ｂとからなるものとされ、その軸を気
流方向に一致させて配設されている。そして、前部１５
ａの前端に母機模型２の後端が接合され、後部１５ｂの
後端部上部には前部分割体１４ａおよび後部分割体１４
ｂの下端がそれぞれ固着されている。

【００３３】外部搭載物模型支持機構５は、昇降機構１
６と、この昇降機構１６により昇降させられる外部搭載
物模型支持部１９とからなるものとされる。

【００３４】昇降機構１６は、外部搭載物模型支持部１
９を保持している保持部材１７と、この保持部材１７が
接合されている昇降部材２０と、この昇降部材２０を昇
降させる昇降装置とからなるものとされる。つまり、昇
降部材２０は直動機構により昇降させられている。

【００３５】保持部材１７は後端部が球状とされた円筒
体とされ、昇降部材２０に差し込むようにして装着され
ている。

【００３６】昇降部材２０は平板状部材とされて前後動
機構８の後端部近傍にて風洞１中央において垂直方向に
配設され、その適宜位置に保持部材１７が上流に向けて
接合される。風洞１のこの昇降部材２０が配設されてい
る個所には、図示はされていないが、その上部および下
部に昇降部材２０の昇降を確保するための収納空間が形
成されている。

【００３７】昇降装置は、例えば油圧シリンダなどの油
圧駆動装置とされて昇降部材２０の上端上方の所定位置
に配設され、その駆動軸の先端が前記昇降部材２０の上
端に連結されている。それにより、昇降装置の駆動軸の
進退につれて昇降部材２０が昇降する。つまり、駆動軸
が進出することにより昇降部材２０が降下する一方、駆
動軸が後退することにより昇降部材２０が上昇する（図
３中の矢符参照）。

【００３８】しかして、昇降機構１６は、前述したよう
に、前後動機構８の後端部近傍に配設されているので、
つまり母機模型２および外部搭載物模型３に対して充分
離れた後方に設置されているので、模型２、３周辺の気
流を乱すおそれはほとんどない。

【００３９】外部搭載物模型支持部１９は、主回転機構
２１と、外部搭載物模型姿勢調整機構（以下、単に姿勢
調整機構という）２４と、姿勢調整機構２４を主回転機
構２１から支持している支持部材３１とからなるものと
される。

【００４０】主回転機構２１は、前端部が円錐体とされ
た円筒体からなる主回転部材２２と、位置検出用のエン
コーダおよび減速機を備えたモータ等が内蔵された、主
回転部材２２を回転させる主回転部材回転装置２３とを
備えてなるものとされ、主回転部材２２がその前端を気
流方向に向けた状態で、主回転部材回転装置２３が保持
部材１７に保持されている。

【００４１】姿勢調整機構２４は、外部搭載物模型３の
ロール角、ピッチ角およびヨー角を調整するものであっ
て、中空のロール軸２６と、このロール軸２６をロール
させるロール機構２６ａが内蔵された中空の中間部材２
５と、この中間部材２５の後端と関節部２７を介して接
合されている中空の本体部材２８と、中間部材２５のピ
ッチ角およびヨー角を調整する一対の直動アクチュエー
タ２９，２９とを備えてなるものとされる。

【００４２】ロール軸２６は円筒体とされ、その先端に
外部搭載物模型３が接合されるとともに、基端部は中間
部材２５に収納され、そして図示はされていないが、そ
の基端はロール機構２６ａを構成しているモータの駆動
軸に接合されている。ロール機構２６ａは、図示はされ
ていないが、ロール角検出用のエンコーダなどを備えて
ロール角調整可能とされている。なお、ロール機構２６
ａ自体は、公知構造のものとされている。

【００４３】中間部材２５は、先端部が円錐台とされた
円筒体とされ、その内部に前述したように、ロール機構
２６ａが内蔵され、また中間部材２５の外周部には軸対
称、例えば軸に関して４５度振り分けに直動アクチュエ
ータ２９の駆動軸２９ａの先端部との接合部材２５ａが
配設されている。この中間部材２５は関節部２７を介し
てピッチ角およびヨー角が調整自在となるようにして本
体部材２８と接合されている。この場合、前述したよう
にロール軸２６ａの先端に外部搭載物模型３が接合され
ているので、中間部材２５のピッチ角およびヨー角を調
整することにより、外部搭載物模型３のピッチ角および
ヨー角の調整がなされることになる。また、関節部２７
には、例えばユニバーサルジョイントが用いられる。

