JP5185871B2 - 飛行体の騒音低減方法、飛行体の脚部構造及び飛行体 - Google Patents

Description

本発明は、飛行体の設計対象の騒音を低減する方法に関する。また、本発明は、騒音低減化が図られた飛行体の脚部構造、及び該脚部構造を備える飛行体に関する。

航空機の機体には離着陸時に用いる脚部構造が取り付けられている。一般に脚部構造は、機体に支持された主柱部材の下端部に車輪を回転可能に支持してなり、航空機を地上走行可能にしている。このとき機体の荷重を脚部構造で支持することとなるため、主柱部材には荷重吸収用の緩衝装置が設けられる。また、主柱部材は揚降機構を介して機体に支持されることがあり、この場合飛行中は主柱部材及び車輪が機体内に格納される。更に脚部構造には、車輪のブレーキや揚降機構のアクチュエータ等の幾つかの油圧機器が備えられており、主柱部材や揚降機構の構成部材にはこれら油圧機器に作動油を供給するための配管等が取り付けられている。

脚部構造はこのように様々な部品を備えた複雑な構成となっており、脚部構造の空力騒音は離着陸時に航空機より発生する騒音要因の一つとなっている。そのため、従来からこれを低減するための方法が種々提案されている。例えば特許文献１の脚部構造には、その下方及び前方を全体的に覆うフェアリングが設けられている。このフェアリングによって脚部構造に直接速い気流が触れるのを避けることができ、脚部構造の騒音を低減させることができるものと示唆される。また、このフェアリングは、脚部構造の空力騒音が生じてもそれが外部に伝わるのを遮蔽する防音壁として機能するものと示唆される。

国際公開０５／０９６７２１パンフレット

しかし、このようにフェアリングで脚部構造を全体的に覆うと、脚部構造の各種部品へのアクセス性が悪くなる。脚部構造は、航空機の運用を安全にするため点検作業が頻繁に行われるが、アクセス性の悪化によって点検作業が煩雑なものとなる。また、脚部構造の下方及び前方を全体的に覆うためには大型のフェアリングを必要とする。このため、航空機全体の重量の増加に繋がる。

そこで本発明は、飛行体の設計対象の騒音を低減させる方法を提供するに際し、その方法により設計される設計対象のメンテナンス性が損なわれないようし、且つ飛行体全体の重量増加を抑えることを目的としている。そして、このようにして設計された飛行体の脚部構造及びこれを備える飛行体を提供することを目的としている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る第１の飛行体の騒音低減方法は、設計対象の原形状周辺の流れ場特性として原形状における剪断層の開始点を調査し、該開始点付近に板状物体を付与し、前記剪断層の開始点を該板状物体の縁部に変更し、前記剪断層を前記板状物体が付与された原形状より物理的に離し、前記設計対象の空力騒音を低減させることを特徴としている。

また、本発明に係る第２の飛行体の騒音低減方法は、設計対象の原形状周辺の流れ場特性として該原形状周辺の静圧及び気流速度を調査し、前記原形状のうち気流の流れ方向上流側に正対する面とは異なる面を覆う板状物体を付与し、前記原形状周辺の静圧を増加させて気流速度を低減させ、前記設計対象の空力騒音を低減させることを特徴としている。

これら方法によると、設計対象周辺の流れ場がコントロールされ、設計対象から生ずる空力騒音を低減させることができる。また、調査した流れ場特性に基づき板状物体を原形状に付与するだけで騒音が低減されるため、設計対象のメンテナンス性が損なわれるおそれが小さく、飛行体の重量増加を極力小さくすることができる。

本発明に係る第１の飛行体の脚部構造は、車輪を支持する主柱部材と、前記主柱部材を揚降する揚降機構と、前記揚降機構の空力騒音を低減させるための第１の騒音低減部とを備え、前記揚降機構は、前記主柱部材の下降時に機外に露出する露出部材を有し、前記第１の騒音低減部は板状に形成され、前記露出部材周辺の剪断層の開始点の位置を変更すべく前記露出部材に連設されていることを特徴としている。

このような構成とすることにより、露出部材における剪断層の開始点が第１の騒音低減部により変更されて、露出部材から剪断層を物理的に離すことができるようになり、露出部材の空力騒音を低減させることができる。また、露出部材に板状の物体が連設されるだけであるため、揚降機構のメンテナンス性が損なわれるおそれが小さく、飛行体の重量増加を極力小さくすることができる。

前記第１の騒音低減部は、前記揚降機構の前記露出部材に一体的に形成されてなるものであってもよい。

本発明に係る第２の飛行体の脚部構造は、その先端部において車輪を支持する主柱部材と、前記主柱部材の先端部に設けられた騒音発生源たる機能部品と、前記機能部品の空力騒音を低減させるための第２の騒音低減部とを備え、前記第２の騒音低減部は板状に形成され、前記機能部品及び前記主柱部材の側方が前記第２の騒音低減部で覆われていることを特徴としている。

本発明に係る第３の飛行体の脚部構造は、その先端部において車輪を支持する主柱部材と、前記主柱部材に設けられて前記車輪で挟まれるようにして配置された機能部品と、前記機能部品の空力騒音を低減させるための第３の騒音低減部とを有し、前記第３の騒音低減部は板状に形成されて前記車輪間に配置され、前記機能部品の下方が前記第３の騒音低減部で覆われていることを特徴としている。

このような構成とすることにより、機能部品の側面又は下面周辺の静圧を増加させて気流速度を低減させることができ、機能部品の空力騒音を低減させることができる。また、機能部品の側面又は下面を板状の物体で覆うだけであるため、機能部品のメンテナンス性が損なわれるおそれが小さく、飛行体の重量増加を極力小さくすることができる。

