JP4451993B2

JP4451993B2 - 風洞設備

Info

Publication number: JP4451993B2
Application number: JP2001058348A
Authority: JP
Inventors: 啓三徳永; 満津夫石黒; 裕美子山口; 喜一福本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002257674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風洞に関し、遷音速、超音速での試験において、模型の支持を容易に行うことができるような構造としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の風洞の一般的な構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視図である。これらの図において、５０は模型支持部、５１は遷音速カート、５２は気流８０の流入部、５３は気流の流出部であり、流入部５２は、図示を省略しているが、上下の壁を油圧シリンダ等で上下動して変形させ、壁の曲面を変化させ、気流８０の流出通路をそれぞれの音速での試験に応じて変化させるノズル構造となっている。模型支持部５０の底面には支持台５４が取付けられ、支持台５４には車輪５５が設けられ、床７０上のレールに沿って模型支持部５０を風洞軸方向に移動できるようになっている。超音速域での試験を行う際には、遷音速カート５１を、風洞軸方向と直交する方向のレール（図示省略）に沿って横に退避させ、模型支持部５０を風洞軸方向へ移動させて模型支持部５０と流入部５２の出口とを直接接続し、超音速域での試験を行う。
【０００３】
６０は板状のストラットであり、その断面形状は気流を乱さないように、（ｂ）に示すような形状としている。ストラット６０の途中にはスティングポッド６１が設けられ、スティングポッド６１にはスティング６２の一端が取付けられ、スティング６２の他端には航空機、等の模型１００が図示していない天秤を介して取付けられる。スティングポッド６１は、支点６４周りに垂直面内で回転できるようにストラット６０に取り付けられ、ストラット駆動装置６３により上下するストラット６０の動きと連動して、支点６４周りに回転するようにしてあり、航空機、等の模型１００の姿勢角が変更される。
【０００４】
上記のような構成の風洞において、遷音速域で模型１００の試験（空気力測定）を行う際には、流入部５２のノズル形状を、図示省略のシリンダを作動させて設定の上、気流８０を流して遷音速カート５１と模型支持部５０が連接された図示の状態で試験が実施される。一方、超音速域での試験では、遷音速カート５１を取外して横へ移動して退避させ、模型支持部５０を流入部５２に接続して、模型１００を流入部５２内に配置した状態で試験を行う（流入部５２のノズル形状は超音速気流にあわせて変更）。
【０００５】
上記のように、航空機、等の模型１００を用いた空気力計測では、模型支持装置は１台であるが、上記模型１００周りの気流分布計測や、上記模型１００の近傍での搭載物模型の空気力計測では、上記模型１００の支持装置の他に、ヨーメータや搭載物模型用の支持装置が必要である。後者支持装置の設置にあたり、図７に示す支持装置の改修等が必要であり、設計の自由度が小さかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、遷音速域、超音速域のいずれの場合においても図７に示す支持装置の改修、取外しや模型支持部５０内への支持装置の新設等を不要とし、航空機、等の模型周りの気流分布計測や航空機、等の模型近傍での搭載物模型の空気力計測ができる風洞を提供することを課題としてなされたものである。
【０００７】
【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手段を提供する。
【０００８】
（１）気体流入部からの気流を遷音速カート、模型支持部へ順次導き、気体流出部より流出させ、模型支持装置で支持した模型を前記気流に対向させて風洞試験を行う風洞設備において、前記遷音速カートと前記模型支持部との間に設けられ、前記遷音速カートに導かれた前記気流を前記模型支持部に導く第２模型支持部に前記模型支持装置を設け、前記模型支持装置は、模型を前記第２模型支持部よりも風洞の気流方向（風洞軸方向）の上流側に配置することを特徴とする風洞設備。
【０００９】
（２）前記遷音速カートは床に配設された前記風洞軸方向と直交するレール上に搭載され横方向へ移動して退避し、前記模型支持部は床に配設された前記風洞軸方向のレールに搭載され前記第２模型支持部と共に前記風洞軸方向へ移動可能とし、超音速域の試験時には前記第２模型支持部と前記気体流入部とを連接可能とすることを特徴とする（１）記載の風洞設備。
【００１０】
（３）前記模型支持装置は前記第２模型支持部内の上部から懸吊する上部支持装置と前記第２模型支持部内下部に設けられた下部支持装置からなり、２個の模型等を支持可能とすることを特徴とする（１）又は（２）記載の風洞設備。