【００４４】本体部材２８は前部２８ａと後部２８ｂと
からなるものとされ、前部２８ａは先端部が円錐台状と
された円筒体とされ、後部２８ｂは先端部が円錐台とさ
れ後端部が円錐とされた前部２８ａより大きな直径を有
する円筒体とされている。

【００４５】ただし、後部２８ｂの先端の直径は前部２
８ａの円筒体の直径と同一とされている。これにより、
前部２８ａと後部２８ｂとの接続部に気流の乱れを生じ
させる段差が生ずるのが防止されている。また、後部２
８ｂの直径が前部２８ａの直径より大きくされているの
で、支持部材３１と接合するための機械的強度が確保さ
れている。

【００４６】前部２８ａの外周部には前記中間部材２５
の接合部材２５ａに対応させて直動アクチュエータ２９
の後端部を保持する中空保持部材（以下、単に保持部材
という）２８ｃが一対軸対称、例えば中心線Ｌに関して
４５度振り分けに配設されている。

【００４７】直動アクチュエータ２９は、例えば油圧シ
リンダとされ、その駆動軸２９ａの先端部は前記中間部
材２５ａに配設された接合部材２５ａに旋回可能に接合
される一方、本体２９ｂ後端部は前記本体部材２８の前
部２８ａに配設された保持部材２８ｃに旋回可能に接合
されている。この場合、なお、直動アクチュエータ２９
としては、リニアモータとすることもできるが、大きな
駆動力が得られる点から油圧シリンダとされるのが好ま
しい。

【００４８】支持部材３１は流線型とされた所定高さを
有する中空体とされ、その下端３１ａが主回転部材２２
の先端部に固着され、その上端３１ｂが本体部材２８の
後部２８ｂに固着されている。この支持部材３１は、支
持の安定性を確保するため、上端部と下端部は中間部３
１ｃより幅広に形成されている（図３参照）。また、支
持部材３１の所定高さは、主回転機構２１による気流の
乱れの外部搭載物模型３の試験への影響を最小限とでき
るように調整されている。すなわち、外部搭載物模型３
は主回転機構２１から所定距離オフセットさせられてい
る。

【００４９】次に、かかる構成とされている風洞模型支
持装置による母機模型２および外部搭載模型３の位置調
整について説明する。なお、母機模型２および外部搭載
模型３の位置調整は制御装置６の指令によりなされる。

【００５０】Ａ．母機模型２と外部搭載模型３の相対位
置の調整

【００５１】（１）母機模型支持機構４の前後動機構８
により母機模型２を所定速度で前進させ、あるいは後退
させる。この場合、母機模型２は所望位置に静止させら
れてもよい。

【００５２】（２）（１）における母機模型２の移動に
合わせて、外部搭載物模型支持機構５の昇降機構１６に
より昇降部材２０の高さを調整しながら、主回転機構２
１により主回転部材２２を所定量回転させて外部搭載模
型３を母機模型２に対して所望位置とする。

【００５３】このように、本風洞模型支持装置において
は、並進動作を母機模型支持機構４の前後動機構８によ
りなしているので、並進動作を外部搭載物模型支持機構
５のみによりなした場合に比して、誤差の累積が回避で
きる。また、母機模型支持機構４による並進動作は高剛
性の直動機構である前後動機構８によりなしているの
で、母機模型２を精度よく並進動作させることができ
る。さらに、主回転機構２１は外部搭載物模型３を保持
している姿勢調整機構２４よりも所定距離離れた位置に
配設されているので、主回転機構２１による気流の乱れ
が外部搭載物模型３の試験に影響を与えるおそれも少な
い。その結果、精度のよい試験がなし得る。

【００５４】Ｂ．外部搭載物模型３のピッチ角およびヨ
ー角の調整

【００５５】（１）ピッチ角を調整する場合は、前記Ａ
による母機模型２と外部搭載物模型３との相対位置調整
に合わせて、一対の直動アクチュエータ２９，２９の駆
動軸２９ａの双方を同時に中立位置から所定量進出ある
いは後退させる。この場合、駆動軸２９ａを進出させる
と外部搭載物模型３は上向き姿勢となり、その逆に駆動
軸２９ｂを後退させると外部搭載物模型３は下向き姿勢
となる。なお、当然のことながらピッチ角の調整は単独
でなされてもよい。ここで、中立位置とは、ピッチ角お
よびヨー角が０度となる駆動軸２９ａの進出位置をい
う。