前記主柱部材が、機体に支持されるシリンダ部と、前記シリンダ部に対して張出格納可能に設けられたロッド部とを備え、前記機能部品に、前記シリンダ部と前記ロッド部との間に架け渡される支持リンクが含まれていてもよい。

前記支持リンクが、前記ロッド部に連結された第１アームと、前記第１アームに枢支されると共に前記シリンダ部に連結された第２アームとを有し、前記第２の騒音低減部が、前記第１アームに対して固定された第１側面板と、前記第２アームに対して固定されると共に前記第１側面板に対して前記主柱部材寄りに変位して配置された第２側面板とを有し、前記第２側面板は、前記ロッド部の前記シリンダ部に対する張出格納の動作に応じて、前記主柱部材の長手方向に可動に構成されていてもよい。

前記機能部品に、前記車輪を回転可能に支持する車軸が含まれていてもよい。

本発明に係る飛行体の脚部構造は、前記第１乃至第３の飛行体の脚部構造のうちの２以上が組み合わされたものであってもよい。

本発明に係る飛行体は、前述したような脚部構造を備えることを特徴としている。

本発明によれば、飛行体の設計対象の騒音を低減し、且つ設計対象のメンテナンス性が損なわれるおそれが小さく、飛行体全体の重量増加を抑えることができる。また、本発明によれば、上記作用効果を奏する脚部構造及びこれを備える飛行体を提供することができる。

本発明に係る飛行体の騒音低減方法を示すフローチャートである。 航空機の脚部構造の原形状を示す斜視図である。 図２に示す原形状の脚部構造の騒音特性を示すグラフである。 図２に示す原形状の脚部構造の子部品の騒音特性を示すグラフである。 サイドリンク周辺の流れ場特性の分析値の説明図であり、（ａ）がＣＦＤ解析の解析断面を示す図、（ｂ）乃至（ｅ）が図５（ａ）に示す解析断面における流れ場データを示すコンター図である。 支持リンク周辺の流れ場特性の分析値の説明図であり、（ａ）がＣＦＤ解析の解析断面を示す図、（ｂ）乃至（ｋ）が図６（ａ）に示す解析断面における流れ場データを示すコンター図である。 車軸周辺の流れ場特性の解析結果を示す説明図であり、（ａ）がＣＦＤ解析の解析断面を示す図、（ｂ）乃至（ｄ）が図７（ａ）に示す解析断面における流れ場データを示すコンター図である。 本発明に係る航空機の脚部構造を示す斜視図である。 （ａ）が図８に示すサイドリンクの正面図、（ｂ）がリンク部材の平面図、（ｃ）がサイドリンクの背面図、（ｄ）が図６（ｂ）のｄ−ｄ線に沿って切断して示すサイドリンクの断面図、（ｅ）が図６（ｂ）のｅ−ｅ線に沿って切断して示すサイドリンクの断面図である。 （ａ）がロッドのストロークが最大であるときの脚部構造の部分側面図、（ｂ）がロッドのストロークが最小であるときの脚部構造の部分側面図である。 図８に示す脚部構造を下側から見て示す斜視図である。 図８に示す脚部構造の騒音特性を示すグラフであり、（ａ）がサイドリンクの騒音特性を示すグラフ、（ｂ）が主柱部材の先端部の騒音特性を示すグラフである。

以下、これら図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［騒音低減方法］
図１を参照して飛行体の設計対象の騒音を低減するための方法から説明する。本方法では、まず設計対象の原形状を定義する（ステップＳ１）。「原形状」とは騒音を低減すべく設計変更を行う前の形状、即ち従来型の典型的な形状である。

次に、設計対象の騒音特性を測定し（ステップＳ２）、測定された騒音特性が必要な騒音要求値を満足しているか否かを判定する（ステップＳ３）。この「騒音特性」には、例えば音圧レベルが含まれ、「騒音要求値」の指標には、例えば音圧レベルのオーバーオール値が用いられる。このときステップＳ３では、ステップＳ２で測定された音圧レベルのオーバーオール値が所定要求値以下であるか否かが判定される。なお、「騒音特性の測定」は、コンピュータによる解析を通じた騒音特性の算出と、実機又は模型を用いた風洞試験での騒音特性の実測とを含む概念である。

騒音要求値を満足していなければ、騒音源となっている部位を原形状の中から特定し、（ステップＳ４）、特定された騒音源における騒音発生メカニズムを解析する（ステップＳ５）。この「原形状の特定」及び「騒音発生メカニズムの解析」は、コンピュータプログラムに基づいて実行される処理、又は風洞試験による分析を含む概念である。

ステップＳ４では、例えば、原形状から部品又は部品群を一つ一つ取り外し、その各段階で形状を定義し、隣り合う段階間で互いの形状の騒音値の差分を計測する。より具体的に言うと、原形状から或るＡ部品群が取り外された第１形状を定義し、更に或るＢ部品群が取り外された第２形状が定義され、以下同様にして第ｎ形状までが定義されていく。次いで、原形状の騒音値と第１形状の騒音値との差分が計測され、第１形状の騒音値と第２形状の騒音値との差分が計測され、以下同様にして合計ｎ個の差分が計測される。なお、一般的には、原形状に特別な騒音対策が施されていない場合、部品を取り外すほど騒音値が下がる傾向にあり、差分をとる二値のうち値の大きい側の形状は小さい側の形状よりも多くの部品を有している傾向にある。次いで、測定された各差分が所定値を超えるか否かを判定する。ある差分が所定値を超えている場合には、騒音値が大きい形状に含まれていて騒音値が小さい形状には含まれていない部品又は部品群が抽出され、抽出された部品又は部品群を騒音源として特定する。なお、ここでの「騒音値」には、音圧レベルのオーバーオール値、１／ｎオクターブバンド中心周波数の音圧レベル値、該音圧レベル値のＡ特性補正値、及びこれらの組合せ等が含まれる。

