JP3809525B2 - Dynamic wind tunnel test equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動的風洞試験装置に関し、回転運動に伴う位置変位量が大きい場合においても風試模型が風洞計測部から逸脱することがなく風試模型の大規模運動模擬を可能とし、高精度な位置の保持を可能として試験人員も少なくすることができるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の動的風試模型は、航空機の模型を風洞の計測部内の空間にケーブル等で配置し、風洞から発生する気流により空間に浮かせ、風洞内でフリーフライト状態を作り出し、動的風試模型の6自由度運動を模擬していた。図11は動的風試模型のフリーフライトの状態を示す説明図であり、風試模型50は気流60により風洞内の計測部の空間に浮いており、機体の重心51を中心としてピッチP、ヨーY、ロールR、前後方向F、左右方向L、上下方向Uの6自由度の運動模擬を行い、航空機の動的模擬試験がなされている。
【0003】
上記の6自由度運動模擬は航空機の機体の各種の空力的性能試験が可能であるが、回転運動に伴う位置変位が大きい場合には、狭い風洞計測部内の空間から模型が逸脱してしまい、回転運動模擬範囲には制限がある。即ち、風洞の計測部の空間は、一例として3.3m×3.3mの空間であり、その中に飛行する模型は長さが1m〜1.6m程度、幅も1m程度の大きさ、重さは17kg程度であり、その移動範囲もおのずと制限があり、大きな変位量には対応できず、模型の風洞構造部への接触等により破損が生じてしまう。
【0004】
上記の6自由度運動模擬は航空機の機体の各種の空力的性能試験が可能であるが、模型制御初期条件(風速、推力等)設定までの間の模型の挙動を何らかの方法で制御する必要があり、模型にケーブル、ひも等を取付けて模型挙動を拘束する場合には、フリーフライト移行時には、ケーブル、ひも等をゆるめる必要があり、この場合には大きな外乱が入る可能性が高い。また、積極的に飛行を制御する場合には、別途離陸専用の複雑な制御システムを検討しなければならず、簡略な方法では不可能である。
【0005】
また、航空機の模型の動的風洞試験においては、風洞内に模型を配置し、気流を流して各種、空力試験を実施している。図9は米国で行われている動的風洞試験設備の斜視図であり、風洞前部520と風洞後部521との間の計測部には気流60により揚力を受けて航空機の風試模型522が自由飛行している。模型522には制御用の電線やセンサからの信号線を伝送するケーブル523の一端が接続され、ケーブル523の他端はコンピュータ525へ接続されている。また、模型522には安全ケーブル524が接続され、万一、模型522の挙動が不安定となっても、風洞外へ飛び出さないようにしている。
【0006】
上記の風洞試験においては、試験時には、安全ケーブルのオペレータ530、風洞オペレータ531、ピッチ操作オペレータ532、推力操作オペレータ533、ロール操作オペレータ534等の多くのオペレータが試験を実施している。
【0007】
図10は従来の動的風洞試験設備の斜視図であり、主に国内で実施している例である。図において、風洞540内には航空機の風試模型541がケーブルで空間部に保持され、気流60を受けるようになっている。模型541は前方ケーブル542の途中により前部が取付けられ、前方ケーブル542は一端が風洞内の固定部544に固定され、他端はプーリ543を介して基礎へ固定されている。また、模型541の後部には後方ケーブル545の一端が取付けられ、後方ケーブル545の他端はプーリ546を介して基礎に弾性力を付与して固定されている。模型541の風洞側面には2台のTVカメラ548a,548bが装備され、カメラからの信号は電線549で位置計測装置550へ接続されている。模型541には、模型の姿勢制御用の電線やセンサへ接続される電線からなるケーブル547の一端が接続され、ケーブル547の他端は制御用の計算機551へ接続されている。この例では模型541をケーブル542,545で支持して試験を行っているが、模型541を上下位置保持装置で支持し、ピッチ姿勢の変化を可能とした試験も行われている。
【0008】
上記に説明した従来の動的風洞試験においては、図9の例では試験人員が多数必要であり、操縦に熟練が必要となる。また、人の反応速度は遅く、模型、風洞が大規模になり、試験の再現性や試験効率も悪い。また、図10の例では、ケーブルで模型を支持しているので、前後、左右の移動に対応できず、高い迎角の試験も難しくなる等の問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の航空機の動的風試模型による風洞試験では回転運動に伴う位置変位量が大きいと、狭い風洞計測部から模型が逸脱してしまい、その位置変位量が大きい回転運動には模擬範囲が制限されてしまい大規模な運動模擬ができなかった。また、計測部から模型が逸脱すると高価な模型が風洞の構造部へ接触して破損することもあり模型の取り換えが生じてしまい、効率的な風洞試験の障害となってしまう。
【0010】
また、前述のように従来の航空機の模型による動的風試フリーフライトへの移行は、ケーブルやひも等により模型を拘束しておき、フリーフライト移行時にケーブルやひもをゆるめて模型のフリーフライトへの制御を開始しているが、このような方式では、ケーブルやひもをゆるめる際に模型の挙動に大きな外乱が加わってしまう可能性があり、模型制御初期における正確な試験結果が得られない、という課題があった。
【0011】
また、前述のように、従来の動的風洞試験においては、自由飛行をさせる図9の例では試験に多くの人員を必要とし、人員の熟練度も必要となる。また、ケーブルで模型を支持する図10に示すような試験設備では、模型の動きに自由度がなく、前後、左右の動きに対応できず、高迎角の姿勢の保持ができず、試験の適用範囲が制限されてしまう。
【0012】
そこで本発明は、風試模型を3軸で回転可能なジンバル機構を用いて支持する構成とし、模型の位置を拘束することにより模型の逸脱を回避し、回転運動模擬範囲の制限を大幅に緩和することができる動的風洞試験装置を提供することを課題としてなされたものである。
【0013】
また、本発明は、風試模型を支持棒で支持して横方向の変位を拘束すると共に、風試模型の上下動を可能とする構成とし、模型に加わる横方向と前後方向の力はセンサで計測して模型の並進運動を推定できるようにした動的風洞試験装置を提供することを課題としてなされたものである。
【0014】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の(1)〜(4)の手段を提供する。
【0016】
(1)風洞計測部の下方に設置された下方支持装置から立設されていて、風試模型が上下動可能なように当該風試模型の重心を貫通する支持棒と、該支持棒に取付けられ当該支持棒に加わる左右及び前後方向の力を計測する力計測センサと、該力計測センサの計測信号を取込み前記風試模型に作用する左右及び前後方向の力を推定する計測装置とを備えてなることを特徴とする動的風洞試験装置。
【0017】
(2)風洞計測部の上方から懸吊していて、風試模型が上下動可能なように当該風試模型の重心を貫通する支持棒と、該支持棒に取付けられ当該支持棒に加わる左右及び前後方向の力を計測する力計測センサと、該力計測センサの計測信号を取込み前記風試模型に作用する左右及び前後方向の力を推定する計測装置とを備えてなることを特徴とする動的風洞試験装置。
【0018】
(3)前記支持棒には長手方向にレールが設けられ、前記風試模型の前記支持棒が貫通する穴周辺の長手方向には前記レールと摺動可能に係合するガイド溝が形成されていることを特徴とする(1)又は(2)記載の動的風洞試験装置。
【0019】
(4)前記支持棒には長手方向にガイド溝が形成され、前記風試模型の前記支持棒が貫通する穴周辺の長手方向には前記ガイド溝と摺動可能に係合するレールが形成されていることを特徴とする(1)又は(2)記載の動的風洞試験装置。
【0020】
本発明の(1)においては、風試模型は上下に支持棒が貫通しており、横方向の位置が拘束されている。風試模型は、気流により支持棒に沿って上下方向の移動が容易になされ、この際に横方向の変位量が大きくなっても計測部から逸脱することがなく、試験範囲の制限が大幅に緩和される。また、力計測センサは支持棒に加わる横方向、前後方向の力を計測し、これら計測信号を計測装置へ出力しており、計測装置では、これら計測信号により風試模型に作用する横方向、前後方向の力を推定することができる。従って、風試模型の上下運動の模擬に加え、横方向、前後方向の動きも容易に推定することができる。