【００５６】（２）ヨー角を調整する場合は、前記Ａに
よる母機模型２と外部搭載物模型３との相対位置調整に
合わせて、一対の直動アクチュエータ２９，２９の一方
の駆動軸２９ａを中立位置から所定量進出させると同時
に、一対の直動アクチュエータ２９，２９の一方の駆動
軸２９ａを中立位置から同量後退させる。この場合、図
４に示す下流側から見て右側の直動アクチュエータ２９
Ａの駆動軸２９ａを後退させると同時に、左側の直動ア
クチュエータ２９Ｂの駆動軸２９ａを進出させると、外
部搭載物模型３は右向き姿勢となり、その逆とすれば、
外部搭載物模型３は左向き姿勢となる。なお、当然のこ
とながらヨー角の調整は単独でなされてもよい。

【００５７】このように、本風洞模型支持装置において
は、ピッチ角およびヨー角の調整を軸対称（中心線に対
称）に配設された一対の直動アクチュエータ２９，２９
によりなすようにしているので、つまりいわゆるパラレ
ルリンクによりなすようにしているので、姿勢調整機構
２４の剛性をいわゆるシリアルリンク構造とした場合に
比して高くでき、しかもピッチ角およびヨー角の調整が
姿勢調整機構２４の本体部材に保持されている一対の直
動アクチュエータ２９，２９によりなされているので、
ピッチ角およびヨー角の調整における昇降機構１６およ
び主回転機構２１の誤差の影響を最小限に抑えることが
できる。それ故、ピッチ角およびヨー角を精度よく調整
できる。また、一対の直動アクチュエータ２９，２９を
軸対称（中心線に対称）に配設しているので、横軸およ
び縦軸の特性、ならびにピッチ軸およびヨー軸の特性を
ほぼ等しくできる。そのため、撓み校正および制御系の
校正が容易となる。また、気流の乱れの特性もピッチ軸
とヨー軸でほぼ等しくできる。

【００５８】Ｃ．外部搭載物模型３のロール角の調整

【００５９】（１）前記ＡおよびＢの位置調整等に合わ
せて、ロール機構２６ａによりロール角の調整をなす。
なお、当然のことながらロール角の調整は単独でなされ
てもよい。

【００６０】このように、本風洞模型支持装置において
は、ロール角の調整を中間部材２５に内蔵されたロール
機構２６ａによりなすようにしているので、ロール角の
調整における昇降機構１６および主回転機構２１の誤差
の影響を最小限に抑えることができる。そのため、ロー
ル角を精度よく調整できる。

【００６１】しかして、本実施形態の風洞模型支持装置
によれば、母機模型支持機構４と外部搭載物模型支持機
構５により、母機模型２と外部搭載物模型３の位置関係
をなすようにしているので、外部搭載物模型３のみを移
動させて位置調整をなす場合に比して外部搭載物模型支
持機構５をコンパクトにすることができる。また、母機
模型２の並進動作を高剛性の直動機構である前後動機構
８によりなす一方、外部搭載物模型３の昇降を高剛性の
直動機構である昇降機構１６によりなしているので、母
機模型２および外部搭載物模型３を高精度に位置決めで
きる。さらに、母機模型支持機構４の前後動機構８およ
び外部搭載物模型支持機構５の昇降装置１６を母機模型
２および外部搭載物模型３の後方に位置せしめるととも
に、母機模型２を央部母機支持部材１４により前後動機
構８から所定距離下方に位置せしめ、かつ外部搭載物模
型３を支持部材３１により主回転機構２１から所定の距
離上方に位置せしめているので、前後動機構８ならびに
昇降機構および主回転機構２１が、母機模型２および外
部搭載物模型３の周りの気流を乱すおそれもない。その
上、ピッチ角およびヨー角の調整を本体部材２８に配設
されたいわゆるパラレルリンクによりなしているので、
昇降機構１６および主回転機構２１の誤差の累積を排除
できてピッチ角およびヨー角の調整を高精度になし得
る。