ステップＳ５では、例えば、特定された騒音源周辺における複数種の流れ場データが測定される。ここでの「流れ場データ」には、速度変動値分布、及び圧力変動値分布等が含まれ、これら流れ場データはＣＦＤ解析もしくは風洞試験によって算出される。このようにして測定された複数種の流れ場データに基づき、騒音源における騒音発生メカニズムが解析される。

ステップＳ５で得られる「騒音発生メカニズム」の態様としては、（１）「騒音源周りの気流速度が高速である」、（２）「騒音源周りの気流変動が大きい」、（３）「騒音源の前縁（即ち気流の流れ方向上流側の端縁）から剥離が生じ、該剥離に伴う剪断層が騒音源の後部（即ち気流の流れ方向下流側部分）に近接している」等が挙げられる。この３つ目のメカニズムに関し、変動している気流の中や近傍に物体が存在していると、その気流変動が音として放射され易くなる特性がある。剥離に伴う剪断層は気流変動が強いため、この中や近傍に物体が存在していると音の放射効率が高くなり、騒音が大きくなる。

次に、解析されたメカニズムの態様に応じて、騒音源における騒音を低減するための設計変更手法を選択し（ステップＳ６）、選択された手法に基づいて騒音源に騒音低減化のための物体が付与される（ステップＳ７）。

メカニズムの態様が上記（１），（２）であった場合、ステップＳ６では、騒音源周りの気流速度を低速にすると共に気流変動を小さくすべく、騒音源周りに壁面を形成するという設計変更手法が選択される。つまり、騒音源となる部位のうち気流の流れ方向上流側と正対する面（以下単に「正面」とも呼ぶ）を完全に覆うといった設計変更手法によって騒音源に直接速い気流が触れるのを避けたり、騒音源の全体形状を流線形にするといった設計変更手法で騒音源周りの気流変動を整えるわけではない。ここでは、騒音源のうち正面とは異なる面を壁状に覆うという設計変更手法がとられ、ステップＳ７において、騒音源にこのような壁面を形成する板状の物体が付与される。この板状物体は、騒音源周辺の静圧が増加するようにして付与され、このように静圧を増加させることで気流速度の低減効果を狙うものである。

この板状物体を付与した後、騒音源周りの流れ場データを測定する（ステップＳ８）。そして、原形状に基づきステップＳ５で測定された騒音源周りの流れ場データと、ステップＳ７で測定された騒音源周りの流れ場データとを比較し、板状物体付与後の形状の流れ場特性が所定条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで比較される流れ場データは、騒音発生メカニズムの因子である騒音源周りの気流速度分布及び圧力分布である。そして、判定の「条件」には、（１）「板状物体の付与によって騒音源周りの気流速度が所定速度だけ低下していること」や、（２）「板状物体の付与により騒音源とは別の部位の周辺で二次的な気流速度の増加が少ないこと」等が挙げられる。

流れ場特性が条件を満足していないと判定されると、ステップＳ７に戻って板状物体の形状を変更した上で、ステップＳ８，Ｓ９を再試行する。例えば上記条件（２）を満足していないためにステップＳ６に戻った場合、騒音源を覆う板状物体の流れ方向下流側部分に適宜隙間を設けるなどして、板状物体の形状変更を行うことが好ましい。隙間なく完全に下流側が閉じていると、板状物体の壁面外側において気流速度が二次的に増加するおそれがあるためであり、この下流側は開放しておくほうが全体的な騒音の低減に繋がる場合も想定される。このようなことから、条件（１）を満足する形状と条件（２）を満足する形状とがトレードオフとなるおそれもあるが、これら条件が両立されるように板状物体の流れ方向の寸法が決められる。

ステップＳ９で流れ場特性が条件を満足していると判定されると、板状物体付与後の形状に基づいて騒音対象の騒音特性を再測定し（ステップＳ２）、再測定された騒音特性が騒音要求値を満足しているか否かを判定する（ステップＳ３）。騒音要求値を満足していれば終了し、満足していなければステップＳ４に進んで上記同様の手順を再び踏む。

他方、ステップＳ５で解析されたメカニズムの態様が上記（３）であった場合、ステップＳ６では、剪断層の開始点の位置を変更するという設計変更手法が選択される。つまり、前述同様にして騒音源の正面を完全に覆ったり騒音源の全体形状を流線形にしたりして騒音源付近での剥離を極力消滅させるといった手法をとるわけではない。ここでは、例えば騒音源の前縁を拡幅するなどして剪断層の開始点の位置を変更するという設計変更手法がとられ、ステップＳ７においては騒音源の前縁にこのような開始点の位置を変更するための板状物体が付与される。この板状物体は、騒音源の前縁を拡幅することにより剪断層の開始点の位置を騒音源の幅方向外側に変更するように付与され、以って騒音源後部を剪断層から遠ざけることを狙うものである。

このようにして板状物体を付与した後、騒音源周りの流れ場データを測定する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ１で定義された原形状に基づきステップＳ５で測定された騒音源周りの流れ場データと、ステップＳ７で測定された騒音源周りの流れ場データとを比較し、板状物体付与後の形状の流れ場特性が条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで比較される流れ場データは、騒音発生メカニズムの因子となった騒音源周りの気流速度分布である。そして、判定の「条件」としては、「騒音源から剪断層が所定距離遠ざけられていること」等が挙げられる。