【0021】
本発明の(2)においては、支持棒が上方から懸吊してその先端が下方へ向かって風試模型を貫通している構成以外は上記(1)の発明と同じであり、上記(1)の発明と同じ作用、効果を奏するものであり、風試模型の上下運動の模擬に加えて、横方向、前後方向の動きも容易に推定できる。
【0022】
本発明の(3)では、支持棒にレール、模型側の貫通穴にはガイド溝を設け、これらレールとガイド溝とを係合して上下に摺動可能とし、また、本発明の(4)では、支持棒にはガイド溝を、貫通穴にはレールを、それぞれ形成させたので、これらガイド溝とレールを係合させて摺動可能な構成とすることにより、上記(1)又は(2)の発明の風試模型の上下運動が容易に実現できるものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。
【0024】
図1は本発明の基本となる第1の参考例であって、動的風洞試験装置における3自由度運動模擬機構の構成図である。図において、50は風試模型であり、従来と同じく航空機の縮小模型である。風試模型50は風洞前部70と風洞後部72との間の計測部71内へ配設されている。風試模型の寸法の一例としては計測部71の空間部が3.3m×3.3m、模型50の長さが1.6m、幅が1.0m、重さが17kg程度の大きさである。
【0025】
1はジンバル機構であり、後述するように、互いに直交する3軸を中心として3自由度の回転が可能な構造であり、風試模型50の重心51に3軸の中心が一致するように取り付け配置されている。2は支持棒で、風試模型50をジンバル機構1を介して支持する棒であり、支持棒2は下方支持装置4により基礎61に支持され、垂直に立設している。3は力計測センサ(天秤)であり、支持棒2の途中に取付けられ、支持棒2に加わる上下方向、前後方向及び左右方向の力をそれぞれ計測する。
【0026】
上記構成の動的風洞試験装置の3自由度運動模擬機構において、風洞前部70からの気流60は計測部71へ向かって流れており風試模型50は、その気流により受ける揚力と共に、図示省略の模型の主翼、尾翼の舵面操作により、それぞれジンバル機構1を中心としてロールR、ピッチP、ヨーYの回転を行い動的風洞試験がなされる。この場合には風試模型50は、支持棒2により下方支持装置4を介して基礎61に固定されているので、移動することなくジンバル機構1を中心として3軸方向にのみ回転することになる。
【0027】
また、支持棒2には力計測センサ3が取付けられており、この力計測センサ3は風試模型50が3軸で回転した時に支持棒2が受ける上下方向、前後方向及び左右方向の力をそれぞれ計測し、図示していない制御装置へ送り、その時の模型が受ける力を推定することができる。なお、支持棒基部を固定支持する下方支持装置4は風洞前部70と風洞後部72とで形成される気流60の流路よりも下方に設け気流の邪魔にならないような配置としている。
【0028】
図2は第1の参考例に係る動的風洞試験装置の3自由度運動模擬機構を用いた全体のシステム構成図である。図において、風試模型50は図1に示したように計測部71に配置され、支持棒2で下方支持装置4を介して基礎61に支持されている。計測部71の前後両側には基礎61から柱を立設した架台40が配設され、架台40の上部にはコネクタ42が設けられた配線・配管用支持台41が取付けられている。コネクタ42には風試模型50への配線・配管からなるアンビリカルケーブル43が接続されている。44,45,46は拘束索であり、万一風試模型50が支持棒2から外れた時の安全用の索で、通常はたるんでいる。47はカメラであり風試模型50の位置を2台のカメラで測定している。
【0029】
また、コネクタ42へはアンビリカルケーブル43へ接続する空気供給管30が接続され、空気供給管30は制御バルブ31、遮断弁32、空気供給管33を通して高圧空気源34へ接続されている。また、コネクタ42には、後述するようにアンビリカルケーブル43へ接続される制御装置21からの配線が接続されている。空気供給管30からの空気は風試模型50後部より噴出され、推力を得るものであり、また、制御装置21からの電気信号は風試模型50内のモータやアクチュエータを制御するものである。
【0030】
上記構成の機構において、飛行制御装置20は風試模型50の各種飛行条件の指令を制御装置21へ送る。制御装置21は飛行制御装置20からの指令に基づいてバルブ制御装置23へ信号を送り、バルブ制御装置23は遮断弁32の開閉、制御バルブ31の弁開度を制御して設定された飛行条件において空気の流量を制御し、また、制御装置21はコネクタ42を介して制御信号を送り、模型内部のモータやアクチュエータを制御し、これら空気と電気信号により風試模型50の主翼、尾翼の可動翼(つまり舵面)を動かし、風試模型50のロールR、ピッチP、ヨーYの各回転を飛行条件に応じて制御する。また、制御装置21は2台のカメラ47が取り込んだ風試模型50の位置信号を位置計測装置22から受け、これを飛行制御装置20へ送る。更に、制御装置21は前述のように、力計測センサ3からの信号を取込み、この信号は支持棒2に加わる上下、前後及び左右方向の力の信号であり、これら信号を飛行制御装置20へ送る。
【0031】
図3は上記の風試模型50に用いるジンバル機構1の一例を示す詳細図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。両図において、11はピッチ軸であり、12はロール軸、13はヨー軸である。14はブラケットであり、下面にヨー軸13が固定され、ヨー軸13は軸受16内でヨー方向に回転自在に支持されている。15は軸支持部であり、ロール軸12を回転自在に保持し、ロール軸12をロール方向Rに回転自在に支持すると共に、ブラケット14内にピッチ軸11を中心にピッチ方向Pへ回転自在に支持されている。支持棒2の先端は軸受16に固定されヨー軸13を介してジンバル機構1全体を支持している。前記ロール軸12に模型50が取り付けられる。
【0032】
上記構成のジンバル機構1を風試模型50の重心51へ組み込んでピッチ軸11とロール軸12の中心に前記重心51を一致させ、支持棒2で風試模型50を支持し、動的風洞試験を行うと、風試模型50は計測部71内へ3自由度運動を可能にして固定、支持するので、風試模型50の位置が拘束され、風試模型50の計測部71からの逸脱が防止され回転運動模擬範囲の制限の大幅な緩和がなされる。
【0033】
以上説明の第1の参考例によれば、風試模型50をジンバル機構1と支持棒2で支持することにより、風試模型50の計測部71からの逸脱が防止されて回転運動模擬範囲の制限が大幅に緩和される。また、力計測センサ3により風試模型50に加わる上下方向、前後方向及び左右方向の力が測定されるので、これを飛行制御部20(図2参照)に取込み、従来の風洞内フリーフライトでは風洞計測部71からの模型の逸脱のため不可能であった大規模運動模擬が可能となる。
【0034】
図4は本発明の第2の参考例に係る動的風洞試験装置の3自由度運動模擬機構を示す構成図であり、第1の参考例では風試模型を下から支持した構成から第2の参考例では風試模型を上方より吊り下げて支持する方式としたものである。
【0035】
即ち、図4において、風試模型50の重心51には、ジンバル機構1が組み込まれており、ジンバル機構1は、支持棒82により支持棒支持部84を介して計測部空間の上方固定部としての架台40に取付けられている。つまり、風試模型50は架台40上部から支持棒82により垂直に懸吊される構成である。その他の構成は前述の第1の参考例と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。この第2の参考例においても、第1の参考例のものと同様の作用効果が得られるものである。
【0036】
なお、上記の第2の参考例においては、図3に示すジンバル機構1を用いる場合には、ジンバル機構1を介して支持棒2から風試模型50が懸吊するため、図3に示す軸受16とヨー軸13とは脱落防止のための係止部が必要となり、例えば、ヨー軸先端に軸径よりも大径となるフランジを設け、軸受16の溝内に、拡大溝部を設けて、ヨー軸が回転自在に軸受と係合するようにすれば良い。
【0037】
また、上記に説明の図3に示すジンバル機構1は、この構造に限定するものではなく、直交する3軸でそれぞれ回転可能とする構造であれば、どのような構造の機構でも良いものである。
【0038】