【００６２】したがって、本発明の風洞模型支持装置を
用いた風洞試験装置Ａによれば、信頼性が高く、しかも
高精度の試験がなし得る。

【００６３】

【実施例】以下、より具体的な実施例により本発明をよ
り具体的に説明する。

【００６４】実施例１および比較例１シリアルリンク機構（比較例１）および実施形態に用い
られているパラレルリンク機構（実施例１）の引っ張り
試験を行なった結果を図５に示す。図５に示すグラフの
横軸はスティング長手方向位置を示し、縦軸はスティン
グの前記垂直方向のたわみ量を示している。なお、試験
は、支持機構であるスティング取り付け位置から長手方
向距離1350mmの位置に、長手方向に対して垂直方向に23
0kgfの負荷をかけて行った。

【００６５】図５に示すように、スティング先端部のた
わみ量は、比較例１のシリアルリンク機構の場合では4.
35mmであり、実施例１のパラレルリンク機構の場合では
1.59mmである。この結果より、実施例１のパラレルリン
ク機構は、比較例１のシリアルリンク機構に比べて弾性
変形の抑制効果が２倍以上であるといえる。それ故、本
実施形態における支持機構によれば、精度よく位置決め
がなし得るといえる。

【００６６】実施例２および比較例２風洞内の空気の流れを２次元理想流体で仮定したときの
流線を図６に示す。図６において、ｘ軸＝０mm付近の凸
形状壁はスティング先端に取り付ける模型を、ｘ軸＝50
0mm，1000mm付近でｙ軸方向に突き出た棒状の壁はステ
ィングに取り付けられた気流方向に垂直な部材である。
具体的には、x軸=500mm付近の部材は図１０に示す従来
例の外軸１１３のような模型後方の近い位置に置かれた
部材を想定し、x軸=1000mm付近の部材は図３に示す本実
施形態の一対のアクチュエータ２９、２９および支持部
材３１のような模型後方の充分離れた位置に置かれた部
材を想定している。完全流体はいずれもｘ軸の負の方向
から流れてくる。図中の流線のうち、実線は模型周りの
流線を、点線は部材周りの流線をそれぞれ示している。
２つの流線が連続になっていないのならば、流線は部材
の影響を受けているということなので、気流が乱れてお
り、投下特性を正確に試験することができない。

【００６７】図６（ａ）は模型から下後方に離れた位置
（ｘ軸＝1000mm）に部材が置かれた場合（実施例２）の
流線を示している。一方図６（ｂ）は模型後方直後（ｘ
軸＝500mm）の位置に部材が置かれた場合（比較例２）
の流線を示している。

【００６８】実施例２の流線は模型周りで一端歪み、一
様に平行流に戻ってから充分して、部材周りで再び歪ん
でいて、流線は連続である。つまり、模型周りの気流に
影響を与えない。それに較べて比較例２の流線は模型周
りで一端歪み、一様に平行流に戻る前に部材周りで歪ん
でいて、流線は不連続である。つまり、模型周りの気流
が乱れていることを示す。この結果から、模型から充分
離した下後方にを設置した場合には、模型周りの気流に
影響を与えないといえる。

【００６９】つまり、本実施形態では一対の直動アクチ
ュエータ２９，２９およびオフセット用の支持部材３１
を用いているが、いずれの部材も外部搭載物模型３の下
後方に充分離れて設置されているので、高剛性でありな
おかつ気流の乱れも少なくできる。

【００７０】実施例３および比較例３模型のピッチ軸およびヨー軸周りの変角機構である一対
の直動アクチュエータが中心線に対称に配置されている
場合（実施例３）と、非対称に配置されている場合（比
較例３）との変角速度と位置決め精度の特性実験の結果
を表１に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】図７に比較例３のピッチ角調整用およびヨ
ー角調整用直動アクチュエータ８１，８２がそれぞれ非
対称に配置されている、つまりピッチ角調整用の直動ア
クチュエータ８１が垂直方向に配設される一方、ヨー角
調整用の直動アクチュエータ８２が水平方向に配設され
ている模型支持機構８０の一例を示す。

【００７３】表１に示すように、比較例３の直動アクチ
ュエータ８１，８２が非対称に配置され、しかも単一の
直動アクチュエータ８１（または８２）によりピッチ角
（またはヨー角）の調整をなしている場合は、ピッチ軸
とヨー軸の特性に大きな差がある。これは、単一の直動
アクチュエータ８１（または８２）により調整を行って
いるという機構上の特性に起因するものと解せられる。
一方、実施例３の対称に配設された直動アクチュエータ
２９，２９の協働によりピッチ角やヨー角の調整をなし
ている場合は、ピッチ軸とヨー軸の特性に差はほとんど
ない。これは、同一の直動アクチュエータ２９，２９を
対称に配設させそれらを協働させることにより、個々ア
クチュエータ２９の特性が中和される結果と解せられ
る。なお、ピッチ軸とヨー軸との特性値に生ずる差は、
組み付け誤差や計測誤差に起因するものと想定される。