流れ場特性が条件を満足していないと判定されると、ステップＳ６に戻って板状物体の形状を変更した上で、ステップＳ７，Ｓ８を再試行する。ステップＳ８で流れ場特性が条件を満足していると判定されると、板状物体付与後の形状に基づいて騒音対象の騒音特性を再測定し（ステップＳ２）、再測定された騒音特性が騒音要求値を満足しているか否かを判定する（ステップＳ３）。騒音要求値を満足していれば終了し、満足していなければステップＳ４に進んで上記同様の手順を再び踏む。

なお、上記ステップＳ６〜Ｓ９の手順は、コンピュータプログラムによって実行される処理、又は風洞試験による分析を含む概念である。

このように本方法によれば、騒音源の気流流れ方向上流側を完全に覆うことにより騒音源に気流が触れるのを防止するといった手法をとらず、騒音源に板状物体を付与することで気流速度を低減させたり、剪断層を騒音源から遠ざけたりといった手法をとっている。このため、従来のように騒音低減化のための構造が大型化するのを極力避けることができ、設計対象の重量の増大を極力避けることができる。また、騒音源の気流流れ方向上流側に従来型の騒音低減化のための構造を配置するスペースを十分に確保することができないような場合であっても、本方法により騒音の低減を図ることができる。

［脚部構造］
以下、本方法の具体的事例として航空機の脚部構造を設計対象とした場合について説明する。なお、この説明における脚部構造の方向は、飛行体としての航空機に取り付けられた状態を基準にし、気流の流れ方向上流側を前側としている。

まず、図２を参照して脚部構造の概要構成について従来型となる原形状に基づいて説明する。脚部構造１は航空機の機体下部に支持される主柱部材２を備えている。主柱部材２の先端部にはブラケット３を介して左右に延びる車軸４が支持されており、車軸４の両端部に車輪５が取り付けられている。図面では説明便宜のため片側の車輪のみを示す。

主柱部材２はオレオ式の緩衝装置を構成しており、その長手方向に伸縮可能となっている。具体的には、主柱部材２は機体に支持されるシリンダ６と、シリンダ６の先端部に張出格納可能に設けられたロッド７とを有し、ロッド７の先端部には上記ブラケット３が固定されている。ロッド７の基端部にはシリンダ６内をその軸線方向に沿って摺動するピストン（図示せず）が設けられ、シリンダ６内ではピストン上面側に油室が形成される。車輪５が地面から離れているときには、油室内のオイル及び高圧ガスによりピストンが押し下げられ、ロッド７がシリンダ６から張り出す。車輪５が接地しているときには車輪５に上向きに作用する荷重に基づいてピストンが油室内のオイル及び高圧ガスを圧縮し、ロッド７がシリンダ６内に格納された状態となる。

シリンダ６とロッド７との間には前後一対の支持リンク８，９が架け渡されている。前方の支持リンク８は、シリンダ６側の第１アーム１０と、ロッド７側の第２アーム１１とが上下に揺動可能に連結されてなる。第１アーム１０の一端部はブラケット３の前端部に枢支されており、この枢結部分から斜め前上方に延びている。第１アーム１０の他端部は第２アーム１１の一端部と枢結され、第２アーム１１は主柱部材２に向けて斜め後方に延びている。主柱部材２の外周面には前方及び後方に突出する枢着具１２が一体形成されており、第２アーム１１はこの枢着具１２に枢支されている。後方の支持リンク９もこれと同様の構造となっており、前方の支持リンク８と主柱部材２の軸線に対して略前後対称に配置されている。符号１３は後方支持リンク９の第１アームであり、符号１４は後方支持リンク９の第２アームである。なお、後方支持リンク９の第１及び第２アーム１３，１４には、車輪５側に配置された図示しない油圧機器に対して作動油を給排するための配管１５が支持されている。

主柱部材２の基端部には一対のフランジ１６が一体的に形成されており、このフランジ１６が機体下部に揺動可能に枢支される。この脚部構造１には、主柱部材２及び車輪５を機体内に引き揚げて格納した状態と、機体から下方に張り出した状態との間で揺動させるため、揚降機構１７が設けられている。揚降機構１７は、主柱部材２と機体との間に連設された第１乃至第３サイドリンク１８〜２０を有している。第１サイドリンク１８の一端部はシリンダ６の外周面に一体形成された枢着部２１に枢支され、第３サイドリンク２０の他端部は機体に枢支され、各サイドリンク１８〜２０は互いに揺動可能に連結される。これらサイドリンク１８〜２０が図示するように突っ張った状態となることで、主柱部材２が下方に張り出された状態となり、離着陸に備えることができる。また、これらサイドリンク１８〜２０が折り畳まれることで、主柱部材２が引き揚げられて機体内に格納された状態となる。なお、揚降機構１７には、第１サイドリンク１８と主柱部材２との間に第１乃至第３サイドリンク１８〜２０の動作に連動する揺動可能なストラット２２を有している。このストラット２２は、第１乃至第３サイドリンク１８〜２０が突っ張った状態になると、図示するようにこれと共に突っ張った状態となり、これにより主柱部材２の剛性が高まる。離着陸に備えて主柱部材２が下方に張り出した状態になると、少なくとも第２サイドリンク１９は機体外に位置し、その前面は気流の流れ方向上流側に正対することとなる。

図３に示す騒音特性は、スケール模型を用いた風洞試験に基づいて測定されたものであり、ここでは１／３オクターブバンド中心周波数の音圧レベルを例示している。３つの線のうち上方を推移する線が原形状全部品を有するときの騒音特性、中間を推移する線が主柱部材２、ブラケット３、車軸４及び車輪５のみが残るよう原形状から他の部品群を取り外した形状の騒音特性、下方を推移する線が更に車軸４及び車輪５を取り外した形状の騒音特性を示している。図３より、部品点数が少ないときほど、同一周波数帯での音圧レベルが小さいことがわかる。また、太線と細線で囲まれた領域は主柱部材２、ブラケット３、車軸４及び車輪５の他の部品（以下、これらを纏めて「子部品」ともいう）に由来する騒音の影響を示唆するものであり、細線と点線で囲まれた領域はブラケット３、車軸４及び車輪５に由来する騒音の影響を示唆するものとなる。これより、脚部構造１においては子部品が主な騒音源の一つであることがわかる。