図5は本発明の第1の実施の形態に係る動的風洞試験装置における上下運動模擬機構の構成図である。図において、風試模型50は従来と同じく航空機の縮小模型であり、風洞前部70と風洞後部72との間の計測部71内へ配設されている。風試模型50の一例としては、計測部71の空洞部が3.3m×3.3mで、模型の長さが1.6m、幅(主翼の長さ)が1.0m、重さが17kg程度の設備である。
【0039】
101は上下に貫通する穴を有するインターフェイス部であり、その上下に貫通する穴を風試模型50の重心51に一致させて装着され、後述するように支持棒を貫通させるものである。102は支持棒であり風試模型50が上下動可能にインターフェイス部101を介して貫通している。支持棒102は基礎61面に下方支持装置4により垂直に立設して固定し、風試模型50の上下動は許すが左右、前後の動きを拘束するものである。なお、インターフェイス部101には重心51を中心としてロールR、ピッチP及びヨーY方向に回転可能なジンバル機構(第1の参考例のジンバル機構1と実質的に同じ機能のもの)を介して風試模型50が取り付けられている。また、支持棒102の基部を固定支持する下方支持装置4は風洞後部70と前部71間の気流60の流路よりも下方に配置し、気流の流れの邪魔にならないようにしている。
【0040】
3は力計測センサであり、支持棒102の途中に取付けられ、支持棒102に加わる前後、左右の力を計測し、それらの信号を計測装置105へ送る。計測装置105では、これら計測値より風試模型50に加わる前後、左右の力を推定して上下動以外の前後、左右の並進運動を推定することができる。なお、風試模型50を支持する機構以外の装置は第1の参考例に示した図2の構成と同様である。
【0041】
図6は第1の実施の形態におけるインターフェイス部を示し、(a)はその縦断面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。図において、支持棒102には長手方向に2本のレール110a,110bが形成されている。また、インターフェイス部101には支持棒102の外径が自由に上下動できるように支持棒102の外径よりもやや大きな径の貫通穴113が設けられている。貫通穴113には支持棒102のレール110a,110bが係合し、摺動して支持棒102が上下動可能なようにレール110a,110bよりもやや大きな形状のガイド溝111a,111bが長手方向に形成されている。
【0042】
上記構成の第1の実施の形態の上下運動模擬機構において、風洞前部70からの気流60は計測部71へ向かって流れており、風試模型50はこの気流を受け気流の状態により揚力が生じ、支持棒102のレール110a,110bに沿って上下動する。風試模型50は支持棒102のレール110a,110bとはガイド溝111a,111bで係合し、ガイド溝111a,111bはレール110a,110bよりも大きな形状の溝であるのでレール110a,110bに沿って容易に上下動でき、風試模型50の上下運動の模擬が容易に実現できる。風試模型50は横方向への動きは支持棒102により拘束されているので計測部71から逸脱することがなく、これにより試験範囲の制限が大幅に緩和される。
【0043】
また、力計測センサ3により支持棒102に加わる横方向、前後方向の力を計測し、それらの信号は計測装置105へ入力されており、計測装置105において、風試模型50の横方向、前後方向の並進運動の推定がなされるので、この第1の実施の形態の構成により風試模型50の上下、左右、前後方向の運動の模擬が容易になされるものである。
【0044】
図7は本発明の第2の実施の形態に係る動的風洞試験装置のインターフェイス部を示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるB−B断面図である。この第2の実施の形態においては、第1の実施の形態における支持棒のレールはインターフェイス部へ、インターフェイス部のガイド溝は支持棒へ、それぞれ設けるようにしたもので、その他の構成は第1の実施の形態のものと同じである。
【0045】
即ち、図7において、支持棒102へはガイド溝121a,121bが長手方向に形成され、インターフェイス部101には支持棒102の外径よりもやや大きい貫通穴123を設ける。貫通穴123には支持棒102のガイド溝121a,121bに係合し、ガイド溝121a,121bの溝形状よりもやや小さな形状のレール120a,120bを形成する。このような構造のインターフェイス部101と支持棒102のガイド溝121a,121bとレール120a,120bとを組み合わせても、風試模型50は支持棒102に沿って容易に上下動可能となり、第1の実施の形態と同じ効果が得られるものである。
【0046】
図8は本発明の第3の実施の形態に係る動的風洞試験装置の構成図である。この第3の実施の形態では、図5に示す第1の実施の形態の支持棒下部を基礎で支持する方式から、支持棒は上方より懸吊し、風試模型を上方から吊るす方式としたものである。その他の構成は図5に示す第1の実施の形態のものと同じである。
【0047】
即ち、図8において、支持棒132は支持棒支持部133から下方へ垂直に吊り下げられており、支持棒支持部133は架台40に支持固定されている。架台40は風洞前部70と風洞後部72の両側において柱を立設して架台を構成し、上方で支持棒支持部133を支持する。支持棒132は風試模型50をインターフェイス部101において貫通しており、風試模型50は第3及び第2の実施の形態と同じく、インターフェイス部101において上下動可能に支持棒132に挿通されている。支持棒132には力計測センサ3が取付けられ、支持棒132に加わる横方向、前後方向の力を測定し、計測装置105へ入力している。
【0048】
上記構成の第3の実施の形態によれば、支持棒132を上方の架台40から懸吊し、先端で風試模型50をインターフェイス部101を介して上下動可能に貫通させて横方向、前後方向の動きを拘束するので、計測部71からの風試模型50の逸脱が防止され、試験範囲の制限が大幅に緩和され、また、力計測センサ3の計測信号により風試模型50の横方向、前後方向の並進運動の推定も可能となり、第1及び第2の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0049】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【0050】
【発明の効果】
本発明の(1)の動的風洞試験装置は、風洞計測部の下方に設置された下方支持装置から立設されていて、風試模型が上下動可能なように当該風試模型の重心を貫通する支持棒と、該支持棒に取付けられ当該支持棒に加わる左右及び前後方向の力を計測する力計測センサと、該力計測センサの計測信号を取込み前記風試模型に作用する左右及び前後方向の力を推定する計測装置とを備えてなることを特徴としている。
【0051】
このような構成により、横方向の変位量が大きくなっても計測部から逸脱することがなく、試験範囲の制限が大幅に緩和される。また、力計測センサは支持棒に加わる横方向、前後方向の力を計測し、これら計測信号を計測装置へ出力しており、計測装置では、これら計測信号により風試模型に作用する横方向、前後方向の力を推定することができる。従って、風試模型の上下運動の模擬に加え、横方向、前後方向の動きも容易に推定することができる。
【0052】
本発明の(2)の動的風洞試験装置においては、支持棒が上方から懸吊してその先端が下方へ向かって風試模型を貫通している構成以外は上記(1)の発明と同じであり、上記(1)の発明と同じ作用、効果を奏するものであり、風試模型の上下運動の模擬に加えて、横方向、前後方向の動きも容易に推定できる。
【0053】
本発明の(3)の動的風洞試験装置では、支持棒にレール、模型側の貫通穴にはガイド溝を設け、これらレールとガイド溝とを係合して上下に摺動可能とし、また、本発明の(4)の動的風洞試験装置では、支持棒にはガイド溝を、貫通穴にはレールを、それぞれ形成させたので、これらガイド溝とレールを係合させて摺動可能な構成とすることにより、上記(1)又は(2)の発明の風試模型の上下運動が容易に実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の参考例に係る動的風洞試験装置であって、模擬機構の構成図である。
【図2】 本発明の第1の参考例に係る模擬機構を用いた風洞試験の全体のシステム構成図である。
【図3】 本発明の第1の参考例に係る模擬機構に適用されるジンバル機構を示し、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図4】 本発明の第2の参考例に係る動的風洞試験装置の構成図である。