【００７４】したがって、本実施形態の風洞模型支持装
置は、キャリブレーションや制御系調整が容易になる。

【００７５】実施例４および比較例４母機模型２と外部搭載物模型３との気流方向（前後方
向）に対する位置関係の調整を母機模型支持機構４に担
わせた１軸分離型機構（実施例４）と、６軸すべての位
置決め機構を外部搭載物模型支持機構に担わせた６軸一
体型機構（比較例４）における外部搭載物模型支持機構
の重量を表２に示す。

【００７６】

【表２】

【００７７】表２に示すように、実施例４の１軸分離型
機構とした場合の方が、比較例４の６軸一体型機構とし
た場合に較べて、外部搭載物模型支持機構５を２倍以上
軽量化することができる。

【００７８】したがって、本実施形態の風洞模型支持装
置は、母機模型２と外部搭載物模型３との気流方向に対
する位置関係の調整を母機模型支持機構に担わせたの
で、外部搭載物模型支持機構５の大型化および剛性低下
を抑えることができる。

【００７９】実施例５および比較例５直動関節と回転関節との組合せになる姿勢調整機構（実
施例５）および回転関節のみによる姿勢調整機構を図８
に模式図で示す。なお、図８（ａ）は実施例５を示し、
同（ｂ）は比較例５を示す。

【００８０】実施例５および比較例５の第1、２、３、
４関節のそれぞれの変位量を、図８に示すようにそれぞ
れｑ₁、ｑ₂、ｑ₃、ｑ₄とし、模型支持機構先端に取り付
けられた模型のロール角、ピッチ角、ヨー角をそれぞれ
γ、β、αとする。いま、関節変位量にそれぞれΔ
ｑ₁、Δｑ₂、Δｑ₃、Δｑ₄の誤差があったときの模型の
姿勢の誤差をΔγ、Δβ、Δαであるとする。このと
き、ピッチ姿勢誤差、およびヨー姿勢誤差は運動学計算
により以下のように表される。

【００８１】（ｑ₁，ｑ₂，ｑ₃，ｑ₄）＝（０，０，０，０）の場合

【００８２】実施例５：Δα＝Δｑ₃ Δβ＝Δｑ₄ （１）

【００８３】比較例５：Δα＝Δｑ₁＋Δｑ₃ Δβ＝Δｑ₂＋Δｑ₄ （２）

【００８４】（ｑ₁，ｑ₂，ｑ₃，ｑ₄）＝（π／４，π／
４，０，０）の場合

【００８５】実施例５：Δα＝（Δｑ₂＋Δｑ₃）／２^1/2 Δβ＝（−Δｑ₂＋Δｑ₃）／２^1/2 （３）

【００８６】比較例５：Δα＝Δｑ₁＋Δｑ₃／２^1/2 Δβ＝Δｑ₂＋Δｑ₃／２＋Δｑ₄／２^1/2 （４）

【００８７】式（１）ないし式（４）より、実施例５に
おいて比較例５に比して、各関節における誤差の累積の
度合いは小さいので、実施例５は比較例５に比して位置
決め精度が高いといえる。

【００８８】したがって、昇降機構１６を直動としてい
る実施形態においては、外部部搭載物模型３を精度よく
位置決めできる。

【００８９】以上、本発明を実施形態および実施例に基
づいて説明してきたが、本発明かかる実施形態および実
施例に限定されるものではなく、種々改変が可能であ
る。例えば、本実施形態および実施例においては、風洞
は三音速風洞とされているが、通常の風洞とされてもよ
い。

【００９０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
剛性を維持しながら外部搭載物模型支持機構を軽量かつ
コンパクトにできるという優れた効果が得られる。ま
た、母機模型支持機構と外部搭載物模型支持機構との協
働により母機模型と外部搭載物模型との位置調整をなし
ているので、外部搭載物模型支持機構のみにより両者の
位置調整をなす場合に比して誤差の累積を回避できて、
位置決め精度の向上が図られるという優れた効果も得ら
れる。