図４は上記同様の風洞試験に基づいて測定された子部品の騒音特性を示し、ここでは騒音特性として、１／３オクターブバンド中心周波数の音圧レベルのＡ特性補正値を例示している。細線は原形状全部品を取り付けたときの騒音特性を示し、三角形プロットの結線は第１乃至第３サイドリンク１８〜２０、菱形プロットの結線は前方支持リンク８、矩形プロットの結線は後方支持リンク９及び配管１５の騒音特性を夫々示している。図４より、第１乃至第３サイドリンク１８〜２０及び前方支持リンク８がそれぞれ、特定の周波数帯において脚部構造１の騒音の主要因となっていることがわかる。ここで第１乃至第３サイドリンク１８〜２０のうち第２サイドリンク１８は離着陸の際に機外に配置され、３つのサイドリンク１８〜２０のうちで騒音源の主因となっている可能性が高いと示唆される。そこで、本実施形態では、第２サイドリンク１９、前方支持リンク８及び主柱部材２の先端部を、脚部構造の騒音源となる部位として特定する。

図５乃至図７には、これら騒音源となる部位周辺をそれぞれ解析断面とした流れ場データが示されている。図５（ｂ）乃至（ｅ）には、第２サイドリンク１９を横断する平面を解析断面Ａ１（図５（ａ）参照）とする流れ場データが示されている。図６（ｂ）乃至（ｋ）においては、主柱部材２の延在方向と直交してロッド７のストロークを最大とした状態において前後の支持リンク８，９を切断する平面を解析断面Ａ２（図６（ａ）参照）とする流れ場データが示されている。図７（ｂ）乃至（ｄ）においては、図６（ａ）に示す解析断面Ａ２と平行であって車軸４を切断する平面を解析断面Ａ３（図７（ａ）参照）とする流れ場データが示されている。これら流れ場データは、上記風洞試験を行った模型に準ずるサイズの脚部構造に対するＣＦＤ解析によって得られ、後述の周波数分析値は実機相当の周波数となっている。

図５（ｂ），（ｃ）は原形状の解析断面Ａ１における圧力変動の周波数分析値を示すコンター図であり、図５（ｂ）には125Hzでの分析値が示され、図５（ｃ）には1000Hzでの分析値が示されている。図５（ｂ），（ｃ）では、色が薄い領域ほど圧力変動が大きいことを表している。なお、圧力変動の分析値を示すコンター図においては、他の図においても同様となっている。図５（ｂ）を参照すると、低周波帯において、第２サイドリンクの後方での圧力変動が大きくなっていることがわかる。また、図５（ｃ）を参照すると、第２サイドリンク１８の前縁から開始する剪断層Ｂ１が現れており、この剪断層Ｂ１はそこから後方へと延びている。この後方へ延びる剪断層Ｂ１は第２サイドリンク１８の側方と近接した位置に存在している。つまり、第２サイドリンク１８における騒音発生メカニズムは、第２サイドリンク１８と剪断層Ｂ１との近接にあり、図１を参照して前述した（３）のメカニズム態様に該当するものと示唆される。

図６（ｂ）は原形状の解析断面Ａ２における平均速度分布を示すコンター図、図６（ｃ）は原形状の解析断面Ａ２における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。図６（ｂ）では、色が薄い領域ほど気流速度が高いことを表している。図６（ｂ）を参照すると、前後の支持リンク８，９の両側方では気流速度が高くなっている。図６（ｃ）を参照すると、前方支持リンク８と主柱部材２との前後間において圧力変動の高い箇所が存在していることがわかる。このようなことから、前方支持リンク８の騒音発生メカニズムは、前方支持リンク８周りの気流速度が高速であり、また気流変動が大きいことにあり、図１を参照して前述した（１），（２）のメカニズム態様に該当するものと示唆される。

図７（ｂ）は原形状の解析断面Ａ３における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。図７（ｂ）を参照すると、左右中央部分の車軸４が通過する箇所において、その圧力変動が高くなっていることがわかる。つまり、主柱部材２の先端部の騒音発生メカニズムは、車軸４周りの気流変動が大きいことにあり、図１を参照して前述した（２）のメカニズム態様に該当するものと示唆される。

図８は、これら騒音源に対して騒音発生メカニズムに応じて騒音低減化のための形状を付与した後の脚部構造１′の斜視図である。図６に示す脚部構造１′は図２に示すものと異なるが、同一の構成には同一符号を付してその重複説明を省略する。図８に示すように、第２サイドリンク１９には、その前面を幅広となすフェンス部３１（第１の騒音低減部）が設けられている。また、支持リンク８，９及び主柱部材２の側方が左右一対の側面板３２（第２の騒音低減部）で覆われ、車軸４及び支持リンク８，９の下方が下面板３３（第３の騒音低減部）で覆われている。更に言えば、側面板３２は支持リンク８，９と車輪５との間の空間に配置され、下面板３３は左右の車輪５間に配置されている。

図９にはフェンス部３１が示されている。フェンス部３１が付与される第２サイドリンク１９は一対のＴ状部材のウェブを対向させるようにして連設した構造となっており、主柱部材２を機体下部から張り出すときには、各Ｔ状部材のフランジ３４，３５が前後に向けられる。前フランジ３４は後フランジ３５よりも幅が大きく、この前フランジ３４のうち後フランジ３５に対して食み出している部分がフェンス部３１をなしている。