【図5】 本発明の第1の実施の形態に係る動的風洞試験装置の構成図である。
【図6】 本発明の第1の実施の形態に係る動的風洞試験装置のインターフェイス部を示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。
【図7】 本発明の第2の実施の形態に係る動的風洞試験装置における動的風試模型上下運動模擬機構のインターフェイス部を示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるB−B断面図である。
【図8】 本発明の第3の実施の形態に係る動的風洞試験装置であって、動的風試模型上下運動模擬機構の構成図である。
【図9】 従来の風洞試験設備の一例を示す斜視図である。
【図10】 従来の風洞試験設備の他の例を示す斜視図である。
【図11】 航空機の動的風試模型の6自由度運動模擬の一般的な説明図である。
【符号の説明】
1 ジンバル機構
2,82,102,132 支持棒
3 力計測センサ
4 下方支持装置
11 ピッチ軸
12 ロール軸
13 ヨー軸
14 ブラケット
15 軸支持部
16 軸受
20 飛行制御装置
21 制御装置
22 位置計測装置
23 バルブ制御装置
30,33 空気供給管
31 制御バルブ
32 遮断弁
34 高圧空気源
40 架台
41 配線・配管用支持台
42 コネクタ
43 アンビリカルケーブル
44,45,46 拘束索
47 カメラ
50 風試模型
51 重心
60 気流
61 基礎
70,520 風洞前部
71 計測部
72,521 風洞後部
84 支持棒支持部
101 インターフェイス部
105 計測装置
110a,110b,120a,120b レール
111a,111b,121a,121b ガイド溝
113,123 貫通穴
133 支持棒支持部
523 ケーブル
524 安全ケーブル
525 コンピュータ
530 安全ケーブルのオペレータ
531 風洞オペレータ
532 ピッチ操作オペレータ
533 推力操作オペレータ
534 ロール操作オペレータ
540 風洞
542 前方ケーブル
543,546 プーリ
544 風洞内の固定部
545 後方ケーブル
547 ケーブル
548a,548b TVカメラ
549 電線
550 位置計測装置
551 計算機
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a dynamic wind tunnel test. Regarding equipment The wind test model can be simulated on a large scale without deviating from the wind tunnel measurement section even when the positional displacement due to rotational motion is large. age, A highly accurate position can be maintained and the number of test personnel can be reduced.
[0002]
[Prior art]
The conventional dynamic wind test model is a dynamic wind test model in which an aircraft model is placed in the space inside the wind tunnel measurement section with cables, etc., and floats in the space by the air current generated from the wind tunnel, creating a free flight state in the wind tunnel. Of 6 degrees of freedom exercise. FIG. Is an explanatory view showing the state of free flight of the dynamic wind test model, and the wind test model 50 is floating in the space of the measuring section in the wind tunnel by the air flow 60, and the pitch P and yaw Y around the center of gravity 51 of the airframe. A dynamic simulation test of an aircraft is performed by simulating a motion of six degrees of freedom in a roll R, a front-rear direction F, a left-right direction L, and a vertical direction U.
[0003]
The above six-degree-of-freedom motion simulation can be used for various aerodynamic performance tests of the aircraft body, but if the positional displacement accompanying the rotational motion is large, the model will deviate from the space in the narrow wind tunnel measurement section, There is a limit to the rotational motion simulation range. That is, the space of the measurement part of the wind tunnel is a space of 3.3 m × 3.3 m as an example, and the model flying in the space is about 1 m to 1.6 m in length and about 1 m in width and heavy. The length is about 17 kg, and the range of movement is naturally limited. It cannot handle a large amount of displacement, and damage occurs due to contact of the model with the wind tunnel structure.
[0004]
The above six-degree-of-freedom motion simulation can be used for various aerodynamic performance tests of the aircraft body, but it is necessary to control the behavior of the model in some way until the model control initial conditions (wind speed, thrust, etc.) are set. Yes, if the model behavior is restricted by attaching a cable, string, etc. to the model, it is necessary to loosen the cable, string, etc. at the time of transition to free flight. In this case, there is a high possibility that a large disturbance will enter. In addition, when actively controlling the flight, a complicated control system dedicated to takeoff must be considered separately, which is not possible with a simple method.