【００１１】
（４）前記下部支持装置は、スティング及び天秤を介して前記上部支持装置に支持された模型に対応の実機に搭載される搭載物の模型を支持し、前記スティングは前記搭載物模型の空間内での平行移動、または回転移動を可能とすることを特徴とする（３）記載の風洞設備。
【００１２】
本発明の（１）においては、遷音速域では、遷音速カート、第２模型支持部、模型支持部を組合せた状態で気流を流し、第２模型支持部に設けられた支持装置に模型等を支持し、遷音速カート内に模型等を配置して試験を実施することができる。超音速域においては流入部と第２模型支持部が連接しており、第２模型支持部の支持装置に模型等を取付けるのみで流入部内に模型等を配置して試験が可能となる。従って、遷音速域、超音速域のいずれにおいても模型支持部の支持装置の改修をすることなく試験が実施できる。
【００１３】
本発明の（２）では、遷音速域での試験においては、遷音速カート、第２模型支持部、模型支持部の組合せにより、第２模型支持部に取付けた支持装置に模型等を取付け、試験を実施するが、超音速域での試験に際しては、遷音速カートをレールに沿って横移動して退避させ、模型支持部を風洞軸方向へ移動させて第２模型支持部と気体流入部とを直接接続する。この状態で第２模型支持部の支持装置に模型等を取付け、模型支持部と第２模型支持部は連接しているので、模型支持部内の支持装置の改修をすることなく、試験を実施することができる。
【００１４】
本発明の（３）では、支持装置は上部、下部支持装置からなり、上部支持装置には例えば、航空機、等の模型を取付け、下部支持装置にはヨーメータを取付けて気流分布、等を測定することができ、上記（１）又は（２）の発明がより効果的に実施できる。
【００１５】
本発明の（４）では、上部支持装置には例えば、航空機、等の模型を取付け、下部支持装置には航空機の搭載物模型を、天秤を介して取付け、搭載物模型に作用する空気力を測定することができる。
【００１６】
【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。図１は本発明の実施の第１形態に係る風洞の側面図である。図において、模型支持部５０、遷音速カート５１、流入部５２、流出部５３、支持台５４、車輪５５、ストラット６０、スティングポッド６１、ストラット駆動装置６３は図７で説明した従来の構成と同じものである。本発明の特徴部分は模型支持部５０と遷音速カート５１との間に第２模型支持部１を接続した構成であり、第２模型支持部１には上部ストラット２、下部ストラット３、上部ストラット２に取付けられたスティング５を設け、スティング５に模型１００を取付け、更に、下部ストラット３に取付けたスティング６、スティング６先端にヨーメータ１０１を取付けた構成としたものである。
【００１７】
図示の状態では、第２模型支持部１に取付けた模型１００とヨーメータ１０１を遷音速カート５１の内に配置し、遷音速域での試験を行う状態を示しており、超音速域での試験を行う際には、図７の従来例で説明したように、遷音速カート５１を取外し、模型支持部５０に取り付けられた第２模型支持部１を流入部５２に直接接続して気流８０を流し、第２模型支持部１に取付けた上部ストラット２にスティング５を介して模型１００を取付け、更に下部ストラット３にスティング６を介して取付けたヨーメータ１０１とにより超音速域での試験がなされる。なお、遷音速カート５１は、図７の従来例と同様に、図示していないが風洞軸方向（前後方向）と直交する方向のレールを床に配設しておき、横に移動して退避させることにより容易に取り外すことができる。
【００１８】
図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、第２模型支持部１の上部にはＸ軸ガイド部材１１、Ｙ軸ガイド部材１２が取付けられ、両ガイド部材１１，１２に沿ってＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能な上部ストラット２が懸吊した状態で取付けられ、その下端にはスティング５の一端が取付けられ、その他端には航空機、等の模型１００が取付けられている。又、第２模型支持部１の下部にはＹ軸ガイド部材１３がＹ軸方向に配置され、下部ストラット３がＹ軸方向に移動可能に取付けられている。下部ストラット３の上端部にはスティング６の一端がスティングポッド７を介して取付けられ、その他端にはヨーメータ１０１が取付けられている。
【００１９】
図３は模型１００及びヨーメータ１０１の取付部の詳細な側面図であり、第２模型支持部１の内部上面には風洞軸（風洞の前後）方向にＸ軸ガイド部材１１が、Ｘ軸と直交するＹ軸方向にはＹ軸ガイド部材１２が、それぞれ配置されている。Ｙ軸ガイド部材１２はレール１１ａと係合してＸ軸方向に移動すると共に、上部ストラット２をＹ軸方向に移動可能としている。従って、上部ストラット２はスティング５を介して模型１００をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動可能とし、模型１００を所望の位置へ設定させることができる。
【００２０】