本実施形態のフェンス部３１は、後フランジ３５に対し、フランジの高さ方向の両側に食み出すように設けられており、これにより前フランジ３４が後フランジ３５に対して拡幅されている。本実施形態のフェンス部３１は前フランジ３４に一体形成されており、フランジ部３１が前フランジ３４の上下各端面３６，３７から夫々上下外方に突出するようにして設けられている。

なお、前後のフランジ３４，３５とウェブ３８，３９とで囲まれた空間には、脚部構造に備えられた油圧機器に作動油を給排するための配管４０等が設けられている。

図５に戻り、図５（ｄ）には、フェンス部３１を付与した後の解析断面Ａ１における圧力変動の周波数分析値（125Hz）が示され、図５（ｅ）には同解析断面Ａ１における圧力変同の周波数分析値（1000Hz）が示されている。

図５（ｃ）と図５（ｅ）とを比較すると、フェンス部３１を第２サイドリンク１９に付与したことにより、剪断層の開始点の位置が第２サイドリンク１９の原形状をなす前フランジ３４の端縁から、フェンス部３１の端縁へと変更されている。このように剪断層Ｂ１′の開始点の位置がフェンス部の付与前に対して外側に変更されたため、この開始点から後側に形成される剪断層Ｂ１′は、後フランジ３５や、ウェブ３８，３９とフランジ３４，３５とで囲まれた空間に配置される配管４０（図９参照）から遠ざかっている。また、図５（ｂ）と図５（ｄ）とを比較すると、低周波帯においては第２サイドリンク後方の圧力変動が緩和されている。

図１２（ａ）は、フェンス部３１の付与前の原形状の脚部構造のスケール模型と、フェンス部３１の付与後の脚部構造のスケール模型とを用いた風洞試験より得られた第２サイドリンク１９の騒音特性を示しており、ここでは騒音特性として１／３オクターブバンド中心周波数の音圧レベルのＡ特性補正値を示している。丸プロットの結線がフェンス部３１を付与する前における騒音特性を示し、菱形プロットの結線がフェンス部３１を付与した後における騒音特性を示している。図１２（ａ）より、フェンス部３１を付与した後のほうが、全周波数に亘って音圧レベルＡ特性補正値が低減していることがわかる。特に、フェンス部３１の付与前において低周波帯で顕著に見られた騒音が格段に低減されていることがわかる。

このフェンス部３１は、第２サイドリンク１９の前フランジのフランジ高さを拡幅するように２枚のプレートを取り付けただけの単純な構造によって構成されたものである。したがって、従来のように、揚降機構１７の前方全体が覆われるようなことがなく、重量の増加を極力避けることができるとともに、メンテナンス性を損なうこともない。なお、単純な構造で騒音を回避したのは、ＣＦＤ解析を利用して騒音発生のメカニズムを分析し、該メカニズムによって発生する騒音を避けるために必要な最低限の構造のみを付与したためである。

なお、フェンス部３１を第２サイドリンク１９に一体形成する場合を例示したが、フェンス部を構成する別体のプレートを第２サイドリンク１９に締結するなどして固定してもよい。また、第２サイドリンク１９の形状は一例を示すものであり、その他の形状にも適宜変更可能である。更に、フェンス部３１は、第２サイドリンク１９の前面の幅を、この前面よりも後側の部位の幅よりも相対的に大きくすることによって形成され得るものである。よって、フェンス部３１は、上記実施形態のように前面の幅を拡幅することによって形成されるだけでなく、前面よりも後側の部位の幅、例えば後フランジ３５の幅を縮めることによって形成されてもよい。

図１０には側面板３２が示されている。側面板３２は、ブラケット３に固定された第１側面板４１と、主柱部材２のシリンダ６に固定された第２側面板４２とを有してなる。図１０（ａ）に示すように、車輪５に荷重が作用しておらずロッド７のストロークが最大となっているときには、第１側面板４１の上縁と、第２側面板４２の下縁とが側面視でほぼ一致しており、前後の支持リンク８，９がこれら第１及び第２側面板４１，４２によって覆われている。

図１０（ｂ）に示すように、車輪５に荷重が作用してロッド７のストロークが最小になると、図１０（ａ）に示す状態と比べ、第１アーム１０，１３のロッドに対する揺動支点と、第２アーム１１，１４のシリンダ６に対する揺動支点との上下間隔が縮まる。第２側面板４２は、第１側面板４１に対して左右方向に関してロッド寄りに配置され、第１及び第２側面板４１，４２は平面視で互いに重なっていない（図８等参照）。ロッド７がシリンダ６に格納されていくと、第２側面板４２は第１側面板４１の内側を下方へと移動し、第１側面板４１と側面視で重なる。

本実施形態ではロッド７のストロークが最小になると、第２側面板４２が第１側面板４１の内側に隠れるようになっている。図１０（ｂ）には第２側面板４２が上下に全く移動しない場合の仮想線を示している。シリンダ６の外面には揚降機構１７の第１サイドリンク１７を枢支する枢着具が一体形成されており、第２側面板が移動しなかった場合には第２側面板がこの枢着具と干渉する。本実施形態では、オレオ式の緩衝装置を構成する主柱部材２の動作に応じて、第２側面板４２が上下に移動する構成となっているため、側面板３２が主柱部材２と干渉するおそれがない。

図１０（ａ）に示す状態において側面板３２は全体として六角形状をなしている。これは、前後の支持リンク８，９が夫々くの字をなしているため、これらを覆う形状として設定されたものである。このため、前後の支持リンク８，９の形状変更に伴って側面板３２の形状も適宜変更され得るものである。なお、本実施形態では、ロッド７のストロークが最小になると、最大になっている場合と比べ、前後の支持リンク８，９は前後外側へと張り出すようになっている。