[0005]
In the dynamic wind tunnel test of aircraft models, various aerodynamic tests are conducted by placing a model in the wind tunnel and flowing an air flow. FIG. Is a perspective view of a dynamic wind tunnel test facility in the United States, and the wind test model 522 of the aircraft is free-flighted by receiving lift from the airflow 60 in the measurement section between the wind tunnel front part 520 and the wind tunnel rear part 521. is doing. One end of a cable 523 that transmits a control wire or a signal line from a sensor is connected to the model 522, and the other end of the cable 523 is connected to a computer 525. In addition, a safety cable 524 is connected to the model 522 so that it does not jump out of the wind tunnel even if the behavior of the model 522 becomes unstable.
[0006]
In the above-described wind tunnel test, many operators such as a safety cable operator 530, a wind tunnel operator 531, a pitch operation operator 532, a thrust operation operator 533, and a roll operation operator 534 are conducting tests.
[0007]
FIG. Is a perspective view of a conventional dynamic wind tunnel test facility, which is an example mainly conducted in Japan. In the figure, an aircraft wind test model 541 is held in a space portion by a cable in a wind tunnel 540 so as to receive an airflow 60. The front part of the model 541 is attached in the middle of the front cable 542, one end of the front cable 542 is fixed to a fixing part 544 in the wind tunnel, and the other end is fixed to the foundation via a pulley 543. Further, one end of the rear cable 545 is attached to the rear part of the model 541, and the other end of the rear cable 545 is fixed by applying an elastic force to the foundation via a pulley 546. Two TV cameras 548 a and 548 b are installed on the side of the wind tunnel of the model 541, and signals from the cameras are connected to the position measuring device 550 by electric wires 549. One end of a cable 547 made of an electric wire for controlling the attitude of the model or an electric wire connected to a sensor is connected to the model 541, and the other end of the cable 547 is connected to a computer 551 for control. In this example, the model 541 is supported by the cables 542 and 545 and the test is performed. However, a test is also performed in which the model 541 is supported by the vertical position holding device and the pitch posture can be changed.
[0008]
In the conventional dynamic wind tunnel test described above, FIG. In this example, a large number of test personnel are required, and skill is required for operation. In addition, human reaction speed is slow, models and wind tunnels become large-scale, and test reproducibility and test efficiency are poor. Also, FIG. In this example, since the model is supported by the cable, there is a problem that it is not possible to cope with forward / backward and left / right movement, and it becomes difficult to perform a high angle of attack test.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the wind tunnel test using the conventional dynamic wind test model of aircraft, if the amount of positional displacement due to rotational motion is large, the model will deviate from the narrow wind tunnel measurement section, and rotational motion with a large amount of positional displacement The simulation range was limited and large-scale exercise simulation was not possible. In addition, if the model deviates from the measuring unit, the expensive model may come into contact with the wind tunnel structure and be damaged, resulting in replacement of the model, which hinders efficient wind tunnel testing.
[0010]
In addition, as described above, the transition to a dynamic wind test free flight with a conventional aircraft model is constrained by a cable or a string, and the cable or string is loosened during the free flight transition to a free flight of the model. In such a method, there is a possibility that a large disturbance will be added to the behavior of the model when loosening the cable and string, and accurate test results in the early stage of model control cannot be obtained. There was a problem.
[0011]
In addition, as described above, in the conventional dynamic wind tunnel test, free flight is allowed. FIG. In this example, many people are required for the test, and the skill level of the personnel is also required. Also support the model with a cable FIG. In such a test facility, the model does not have freedom of movement, cannot move back and forth, and from side to side, cannot maintain a high angle of attack, and limits the application range of the test.
[0012]
Therefore, in the present invention, the wind test model is supported by using a gimbal mechanism that can rotate on three axes, and the model position is restrained to avoid the deviation of the model and greatly reduce the limitation of the rotational motion simulation range. An object of the present invention is to provide a dynamic wind tunnel testing apparatus that can perform the above-described problem.
[0013]
In addition, the present invention is configured to support the wind test model with a support rod to restrain the displacement in the lateral direction and to allow the wind test model to move up and down, and the lateral and longitudinal forces applied to the model are sensors. An object of the present invention is to provide a dynamic wind tunnel testing apparatus that can measure the model and estimate the translational motion of the model.
[0014]
Other objects and novel features of the present invention will be clarified in embodiments described later.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following (1) to (1) to (4) Provide the means.
[0016]
(1) A support rod that is erected from a lower support device installed below the wind tunnel measuring unit and that passes through the center of gravity of the wind test model so that the wind test model can move up and down, and is attached to the support rod A force measuring sensor for measuring the lateral and longitudinal force applied to the support rod, and a measuring device for taking in the measurement signal of the force measuring sensor and estimating the lateral and longitudinal force acting on the wind test model. A dynamic wind tunnel testing apparatus characterized by comprising:
[0017]
(2) Suspended from above the wind tunnel measuring unit, and a support rod that penetrates the center of gravity of the wind test model so that the wind test model can move up and down, and left and right attached to the support rod and applied to the support rod And a force measuring sensor for measuring the force in the front-rear direction, and a measuring device that takes in the measurement signal of the force measuring sensor and estimates the force in the left-right and front-rear directions acting on the wind test model. Dynamic wind tunnel testing device.
[0018]
(3) The support rod is provided with a rail in the longitudinal direction, and a guide groove that is slidably engaged with the rail is formed in the longitudinal direction around the hole through which the support rod of the wind test model passes. The dynamic wind tunnel testing apparatus according to (1) or (2), characterized in that:
[0019]
(4) A guide groove is formed in the support rod in the longitudinal direction, and a rail that slidably engages with the guide groove is formed in the longitudinal direction around the hole through which the support rod of the wind test model passes. The dynamic wind tunnel testing apparatus according to (1) or (2), wherein
[0020]
In (1) of the present invention, the wind test model has upper and lower support rods penetrating in the vertical direction, and the lateral position is constrained. The wind test model is easily moved in the vertical direction along the support rod by the air current, and at this time, even if the amount of displacement in the lateral direction increases, it does not deviate from the measurement section, and the test range is greatly limited. Alleviated. In addition, the force measurement sensor measures the lateral and longitudinal force applied to the support bar and outputs these measurement signals to the measurement device. In the measurement device, the lateral direction acting on the wind test model by these measurement signals, The force in the front-rear direction can be estimated. Therefore, in addition to simulating the vertical movement of the wind test model, it is possible to easily estimate the movement in the lateral direction and the longitudinal direction.
[0021]
(2) of the present invention is the same as the invention of (1) above except that the support rod is suspended from above and the tip penetrates the wind test model downward. In addition to the simulation of the vertical movement of the wind test model, the movement in the lateral direction and the front-rear direction can be easily estimated.