【００９１】本発明の風洞模型支持装置の好ましい形態
によれば、外部搭載物模型の下流に外部搭載物模型支持
機構が配設されるので、外部搭載物模型支持機構により
外部搭載物回りの気流が乱されるおそれが少ないという
優れた効果も得られる。

【００９２】また、本発明の風洞試験装置は、前記風洞
模型支持装置を用いているので、空力負荷が大きい領域
においても、信頼性が高くしかも測定精度の高い風洞試
験がなし得るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風洞模型支持装置を用いた風洞試験装
置のブロック図である。

【図２】本発明の風洞模型支持装置を用いた風洞試験装
置の概略正面図である。

【図３】本発明の風洞模型支持装置を用いた風洞試験装
置の概略側面図である。

【図４】本発明の外部搭載物模型支持機構の概略平面図
である。

【図５】実施例１および比較例１に対して引っ張り試験
を行なった測定結果を示す図である。

【図６】風洞内の空気の流れを２次元理想流体で仮定し
たときの流線を示す図であって、同（ａ）は実施例２の
流線を示し、同（ｂ）は比較例２の流線を示す。

【図７】比較例３の模型支持機構の一例の概略図であ
る。

【図８】外部搭載物模型の模式図であって、同（ａ）は
実施例５を示し、同（ｂ）は比較例５を示す。

【図９】従来の風洞模型支持装置の説明図である。

【図１０】他の従来の風洞模型支持装置の説明図であ
る。

【符号の説明】

１風洞２母機模型３外部搭載物模型４母機模型支持機構５外部搭載物模型支持機構６制御装置８前後動機構１２母機模型支持部１６昇降機構１９外部搭載物模型支持部２１回転機構２４姿勢調整機構２７関節部２９直動アクチュエータＡ風洞試験装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者志子田繁一明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者山口利男神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献特開平９−145535（ＪＰ，Ａ) 特開平９−145533（ＪＰ，Ａ) 特開平６−307978（ＪＰ，Ａ) 特開平５−187961（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 9/08 G01M 9/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】母機模型を並進動作させる直動機構を有
する母機模型支持機構と、外部搭載物模型の姿勢調整を
なす一対の対称に配設された直動アクチュエータを有す
る姿勢調整機構を備えた外部搭載物模型支持機構とを備
えてなることを特徴とする風洞模型支持装置。
【請求項２】母機模型が母機模型支持部により、直動
機構の摺動ブロックの所定距離斜め下方に位置せしめら
れてなることを特徴とする請求項１記載の風洞模型支持
装置。
【請求項３】外部搭載物模型支持機構が直動機構を備
え、該直動機構により姿勢調整機構が昇降させられてな
ることを特徴とする請求項１記載の風洞模型支持装置。
【請求項４】外部搭載物模型支持機構が主回転機構を
備え、該主回転機構により姿勢調整機構が回転させられ
てなることを特徴とする請求項３記載の風洞模型支持装
置。
【請求項５】主回転機構が直動機構により昇降させら
れてなることを特徴とする請求項４記載の風洞模型支持
装置。
【請求項６】主回転機構が姿勢調整機構の下流側に配
設され、直動機構が主回転機構の下流側に配設されてな
ることを特徴とする請求項５記載の風洞模型支持装置。
【請求項７】姿勢調整機構が主回転機構からオフセッ
トさせられてなることを特徴とする請求項４、５または
６記載の風洞模型支持装置。
【請求項８】一対の対称に配設された直動アクチュエ
ータによりピッチ角およびヨー角の調整がされてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の風洞模型支持装置。
【請求項９】直動アクチュエータが油圧シリンダとさ
れてなることを特徴とする請求項８記載の風洞模型支持
装置。
【請求項１０】姿勢調整機構がロール軸および該ロー
ル軸をロールさせるロール機構を備えてなることを特徴
とする請求項８記載の風洞模型支持装置。
【請求項１１】ロール軸が姿勢調整機構から上流に向
けて配設され、そのロール軸の先端に外部搭載物模型が
配設されてなることを特徴とする請求項１０記載の風洞
模型支持装置。
【請求項１２】請求項１ないし請求項１１に記載の風
洞模型支持装置を備えてなることを特徴とする風洞試験
装置。
【請求項１３】風洞が三音速風洞とされてなることを
特徴とする請求項１２記載の風洞試験装置。