図６に戻り、図６（ｄ）は側面板３２の付与後の解析断面Ａ２における平均速度分布を示すコンター図、図６（ｅ）は同解析断面Ａ２における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。

図６（ｂ）と図６（ｄ）とを比較してわかるように、前後の支持リンク８，９の側方の気流速度が格段に低下している。これは、側面板３２の配置によって前後の支持リンク８，９の側方の静圧が増加したことによるものであると示唆される。また、図６（ｃ）と図６（ｅ）とを比較してわかるように、主柱部材２と前方支持リンク８の間の圧力変動が緩和されている。

なお、図６（ｆ）は、図１０に示した側面板３２とは別の側面板３２′の付与後の解析断面Ａ２における平均速度分布を示すコンター図、図６（ｇ）は、同解析断面Ａ２における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。この側面板３２′は、図１０に示した側面板３２に対して前後両側への張り出し量を大きくとっている。

図６（ｄ）と図６（ｆ）とを比較してわかるように、このように側面板の前後寸法が長すぎると、車輪５と側面板３２′とで挟まれた空間領域が狭くなり、この狭くなった部分において気流速度を低減させることが難しくなる。従って、この場合には騒音低減の効果が小さくなり、所望する騒音要求値を満足することができなくなるおそれがある。図１０に示した側面板３２はこのように車輪５とで挟む空間領域が狭くなるのを避けるようにして配置した上で、前後の支持リンク８，９の側方を覆うのに十分な前後寸法を確保しており、これにより気流速度の二次的な増加を招かず、前後の支持リンク８，９周辺の気流速度を低減させることができるようになっている。

図１１には下面板３３が示されている。下面板３３は車軸４の下方を覆うようにして設けられていると共に、左右の車輪５間に配置されている。車輪５はホイールとホイールに取り付けられたタイヤとからなるが、タイヤはホイールに対して左右外側に突出するようにして配置されている。下面板３３は、ホイール間を塞ぐホイール間閉塞部４３と、ホイールに対して前方側のタイヤ間を塞ぐ前方タイヤ間閉塞部４４とを有している。タイヤとホイールの取り付け関係が上記のとおりであるため、前方タイヤ間閉塞部４４は、ホイール間閉塞部４３に対して左右幅が縮小されている。

図７に戻り、図７（ｃ）は下面板３３の付与後の解析断面Ａ３における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。図７（ｂ）と図７（ｃ）とを比較してわかるように、車軸４周辺で生じていた圧力変動が格段に緩和されている。

なお、図７（ｄ）は、図１１に示した下面板３３とは別の下面板３３′の付与後の解析断面Ａ３における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。この下面板３３′は、図１０に示した下面板３３に対し、更にホイールに対して後方側のタイヤ間を塞ぐ後方タイヤ間閉塞部４５′を有している。図７（ｂ）〜（ｄ）を比較してわかるように、このように車輪５の左右間のスペースがほぼ完全に塞がれると、逆に下面板３３の裏側（即ち上側）の空間領域が前後に亘って狭くなるため、その圧力変動が高くなっている。本実施形態の下面板３３は後方を開放するような形状となっているため、圧力変動が高くなるのを避けることができる。

図６に戻り、図６（ｈ）は下面板３３の付与後の解析断面Ａ２における平均速度分布を示すコンター図、図６（ｉ）は同解析断面Ａ２における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。

図６（ｂ）と図６（ｈ）とを比較してわかるように、特に前方の支持リンク８の側方の気流速度に低下が見られる。これは、下面板３３の配置によって前方支持リンク８周辺の静圧が増加したことによるものであると示唆される。また、図６（ｃ）と図６（ｉ）とを比較してわかるように、主柱部材２と前方支持リンク８の間の圧力変動も緩和されている。なお、図６（ｊ）は、下面板３３′の付与後の解析断面Ａ２における平均速度分布を示すコンター図、図６（ｋ）は、同解析断面Ａ２における圧力変動の周波数分析値（1000Hz）を示すコンター図である。この下面板３３′であっても、図６（ｈ）及び（ｉ）に示した下面板３３と同様にして、気流速度の低下及び圧力変動の緩和が見られる。

図１２（ｂ）は、側面板３２及び下面板３３の付与前の原形状の脚部構造のスケール模型と、側面板３２又は下面板３３の付与後の脚部構造のスケール模型とを用いた風洞試験より得られた主柱部材２の先端部の騒音特性を示しており、ここでは騒音特性として１／３オクターブバンド中心周波数の音圧レベルのＡ特性補正値を示している。丸プロットの結線が側面板３２及び下面板３３を付与する前における騒音特性、菱形プロットの結線が側面板３２を付与した後における騒音特性、三角形プロットの結線が下面板３３を付与した後における騒音特性をそれぞれ示している。図１２（ｂ）より、側面板３２又は下面板３３を付与した後のほうが、全周波数に亘って音圧レベルＡ特性補正値が低減していることがわかる。特に、これら板３２，３３の付与前において高周波帯で顕著に見られた騒音が格段に低減されていることがわかる。

側面板３２は、主柱部材２の先端部に取り付けられた機能部品である前後の支持リンク８，９の側方のみを覆うだけの単純な構造によって構成されたものである。下面板３３は、主柱部材２の先端部に取り付けられた機能部品である車軸４の下方のみを覆うだけの単純な構造によって構成されたものである。しかも、車輪５間に配置されてはいるものの、その後方のスペースについては開放するようにして設けられている。したがって、従来のように、これら機能部品の前方及び下方の全体が覆われるようなことがなく、重量の増加を極力避けることができると共に、メンテナンス性を損なうこともない。なお、単純な構造で騒音を回避したのは、ＣＦＤ解析を利用して騒音発生のメカニズムを分析し、該メカニズムによって発生する騒音を避けるために必要な最低限の構造のみを付与したためである。