[0022]
In (3) of the present invention, the support rod is provided with a rail, the model side through hole is provided with a guide groove, and the rail and the guide groove are engaged with each other so as to be vertically slidable. ), A guide groove is formed in the support rod, and a rail is formed in the through hole. Therefore, the guide groove and the rail are engaged and slidable to form the above (1) or ( The vertical movement of the wind test model of the invention of 2) can be easily realized.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a configuration diagram of a three-degree-of-freedom motion simulation mechanism in a dynamic wind tunnel test apparatus as a first reference example that is the basis of the present invention. In the figure, reference numeral 50 denotes a wind test model, which is a reduced model of an aircraft as in the prior art. The wind test model 50 is disposed in the measurement unit 71 between the wind tunnel front part 70 and the wind tunnel rear part 72. As an example of the dimensions of the wind test model, the space part of the measuring unit 71 is 3.3 m × 3.3 m, the model 50 is 1.6 m long, 1.0 m wide, and weighs about 17 kg. .
[0025]
Reference numeral 1 denotes a gimbal mechanism which, as will be described later, has a structure capable of rotating with three degrees of freedom around three axes orthogonal to each other, and is attached so that the center of the three axes coincides with the center of gravity 51 of the wind test model 50. Has been placed. Reference numeral 2 denotes a support rod that supports the wind test model 50 via the gimbal mechanism 1, and the support rod 2 is supported by the base 61 by the lower support device 4 and stands vertically. Reference numeral 3 denotes a force measurement sensor (balance), which is attached in the middle of the support bar 2 and measures forces in the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction applied to the support bar 2, respectively.
[0026]
In the three-degree-of-freedom motion simulation mechanism of the dynamic wind tunnel test apparatus having the above-described configuration, the airflow 60 from the windtunnel front part 70 flows toward the measurement unit 71, and the wind test model 50 is not shown in the drawing together with the lift force received by the airflow. A dynamic wind tunnel test is performed by rotating the roll R, the pitch P, and the yaw Y around the gimbal mechanism 1 by operating the control surface of the main wing and tail of the model. In this case, since the wind test model 50 is fixed to the foundation 61 by the support rod 2 via the lower support device 4, the wind test model 50 rotates only in the three axial directions around the gimbal mechanism 1 without moving. .
[0027]
Further, a force measuring sensor 3 is attached to the support bar 2, and this force measuring sensor 3 applies the forces in the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction that the support bar 2 receives when the wind test model 50 rotates about three axes. Each can be measured and sent to a control device (not shown) to estimate the force received by the model at that time. The lower support device 4 that fixes and supports the support rod base is provided below the flow path of the air flow 60 formed by the wind tunnel front portion 70 and the wind tunnel rear portion 72 so as not to obstruct the air flow.
[0028]
FIG. 2 is an overall system configuration diagram using a three-degree-of-freedom motion simulation mechanism of the dynamic wind tunnel testing apparatus according to the first reference example. In the figure, the wind test model 50 is arranged in the measuring unit 71 as shown in FIG. 1 and supported by the base 61 via the lower support device 4 by the support rod 2. On the front and rear sides of the measuring unit 71, a gantry 40 is provided with a column erected from the foundation 61. On the gantry 40, a wiring / piping support base 41 provided with a connector 42 is attached. An umbilical cable 43 comprising wiring and piping to the wind test model 50 is connected to the connector 42. Reference numerals 44, 45, and 46 denote restraint cables, which are safety cables when the wind test model 50 is detached from the support rod 2, and are usually slack. A camera 47 measures the position of the wind test model 50 with two cameras.
[0029]
An air supply pipe 30 connected to the umbilical cable 43 is connected to the connector 42, and the air supply pipe 30 is connected to the high-pressure air source 34 through the control valve 31, the shut-off valve 32, and the air supply pipe 33. The connector 42 is connected to wiring from the control device 21 connected to the umbilical cable 43 as will be described later. Air from the air supply pipe 30 is ejected from the rear part of the wind test model 50 to obtain thrust, and an electric signal from the control device 21 controls a motor and an actuator in the wind test model 50.
[0030]
In the mechanism configured as described above, the flight control device 20 sends commands for various flight conditions of the wind test model 50 to the control device 21. The control device 21 sends a signal to the valve control device 23 based on a command from the flight control device 20, and the valve control device 23 controls the opening / closing of the shutoff valve 32 and the valve opening degree of the control valve 31 to set the flight conditions. The control device 21 sends a control signal through the connector 42 to control the motor and actuator inside the model, and the air and electric signals move the main wing and tail wing of the wind test model 50. The wing (that is, the control surface) is moved, and each rotation of the roll R, pitch P, and yaw Y of the wind test model 50 is controlled according to the flight conditions. In addition, the control device 21 receives the position signal of the wind test model 50 taken in by the two cameras 47 from the position measurement device 22 and sends it to the flight control device 20. Further, as described above, the control device 21 takes in a signal from the force measuring sensor 3, and this signal is a signal of force applied to the support rod 2 in the vertical, front-rear and left-right directions, and these signals are sent to the flight control device 20. send.
[0031]
FIG. 3 is a detailed view showing an example of the gimbal mechanism 1 used for the wind test model 50, wherein (a) is a side view and (b) is a front view. In both figures, 11 is a pitch axis, 12 is a roll axis, and 13 is a yaw axis. Reference numeral 14 denotes a bracket. A yaw shaft 13 is fixed to the lower surface, and the yaw shaft 13 is supported in a bearing 16 so as to be rotatable in the yaw direction. Reference numeral 15 denotes a shaft support portion, which rotatably holds the roll shaft 12, supports the roll shaft 12 so as to be rotatable in the roll direction R, and is rotatable in the pitch direction P around the pitch shaft 11 in the bracket 14. It is supported. The tip of the support bar 2 is fixed to the bearing 16 and supports the entire gimbal mechanism 1 via the yaw shaft 13. A model 50 is attached to the roll shaft 12.
[0032]
The gimbal mechanism 1 having the above configuration is incorporated into the center of gravity 51 of the wind test model 50, the center of gravity 51 is made to coincide with the center of the pitch axis 11 and the roll shaft 12, the wind test model 50 is supported by the support rod 2, and the dynamic wind tunnel test is performed. Since the wind test model 50 is fixed and supported in the measuring unit 71 by allowing movement in three degrees of freedom, the position of the wind test model 50 is restricted, and the deviation of the wind test model 50 from the measuring unit 71 is prevented. It is prevented and the restriction of the rotational motion simulation range is greatly relaxed.
[0033]
According to the first reference example described above, the wind test model 50 is supported by the gimbal mechanism 1 and the support rod 2, thereby preventing the wind test model 50 from departing from the measurement unit 71 and reducing the rotational motion simulation range. The restrictions are greatly relaxed. In addition, since force in the wind test model 50 is measured by the force measurement sensor 3 in the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction, these are taken into the flight control unit 20 (see FIG. 2). Large-scale motion simulation that was impossible due to the deviation of the model from the wind tunnel measuring unit 71 becomes possible.
[0034]
FIG. 4 is a block diagram showing a three-degree-of-freedom motion simulation mechanism of a dynamic wind tunnel testing apparatus according to a second reference example of the present invention. In the first reference example, a second configuration is supported from a configuration in which a wind test model is supported from below. In the reference example, the wind test model is supported by being suspended from above.
