JPH0628698U - 空力加熱シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は，空力加熱シミュレーション装置に
係り，供試体に対する試験状態をほぼ一定に保ち得るよ
うにして精度的に優れた熱力学的シミュレーションを行
い得るようにすることを目的とする。 【構成】 この装置においては，制御パラメータとし
て，温度センサ４により測定される供試体３の表面温
度，圧力変換器５により測定される供試体３の表面に作
用する空気の圧力，カロリメータ６により測定される供
試体３の加熱率が採用される。そして，これらの制御パ
ラメータが予め設定された所定の値となるように，送風
機１１からの送風量及びアークヒータ１４のヒータ電流
が適宜の割合で制御される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えば航空機やロケット等に用いられる耐熱材料（供試体）の熱力 学的シミュレーションを行う空力加熱シミュレーション装置に関するものである 。

【０００２】

【従来の技術】

従来，この種のシミュレーション装置としては，例えば実開平２−６５１３９ 号公報に開示のものが知られている。 上記公報に開示のシミュレーション装置は，送風機，ヒータ，温度センサ及び 制御装置等を具備して構成されており，上記ヒータにより加熱された空気が上記 送風機の作用にて供試体の表面に吹き付けられる。そして，空気が供試体表面を 通過することにより加熱されると，その温度状態が上記温度センサにて検出され ，該温度センサからの出力データに基づいて上記ヒータが上記制御装置により制 御される。 即ち，上記送風機による空気流量は一定に保持され，ヒータ電流が予め設定さ れた所定の値となるように上記制御装置により制御される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが，上述した従来のシミュレーション装置では，その制御に際しての制 御パラメータが供試体の表面温度のみと少なく，シミュレーションを行うに際し て精度的に優れているとは言い難い。 そこで，本考案は，上記事情に鑑みて創案されたものであり，供試体に対する 試験条件をほぼ一定に保ち得るようにして精度的に優れた熱力学的シミュレーシ ョンを行うことのできる空力加熱シミュレーション装置の提供を目的とするもの である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するために，本考案が採用する主たる手段は，その要旨とする ところが，加熱手段により加熱された気体を送風手段の作用により供試体に吹き 付け，上記供試体の熱力学的シミュレーションを行う空力加熱シミュレーション 装置において，上記供試体の温度を測定する温度測定手段と，上記供試体の表面 に作用する気体の圧力を測定する圧力測定手段と，上記供試体の加熱率を測定す る加熱率測定手段と，上記温度測定手段，圧力測定手段，加熱率測定手段からの 出力信号に基づいて上記加熱手段，送風手段を制御する制御手段とを具備してな る点に係る空力加熱シミュレーション装置である。

【０００５】

【作用】

上記構成に係るシミュレーション装置においては，その制御パラメータとして 供試体の表面温度，供試体の表面に作用する例えば空気の圧力，供試体の加熱率 が採用される。 そして，上記表面温度，圧力，加熱率が予め設定された所定の値となっている か否かが適宜の周期でモニタされる。 例えば，圧力が変化していれば，主として送風手段による空気の送風量が制御 され，温度，加熱率が変化していれば，主としてヒータ電流が制御される。上記 圧力，温度，加熱率は，それぞれ相互に深く関連し合い，一つのパラメータに関 して変化した場合でも，各要素を適宜の割合で制御する必要がある。

【０００６】

【実施例】

以下添付図面を参照して，本考案を具体化した実施例につき説明し，本考案の 理解に供する。尚，以下の実施例は本考案を具体化した一例であって，本考案の 技術的範囲を限定する性格のものではない。 ここに，図１は本考案の一実施例に係る空力加熱シミュレーション装置の概略 構成を示すブロック図，図２は上記空力加熱シミュレーション装置の各制御要素 を制御するに際しての制御パラメータの状態量との関係を示すグラフ，図３は本 考案の他の実施例に係る空力加熱シミュレーション装置を説明するための図であ る。 この実施例に係る空力加熱シミュレーション装置では，図１に示す如く，測定 室１を構成する風洞２内に供試体３が収容されており，該供試体３には，その表 面温度を測定する温度センサ４，その表面に作用する空気の圧力（表面圧力）を 測定する圧力変換器５，供試体３の加熱率を測定するカロリメータ６が配設され ている。 上記風洞２の空気の流れ方向下流側には排気装置７が接続されており，その上 流側には，上記供試体３の表面に向けて加熱された空気を吹き付けるためのノズ ル８が接続されている。上記ノズル８には，冷却水ポンプ９を備えたアークヒー タ１０が接続されており，該アークヒータ１０には空気を圧送する送風機１１が 接続されている。 上記送風機１１からの空気流量は，空気流量コントローラ１２を介して制御装 置１３により制御され，上記アークヒータ１０は，直流電源コントローラ１４を 介して同じく上記制御装置１３によりそのヒータ電流が制御される。 尚，この場合の制御パラメータとしては，上記温度センサ４により測定される 供試体３の表面温度，上記圧力変換器５により測定される供試体３の表面に作用 する空気の圧力，上記カロリメータ６により測定される上記供試体３の加熱率が 用いられる。 上記のように構成された空力加熱シミュレーション装置においては，上記供試 体３に係る温度，表面圧力，加熱率が所定の値に設定され，アークヒータ１０及 び送風機１１が駆動されると共にこれらの出力が直流電源コントローラ１４，空 気流量コントローラ１２を介して制御装置１３により制御される。