又、第２模型支持部１の下部にはＹ軸ガイド部材１３が配設されており、下部ストラット３はＹ軸ガイド部材１３に沿ってＹ軸方向へ移動可能としている。下部ストラット３にはスティング６の一端が、スティングポッド７を介して下部ストラット３の上端部に、上下方向、即ちＺ軸方向へ移動可能となるように取付けられ、スティング６の先端にはヨーメータ１０１が取付けられている。
【００２１】
図４は模型１００、ヨーメータ１０１の取付の詳細な平面図であり、（ａ）は図３におけるＢ−Ｂ矢視図で模型１００の取付を、（ｂ）はＣ−Ｃ矢視図でヨーメータ１０１の取付を、それぞれ示す。（ａ）において、上部ストラット２はレール１２ａを介してＹ軸ガイド部材１２に取付けられ、レール１２ａに沿ってＹ軸方向に移動できると共に、Ｙ軸ガイド部材１２はＸ軸ガイド部材１１のレール１１ａに係合し、レール１１ａに沿ってＸ軸方向へ移動可能である。従って、上部ストラット２にはスティング５を介して模型１００を取付け、模型１００をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動可能とし、模型を所望の位置へ設定することができる。
【００２２】
（ｂ）において、Ｙ軸ガイド部材１３は第２模型支持部１内の下部に取付けられ、下部ストラット３はＹ軸ガイド部材１３に設置されたレール１３ａに係合し、レール１３ａに沿って下部ストラット３をＹ軸方向へ移動可能としている。従って、下部ストラット３はスティング６を介してヨーメータ１０１をＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能としている。
【００２３】
図５は上記に説明した実施の第１形態に係る風洞の全体外観を示す斜視図である。図示のように、模型支持部５０と遷音速カート５１との間には、第２模型支持部１が接続されている。模型支持部５０には従来と同様にストラット６０、スティングポッド６１がそのまま取付けられている。
【００２４】
第２模型支持部１内の上部には、上部ストラット２がＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に取付けられ、又、下部には、下部ストラット３がＹ軸方向及びＺ軸方向（上下方向）へ移動可能に取付けられている。上部ストラット２にはスティング５を介して模型１００が取付けられ、下部ストラット３には、スティング６がＺ軸方向（上下方向）へ移動可能に取付けられ、スティング６にはヨーメータ１０１が取付けられている。従って、ヨーメータはＹ軸，Ｚ軸方向へ移動可能となっている。このような構成の第２模型支持部１を取付けることにより超音速域と遷音速域での両域での試験が可能となる。
【００２５】
上記に説明した実施の第１形態に係る風洞によれば、模型支持部５０には既存のストラット６０、スティングポッド６１をそのまま残し、模型支持部５０と遷音速カート５１との間に第２模型支持部１を介在させ、第２模型支持部１に模型１００とヨーメータ１０１とを支持させる構成としたので次のような効果が得られる。
【００２６】
遷音速域の試験では、模型支持部５０と第２模型支持部１及び遷音速カート５１の組合せにより模型１００をＸ軸，Ｙ軸方向へ自由に移動可能であり、模型１００を所望の位置へ配置しておき、ヨーメータ１０１をＹ軸方向、Ｚ軸方向の所望の位置に配置することで航空機、等の模型周りの気流分布が容易に測定できる。
【００２７】
超音速域の試験では、遷音速カート５１を従来と同様に退避させて取り除き、第２模型支持部１と流入部５２を連結させるのみで、超音速域での試験が容易に実施できる。上記のように第２模型支持部１に設置された上部ストラット２、下部ストラット３からなる支持装置は、スティング５，６の取付け調整のみにより、遷音速域、超音速域のいずれの試験にも適用できる。
【００２８】
又、第２模型支持部１もＹ軸方向にレールで移動可能とし、遷音速カート５１と同様に退避させて取外し可能な構成とすれば、従来と同様にストラット６０、スティングポッド６１を用いて、模型１００を模型支持部５０内へ支持することで、超音速域及び遷音速域で模型１００に作用する空気力計測が可能となり、試験の適用範囲が広まるものである。
【００２９】
図６は本発明の実施の第２形態に係る風洞の模型支持部の内部側面図である。図において、模型１００を支持する上部ストラット２、Ｘ軸ガイド部材１１、Ｙ軸ガイド部材１２、スティング５は図３に示す実施の第１形態と同じ構成であり、又、下部ストラット３、Ｙ軸ガイド部材１３も実施の第１形態と同じである。本実施の第２形態においては、下部ストラット３にスティング２１，２２，２３を介して搭載物模型１０２を支持した構成である。
【００３０】
下部ストラット３にはスティング２１の一端が、スティングポッド７を介して上下動（Ｚ軸方向）可能に取付けられ、その他端にはＺ軸と平行な軸を中心としてβ方向（水平面で）に回転可能な連結部２４が取付けられている。連結部２４にはスティング２２が連結され、スティング２２の先端には連結部２４の回転軸と直交する軸を中心にα方向に回転可能な連結部２５が取付けられている。連結部２５には更にスティング２３が取り付けられ、スティング２３の先端には図示していない天秤を介して搭載物模型１０２が取付けられている。