[0035]
That is, in FIG. 4, the gimbal mechanism 1 is incorporated in the center of gravity 51 of the wind test model 50, and the gimbal mechanism 1 is supported by the support rod 82 as the upper fixed portion of the measurement unit space via the support rod support portion 84. It is attached to the gantry 40. That is, the wind test model 50 is configured to be suspended vertically from the upper portion of the gantry 40 by the support rod 82. Other configurations are the same as those of the first reference example described above, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the second reference example, the same function and effect as those of the first reference example can be obtained.
[0036]
In the second reference example, when the gimbal mechanism 1 shown in FIG. 3 is used, the wind test model 50 is suspended from the support rod 2 via the gimbal mechanism 1, so that the bearing shown in FIG. 16 and the yaw shaft 13 require a locking portion for preventing dropping, for example, a flange having a diameter larger than the shaft diameter is provided at the tip of the yaw shaft, and an enlarged groove portion is provided in the groove of the bearing 16, The yaw shaft may be rotatably engaged with the bearing.
[0037]
Further, the gimbal mechanism 1 shown in FIG. 3 described above is not limited to this structure, and any structure may be used as long as the structure can be rotated around three orthogonal axes. .
[0038]
FIG. 5 is a configuration diagram of the vertical motion simulation mechanism in the dynamic wind tunnel testing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a wind test model 50 is a reduced model of an aircraft as in the conventional case, and is arranged in a measurement unit 71 between a wind tunnel front part 70 and a wind tunnel rear part 72. As an example of the wind test model 50, the cavity of the measuring unit 71 is 3.3 m × 3.3 m, the model length is 1.6 m, the width (the length of the main wing) is 1.0 m, and the weight is 17 kg. It is a facility of degree.
[0039]
Reference numeral 101 denotes an interface part having a hole penetrating vertically, and the hole penetrating vertically is mounted so as to coincide with the center of gravity 51 of the wind test model 50 and penetrates a support rod as will be described later. Reference numeral 102 denotes a support rod through which the wind test model 50 passes through the interface unit 101 so as to be movable up and down. The support rod 102 is vertically fixed to the surface of the foundation 61 by the lower support device 4 and allows the wind test model 50 to move up and down but restrains the left and right and front and rear movements. Note that the interface unit 101 winds through a gimbal mechanism (substantially the same function as the gimbal mechanism 1 of the first reference example) that can rotate about the center of gravity 51 in the roll R, pitch P, and yaw Y directions. A trial model 50 is attached. Further, the lower support device 4 that fixes and supports the base portion of the support rod 102 is disposed below the flow path of the air flow 60 between the wind tunnel rear portion 70 and the front portion 71 so as not to obstruct the flow of the air flow.
[0040]
Reference numeral 3 denotes a force measurement sensor, which is attached in the middle of the support bar 102, measures the left and right forces before and after being applied to the support bar 102, and sends these signals to the measurement device 105. The measurement device 105 can estimate the longitudinal and lateral translational motions other than the vertical motion by estimating the longitudinal and lateral forces applied to the wind test model 50 from these measured values. The apparatus other than the mechanism for supporting the wind test model 50 is the same as the configuration of FIG. 2 shown in the first reference example.
[0041]
6A and 6B show the interface portion in the first embodiment, wherein FIG. 6A is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 6B is an AA sectional view of FIG. In the figure, the support rod 102 is formed with two rails 110a and 110b in the longitudinal direction. Further, the interface portion 101 is provided with a through hole 113 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the support rod 102 so that the outer diameter of the support rod 102 can freely move up and down. Rails 110a and 110b of the support rod 102 are engaged with the through hole 113, and guide grooves 111a and 111b having a slightly larger shape than the rails 110a and 110b are formed in the longitudinal direction so that the support rod 102 can move up and down by sliding. Is formed.
[0042]
In the vertical motion simulation mechanism of the first embodiment having the above-described configuration, the airflow 60 from the wind tunnel front part 70 flows toward the measuring unit 71, and the wind test model 50 receives this airflow and has a lift depending on the state of the airflow. It occurs and moves up and down along the rails 110a and 110b of the support rod 102. The wind test model 50 is engaged with the rails 110a and 110b of the support rod 102 through guide grooves 111a and 111b, and the guide grooves 111a and 111b are grooves having a larger shape than the rails 110a and 110b. Thus, the vertical motion of the wind test model 50 can be easily simulated. Since the wind test model 50 is restrained in the lateral direction by the support rod 102, it does not deviate from the measuring unit 71, thereby greatly reducing the limitation of the test range.
[0043]
Further, the force in the lateral direction and the longitudinal direction applied to the support rod 102 are measured by the force measuring sensor 3, and these signals are input to the measuring device 105. Since the translational motion in the direction is estimated, the configuration of the first embodiment makes it easy to simulate the motion of the wind test model 50 in the vertical, horizontal, and longitudinal directions.
[0044]
FIG. 7 shows an interface part of a dynamic wind tunnel testing apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a sectional view taken along line BB in (a). In the second embodiment, the rail of the support bar in the first embodiment is provided on the interface part, and the guide groove of the interface part is provided on the support bar. It is the same as that of the embodiment.
[0045]
That is, in FIG. 7, guide grooves 121 a and 121 b are formed in the support rod 102 in the longitudinal direction, and the interface portion 101 is provided with a through hole 123 that is slightly larger than the outer diameter of the support rod 102. The through holes 123 engage with the guide grooves 121a and 121b of the support rod 102 to form rails 120a and 120b having a shape slightly smaller than the groove shape of the guide grooves 121a and 121b. Even when the interface portion 101 having such a structure, the guide grooves 121a and 121b of the support rod 102, and the rails 120a and 120b are combined, the wind test model 50 can be easily moved up and down along the support rod 102. The same effect as the embodiment can be obtained.
[0046]
FIG. 8 is a configuration diagram of a dynamic wind tunnel testing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the support rod is suspended from above, and the wind test model is suspended from above, from the method of supporting the lower portion of the support rod of the first embodiment shown in FIG. Is. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
[0047]
That is, in FIG. 8, the support bar 132 is suspended vertically from the support bar support part 133, and the support bar support part 133 is supported and fixed to the gantry 40. The gantry 40 constitutes a gantry by standing pillars on both sides of the wind tunnel front part 70 and the wind tunnel rear part 72, and supports the support rod support part 133 on the upper side. The support bar 132 penetrates the wind test model 50 in the interface unit 101, and the wind test model 50 is inserted into the support bar 132 so as to be movable up and down in the interface unit 101 as in the third and second embodiments. Yes. A force measuring sensor 3 is attached to the support bar 132, and the lateral and front / rear direction forces applied to the support bar 132 are measured and input to the measuring device 105.
[0048]
According to the third embodiment having the above-described configuration, the support rod 132 is suspended from the upper mount 40, and the wind test model 50 is penetrated through the interface portion 101 at the tip so as to be movable up and down. Since the movement of the direction is constrained, the deviation of the wind test model 50 from the measurement unit 71 is prevented, the limitation of the test range is greatly relaxed, and the wind test model 50 is laterally measured by the measurement signal of the force measurement sensor 3. The translational motion in the front-rear direction can also be estimated, and the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.