また、側面板３２の形状は、少なくとも主柱部材２のストロークが最大となる飛行中において前後の支持リンク８，９を覆い得るように設定されている。このため、飛行中の騒音を低減させるという効果を達成しつつも、側面板３２の前後方向の寸法を極力小さくすることができ、騒音低減と重量軽減とを両立することができる。

なお、本実施形態では側面板３２を２つの部材から構成することによって、側面板とオレオ式の緩衝装置を構成する主柱部材２との干渉を避けるようにしたが、側面板３２は必ずしも２つの部材から構成される必要はなく、主柱部材２との干渉を回避可能であれば３以上の部品から構成してもよいし１つの部品から構成してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記構成は一例に過ぎず、本発明の範囲内において適宜変更可能である。

本発明は簡易な形状を付与することにより飛行体の設計対象の騒音を低減することができるという作用効果を奏するものであり、飛行体の設計に際して広く応用可能である。

１ 脚部構造
２ 主柱部材
４ 車軸
５ 車輪
６ ピストン
７ ロッド
８，９ 支持リンク
１７ 揚降機構
１８〜２０ サイドリンク
３１ フェンス部（第１の騒音低減部）
３２ 側面板（第２の騒音低減部）
３３ 下面板（第３の騒音低減部）
４１ 第１側面板
４２ 第２側面板

Claims (13)

1. 設計対象の原形状周辺の流れ場特性として剪断層の開始点を調査し、該開始点付近に板状物体を付与し、前記剪断層の開始点を該板状物体の縁部に変更することで前記剪断層を前記板状物体が付与された原形状から遠ざけ、前記設計対象の空力騒音を低減させる
   ことを特徴とする飛行体の騒音低減方法。
2. 設計対象の原形状周辺の流れ場特性として該原形状周辺の静圧及び気流速度を調査し、前記原形状のうち気流の流れ方向上流側に正対する面とは異なる面を覆う板状物体を付与し、前記原形状周辺の静圧を増加させることで気流速度を低減させ、前記設計対象の空力騒音を低減させる
   ことを特徴とする飛行体の騒音低減方法。
3. 車輪を支持する主柱部材と、
   前記主柱部材を揚降する揚降機構と、
   前記揚降機構の空力騒音を低減させるための第１の騒音低減部とを備え、
   前記揚降機構は、前記主柱部材の下降時に機外に露出する露出部材を有し、
   前記第１の騒音低減部は板状に形成され、前記露出部材周辺の剪断層の開始点の位置を変更すべく前記露出部材に連設されていることを特徴とする飛行体の脚部構造。
4. 前記第１の騒音低減部が、前記揚降機構の前記露出部材に一体的に形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の飛行体の脚部構造。
5. その先端部において車輪を支持する主柱部材と、
   前記主柱部材の先端部に設けられた騒音発生源たる機能部品と、
   前記機能部品の空力騒音を低減させるための第２の騒音低減部とを備え、
   前記第２の騒音低減部は板状に形成され、前記機能部品及び前記主柱部材の側方が前記第２の騒音低減部で覆われていることを特徴とする飛行体の脚部構造。
6. 前記主柱部材が、機体に支持されるシリンダ部と、前記シリンダ部に対して張出格納可能に設けられたロッド部とを備え、
   前記機能部品には、前記シリンダ部と前記ロッド部との間に架け渡される支持リンクが含まれていることを特徴とする請求項５に記載の飛行体の脚部構造。
7. 前記支持リンクが、前記ロッド部に連結された第１アームと、前記第１アームに枢支されると共に前記シリンダ部に連結された第２アームとを有し、
   前記第２の騒音低減部が、前記第１アームに対して固定された第１側面板と、前記第２アームに対して固定されると共に前記第１側面板に対して前記主柱部材寄りに変位して配置された第２側面板とを有し、
   前記第２側面板は、前記ロッド部の前記シリンダ部に対する張出格納の動作に応じて、前記主柱部材の長手方向に可動に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の飛行体の脚部構造。
8. 前記主柱部材を揚降する揚降機構と、
   前記揚降機構の空力騒音を低減させるための第１の騒音低減部とを更に備え、
   前記揚降機構は、前記主柱部材の下降時に機外に露出する露出部材を有し、
   前記第１の騒音低減部は前記露出部材周辺の剪断層の開始点の位置を変更すべく前記露出部材に連設されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の飛行体の脚部構造。
9. その先端部において車輪を支持する主柱部材と、
   前記主柱部材に設けられて前記車輪で挟まれるようにして配置された機能部品と、
   前記機能部品の空力騒音を低減させるための第３の騒音低減部とを有し、
   前記第３の騒音低減部は板状に形成されて前記車輪間に配置され、前記機能部品の下方が前記第３の騒音低減部で覆われていることを特徴とする飛行体の脚部構造。
10. 前記機能部品には、前記車輪を回転可能に支持する車軸が含まれていることを特徴とする請求項９に記載の飛行体の脚部構造。
11. 前記主柱部材を揚降する揚降機構と、
    前記揚降機構の空力騒音を低減させるための第１の騒音低減部とを更に備え、
    前記揚降機構は、前記主柱部材の下降時に機外に露出する露出部を有し、
    前記第１の騒音低減部は前記露出部材周辺の剪断層の開始点の位置を変更すべく前記露出部材に連設されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の飛行体の脚部構造。
12. 前記機能部品の空力騒音を低減させるための第２の騒音低減部を更に備え、
    前記第２の騒音低減部は板状に形成され、前記機能部品及び前記主柱部材の側方が前記第２の騒音低減部で覆われていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の飛行体の脚部構造。
13. 請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の脚部構造を備えることを特徴とする飛行体。