【００３１】
上記のような構成とすることで、模型１００の近傍において、搭載物模型１０２に作用する空気力を計測することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の風洞設備は、（１）気体流入部からの気流を遷音速カート、模型支持部へ順次導き、気体流出部より流出させ、模型支持装置で支持した模型等を前記気流に対向させて風洞試験を行う風洞設備において、前記遷音速カートと前記模型支持部との間に設けられ、前記遷音速カートに導かれた前記気流を前記模型支持部に導く第２模型支持部に前記模型支持装置を設け、前記模型支持装置は、模型を前記第２模型支持部よりも風洞の気流方向（風洞軸方向）の上流側に配置することを特徴としている。
【００３３】
上記の構成により、遷音速域では、遷音速カート、第２模型支持部、模型支持部を組合せた状態で気流を流し、第２模型支持部に設けられた支持装置で模型等を支持し、遷音速カート内に模型等を配置して試験を実施することができる。超音速域においても模型支持部と第２模型支持部が連接しており、第２模型支持部の支持装置に模型を取付けるのみで流入部内に模型等を配置して試験が可能となる。従って、遷音速域、超音速域のいずれにおいても支持装置の改修をすることなく試験が実施できる。
【００３４】
本発明の（２）では、遷音速域での試験においては、遷音速カート、第２模型支持部、模型支持部の組合せにより、第２模型支持部に取付けた支持装置に模型等を取付け、遷音速カート内に模型等を配置して試験を実施するが、超音速域での試験に際しては、遷音速カートをレールに沿って横移動して退避させ、模型支持部を風洞軸方向へ移動させて第２模型支持部と気体流入部とを直接接続する。模型支持部と第２模型支持部は連接しており、模型支持部内の支持装置の改修をすることなく、流入部内に模型を配置して試験を実施することができる。
【００３５】
本発明の（３）では、支持装置は上部、下部支持装置からなり、上部支持装置には例えば、航空機、等の模型を取付け、下部支持装置にはヨーメータを取付けて航空機、等の模型周りの気流分布を測定することができ、上記（１）又は（２）の発明がより効果的に実施できる。
【００３６】
本発明の（４）では、上部支持装置には例えば、航空機、等の模型を取付け、下部支持装置には航空機の搭載物模型を取付け、航空機の搭載物模型に作用する空気力の計測が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る風洞設備の側面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の第１形態に係る風洞設備の模型支持部の内部側面図である。
【図４】図３における矢視図であり、（ａ）はＢ−Ｂ矢視図、（ｂ）はＣ−Ｃ矢視図である。
【図５】本発明の実施の第１形態に係る風洞設備全体の斜視図である。
【図６】本発明の実施の第２形態に係る風洞設備の模型支持部の側面図である。
【図７】従来の風洞設備を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視図である。
【符号の説明】
１第２模型支持部
２上部ストラット
３下部ストラット
５，６，２１，２２，２３，６２スティング
７，６１スティングポッド
１１Ｘ軸ガイド部材
１１ａ，１２ａ，１３ａレール
１２，１３Ｙ軸ガイド部材
２４，２５連結部
５０模型支持部
５１遷音速カート
５２流入部
５３流出部
５４支持台
５５車輪
６０ストラット
６３ストラット駆動装置
６４支点
７０床
８０気流
１００模型
１０１ヨーメータ
１０２搭載物模型

Claims

気体流入部からの気流を遷音速カート、模型支持部へ順次導き、気体流出部より流出させ、模型支持装置で支持した模型を前記気流に対向させて風洞試験を行う風洞設備において、
前記遷音速カートと前記模型支持部との間に設けられ、前記遷音速カートに導かれた前記気流を前記模型支持部に導く第２模型支持部に前記模型支持装置を設け、
前記模型支持装置は、模型を前記第２模型支持部よりも風洞の気流方向（風洞軸方向）の上流側に配置する
ことを特徴とする風洞設備。
前記遷音速カートは床に配設された前記風洞軸方向と直交するレール上に搭載され横方向へ移動して退避し、
前記模型支持部は床に配設された前記風洞軸方向のレールに搭載され前記第２模型支持部と共に前記風洞軸方向へ移動可能とし、超音速域の試験時には前記第２模型支持部と前記気体流入部とを連接可能とする
ことを特徴とする請求項１記載の風洞設備。
前記模型支持装置は前記第２模型支持部内の上部から懸吊する上部支持装置と前記第２模型支持部内下部に設けられた下部支持装置からなり、２個の模型等を支持可能とする
ことを特徴とする請求項１又は２記載の風洞設備。
前記下部支持装置はスティング及び天秤を介して前記上部支持装置に支持された模型に対応の実機に搭載される搭載物の模型を支持し、
前記スティングは前記搭載物模型の空間内で平行移動、または回転移動を可能とする
ことを特徴とする請求項３記載の風洞設備。