[0049]
Although the embodiments of the present invention have been described above, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. .
[0050]
【The invention's effect】
The dynamic wind tunnel test apparatus of (1) of the present invention is erected from a lower support device installed below the wind tunnel measuring section, and the center of gravity of the wind test model is adjusted so that the wind test model can move up and down. A support rod that penetrates, a force measurement sensor that is attached to the support rod and measures force in the left and right and front and rear directions applied to the support rod, and a right and left and front and rear that act on the wind test model by taking measurement signals of the force measurement sensor And a measuring device for estimating the directional force.
[0051]
With such a configuration, even if the amount of displacement in the lateral direction increases, the measurement range does not deviate from the measurement unit, and the limitation of the test range is greatly relaxed. In addition, the force measurement sensor measures the lateral and longitudinal force applied to the support bar and outputs these measurement signals to the measurement device. In the measurement device, the lateral direction acting on the wind test model by these measurement signals, The force in the front-rear direction can be estimated. Therefore, in addition to simulating the vertical movement of the wind test model, it is possible to easily estimate the movement in the lateral direction and the longitudinal direction.
[0052]
The dynamic wind tunnel test apparatus of (2) of the present invention is the same as the invention of (1) above except that the support rod is suspended from above and the tip penetrates the wind test model downward. In addition to the same action and effect as the invention of (1) above, in addition to simulating the vertical movement of the wind test model, the movement in the lateral direction and the front-rear direction can be easily estimated.
[0053]
In the dynamic wind tunnel testing apparatus according to (3) of the present invention, a rail is provided on the support rod, a guide groove is provided on the through hole on the model side, and the rail and the guide groove are engaged to be slidable up and down. In the dynamic wind tunnel testing apparatus of (4) of the present invention, since the guide groove is formed on the support rod and the rail is formed on the through hole, the guide groove and the rail can be engaged and slidable. By adopting the configuration, the vertical movement of the wind test model of the invention of the above (1) or (2) can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a simulation mechanism, which is a dynamic wind tunnel testing apparatus according to a first reference example of the present invention.
FIG. 2 is an overall system configuration diagram of a wind tunnel test using a simulation mechanism according to a first reference example of the present invention.
3A and 3B show a gimbal mechanism applied to a simulation mechanism according to a first reference example of the present invention, where FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a front view.
FIG. 4 is a configuration diagram of a dynamic wind tunnel testing apparatus according to a second reference example of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of the dynamic wind tunnel testing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
6A and 6B show an interface part of the dynamic wind tunnel testing apparatus according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line AA in FIG.
FIGS. 7A and 7B show an interface part of a dynamic wind test model vertical motion simulation mechanism in a dynamic wind tunnel testing apparatus according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 7A is a longitudinal sectional view, and FIG. It is a BB sectional view in).
FIG. 8 is a configuration diagram of a dynamic wind test model vertical motion simulation mechanism, which is a dynamic wind tunnel testing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional wind tunnel test facility.
FIG. 10 is a perspective view showing another example of a conventional wind tunnel test facility.
FIG. 11 is a general explanatory diagram of a 6-DOF motion simulation of an aircraft dynamic wind test model.
[Explanation of symbols]
1 Gimbal mechanism
2,82,102,132 Support rod
3 Force measurement sensor
4 Lower support device
11 Pitch axis
12 Roll axis
13 Yaw axis
14 Bracket
15 shaft support
16 Bearing
20 Flight controller
21 Control device
22 Position measuring device
23 Valve control device
30, 33 Air supply pipe
31 Control valve
32 Shut-off valve
34 High-pressure air source
40 frame
41 Support for wiring and piping
42 Connector
43 Umbilical cable
44, 45, 46 Restraint cable
47 Camera
50 wind test model
51 Center of gravity
60 Airflow
61 Basics
70,520 Wind tunnel front
71 Measuring unit
72,521 Wind tunnel rear
84 Support rod support
101 Interface section
105 Measuring device
110a, 110b, 120a, 120b rail
111a, 111b, 121a, 121b Guide groove
113,123 Through hole
133 Support rod support part
523 cable
524 safety cable
525 computer
530 Safety cable operator
531 Wind Tunnel Operator
532 pitch operator
533 thrust operator
534 Roll operation operator
540 wind tunnel
542 Front cable
543,546 pulley
544 Fixed part in wind tunnel
545 Rear cable
547 cable
548a, 548b TV camera
549 electric wire
550 Position measuring device
551 computer

Claims (4)

風洞計測部の下方に設置された下方支持装置から立設されていて、風洞模型が上下動可能なように当該風洞模型の重心を貫通する支持棒と、該支持棒に取付けられ当該支持棒に加わる左右及び前後方向の力を計測する力計測センサと、該力計測センサの計測信号を取込み前記風試模型に作用する左右及び前後方向の力を推定する計測装置とを備えてなることを特徴とする動的風洞試験装置。  A support rod that is erected from a lower support device installed below the wind tunnel measurement unit and that passes through the center of gravity of the wind tunnel model so that the wind tunnel model can move up and down, and is attached to the support rod and attached to the support rod A force measurement sensor that measures the applied force in the left and right and front and rear directions, and a measurement device that takes in a measurement signal of the force measurement sensor and estimates the left and right and front and rear force acting on the wind test model. Dynamic wind tunnel testing equipment. 風洞計測部の上方から懸吊していて、風試模型が上下動可能なように当該風試模型の重心を貫通する支持棒と、該支持棒に取付けられ当該支持棒に加わる左右及び前後方向の力を計測する力計測センサと、該力計測センサの計測信号を取込み前記風試模型に作用する左右及び前後方向の力を推定する計測装置とを備えてなることを特徴とする動的風洞試験装置。  A support rod that is suspended from above the wind tunnel measurement unit and penetrates the center of gravity of the wind test model so that the wind test model can move up and down, and the left and right and front and rear directions attached to the support rod and applied to the support rod A dynamic wind tunnel comprising: a force measurement sensor for measuring the force of the power; and a measuring device for taking in a measurement signal of the force measurement sensor and estimating a left-right and front-rear force acting on the wind test model Test equipment. 前記支持棒には長手方向にレールが設けられ、前記風試模型の前記支持棒が貫通する穴周辺の長手方向には前記レールと摺動可能に係合するガイド溝が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の動的風洞試験装置。  The support rod is provided with a rail in the longitudinal direction, and a guide groove that is slidably engaged with the rail is formed in the longitudinal direction around the hole through which the support rod of the wind test model passes. The dynamic wind tunnel testing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記支持棒には長手方向にガイド溝が形成され、前記風試模型の前記支持棒が貫通する穴周辺の長手方向には前記ガイド溝と摺動可能に係合するレールが設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の動的風洞試験装置。  A guide groove is formed in the support rod in the longitudinal direction, and a rail that slidably engages with the guide groove is provided in the longitudinal direction around the hole through which the support rod of the wind test model passes. The dynamic wind tunnel testing apparatus according to claim 1 or 2.
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