【０００７】 そして，上記表面温度，表面圧力，加熱率が所定の値となっているか否かが温 度センサ４，圧力変換器５，カロリメータ６からの検出データに基づいて適宜の 間隔でモニタされる。 そして，例えば表面温度，加熱率が変化していれば，主として直流電源コント ローラ１４を介してヒータ電流が制御される。また，表面圧力か変化していれば ，主として空気流量コントローラ１２により送風機１１からの風量が制御される 。この場合，上記表面圧力，表面温度，加熱率は，それぞれ相互に深く関連し合 い，一つのパラメータに関して変化した場合でも，上述の他の制御要素を適宜の 割合で制御する必要がある。この場合，表面圧力による影響が最も大きく，制御 態様として，例えば表面圧力が上げられると，これによる温度上昇の影響を相殺 するべく，ヒータ電流が下げられる。 上記ヒータ電流と加熱率，温度との関係及び送風流量と供試体３の表面に作用 する表面圧力との関係をそれぞれ図２に示す。 上記したような制御を実施することにより，供試体３に体する試験条件がほぼ 一定の状態に保たれる。従って，精度的に優れた熱力学的シミュレーションを行 うことができる。 更に，上記のような空力加熱シミュレーション装置においては，図３（Ａ）， （Ｂ）に示す如く，ノズル８からの空気の流れ方向に対する供試体３の仰角θを 変えることにより，上記供試体３における表面圧力，表面温度，加熱率を変化さ せることができる。 上記仰角θと表面圧力，加熱率，表面温度との関係を同図（Ｃ）に示す。 即ち，上記仰角θをプラス方向へ変化させると（同図（Ａ）参照），表面圧力 ，加熱率，表面温度の順に大きな影響を受けてその値が変化する。また，上記仰 角θをマイナス側へ変化させた場合でも，（同図（Ｂ）参照），表面，加熱率， 表面温度の順に大きな影響を受けてその値が変化する。 従って，上記のように供試体３における仰角θを可変とすることにより，上述 の空力加熱シミュレーション装置における制御パラメータを増加させることがで き，精度的に更に優れたシミュレーションを行うことができる。

【０００８】

【考案の効果】

本考案は，上記したように，加熱手段により加熱された気体を送風手段の作用 により供試体に吹き付け，上記供試体の熱力学的シミュレーションを行う空力加 熱シミュレーション装置において，上記供試体の温度を測定する温度測定手段と ，上記供試体の表面に作用する気体の圧力を測定する圧力測定手段と，上記供試 体の加熱率を測定する加熱率測定手段と，上記温度測定手段，圧力測定手段，加 熱率測定手段からの出力信号に基づいて上記加熱手段，送風手段を制御する制御 手段とを具備してなることを特徴とする空力加熱シミュレーション装置であるか ら，供試体に対する試験条件をほぼ一定に保つことができ，精度的に優れた熱力 学シミュレーションを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例に係る空力加熱シミュレー
ション装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】 上記空力加熱シミュレーション装置の各制御
要素を制御するに際しての制御パラメータの状態量との
関係を示すグラフ。

【図３】 本考案の他の実施例に係る空力加熱シミュレ
ーション装置を説明するための図。

【符号の説明】

２…風洞 ３…供試体 ４…温度センサ ５…圧力変換器 ６…カロリメータ ８…ノズル ９…冷却水ポンプ １０…アークヒータ １１…送風機 １２…空気流量コントローラ １３…制御装置 １４…直流電源コントローラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段により加熱された気体を送風手
   段の作用により供試体に吹き付け，上記供試体の熱力学
   的シミュレーションを行う空力加熱シミュレーション装
   置において， 上記供試体の温度を測定する温度測定手段と， 上記供試体の表面に作用する気体の圧力を測定する圧力
   測定手段と， 上記供試体の加熱率を測定する加熱率測定手段と， 上記温度測定手段，圧力測定手段，加熱率測定手段から
   の出力信号に基づいて上記加熱手段，送風手段を制御す
   る制御手段とを具備してなることを特徴とする空力加熱
   シミュレーション装置。