JPH08145844A

JPH08145844A - 風洞模型支持装置

Info

Publication number: JPH08145844A
Application number: JP28780794A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Yoshibayashi; 幸広芳林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】風路部２の上壁、下壁に、それぞれ上端、下端
が固着されたストラット３、ストラット３の前方および
後方の内部を上下に貫通し、回動するボールねじ６，
７、ボールねじ６，７に螺合しボールねじ６，７の回動
によってストラット３側面に摺接しながら上下動するト
ラベリングナット１０，１１、トラベリングナット１
０，１１の左右両側からストラット３外方へ突出し、ス
ティングホーク１９後端を枢着するブッシュとで構成す
る。【効果】これにより、複雑で精密度を要する変角装置が
簡単な構造のものとなり、製作、組立が容易で低廉なも
のとなる。またストラットの上下動に伴う従来装置の不
具合を解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機等の開発の為に
実施される風洞試験において、使用される風洞模型支持
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機等の開発において、設計された航
空機等の空力特性を、風洞試験により地上で取得するこ
とが通常行われている。

【０００３】図４（Ａ）は、これらの風洞試験において
使用されている、風洞模型支持装置の側面図である。

【０００４】図に示すように、設計された航空機を縮尺
して製作された風洞模型０１は、図示しない内挿式６分
力天秤を介装して、スティングホーク０２の先端に固着
され、測定部カート０３内の、風路部０４中心に設定さ
れた計測位置に設定される。

【０００５】このような、風洞模型支持装置を使用して
風洞試験を行うとき、模型０１を試験目的に合わせて、
作動させる必要が生じて来る。例えば、図に鎖線で示す
ように、一様流Ｆに対して、航空機が迎角αの姿勢にあ
るときの空力特性を試験する、風洞模型０１の迎角α変
角操作時、又は航空機が偏搖れ角βの姿勢にあるときの
空力特性を試験する、偏搖れ角変角操作時等である。こ
のような変角操作時には、風洞模型０１の変角操作を行
うばかりでなく、風洞模型０１で模擬する実機の重心位
置０２１が、測定部カート０３の風路部０４の略中心に
なるように、風洞模型０１の位置を移動させる必要があ
る。

【０００６】すなわち、風洞模型０１の変角操作を行う
迎角変角機構、又は偏搖れ角変角機構による変角操作に
連動させて、風洞模型０１を上下動させ、変角の大きさ
に拘わらず、自動的に、重心位置０２１が、風路部０４
の略中心の計測位置に配置されるように、移動させる必
要がある。言葉を代えて言えば、風洞模型０１は、重心
位置０２１を風路部０４の略中心に設定した状態で変角
操作を行う必要がある。

【０００７】このような、変角操作を行うために、ステ
ィングホーク０２の後端部には、迎角（α）変角機構、
および偏搖れ角（β）変角機構等が設けられている。な
お、以下説明する変角機構は、迎角（α）変角操作ばか
りでなく、偏搖れ角（β）変角操作にも使用されるもの
であるが、説明を簡単にするため、迎角変角に限定した
説明を行う。

【０００８】この変角機構は、測定部カート０３、測定
部カート０３の底面（下壁）を貫通して、測定部カート
０３の下方の地盤内に画成された地下ピット０５、およ
び測定部カート０３の頂面（上壁）を貫通して、測定部
カートの上方に画成された上部ピット０６からなる移動
空間へ垂下された、上下動式のストラット０１７の中央
前端部に、図４（Ｂ）に示すように、スティングホーク
０２の後端部を枢着した前方ピン０７、前方ピン０７の
後方で、同様にスティングホーク０２の後端部を枢着し
た後方ピン０８、後方ピン０８に上端部が枢着され、ス
トラット０１７の内部を垂下されたロッド０９、ロッド
０９の下端部に前端部が、図４（Ｃ）に示すように、前
端ピン０１０により枢着され、中央部がストラット０１
７の下端部に中央ピン０１１で枢着されるとともに、後
端部が、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）に示すように、地下ピ
ット０５内に配設されたレール０１２に、上下動が拘束
されて、前後に水平移動する後端ピン０１３で枢着され
たレバー０１４、上部ピット０６に設けられたガイドロ
ーラ０１５とともに、ストラット０６を支持し、その上
下動をガイドする、ガイドローラ０１６、上部ピット０
６の上方に設置された油圧シリンダ０１８、上部ピット
０６を画成する隔壁０２０を貫通して、上部ピット０６
内に垂下し、その下端部がストラット０１７の上端部に
枢着され、ストラット０１７の上下動を行う油圧シリン
ダ０１８のロッド０１９とからなる。

【０００９】このように、構成された迎角変角機構によ
り、風洞模型０１の迎角変角操作を行う場合、油圧シリ
ンダ０１８の操作により、ロッド０１９で上下動させる
と、ストラット０１７は風路部０４中心線上をガイドロ
ーラ０１５，０１６にガイドされて上下動する。このス
トラット０１７の上下動により、風洞模型０１を先端に
固着したスティングホーク０２も上下動する。しかし、
スティングホーク０２は、前方ピン０７によりストラッ
ト０１７の前端部に枢着されるとともに、後方ピン０８
によりストラット０１７の後端部に枢着されて、しか
も、後方ピン０８はレバー０１４の、前端ピン１０と後
端ピン０１３の距離Ｌ／中央ピン０１１と後端ピン１３
の距離Ｌ₁の比だけ、前方ピン０７より大きく上下動す
る。従って、この比Ｌ／Ｌ₁を、風洞模型０１の重心位
置０２１と後方ピン０８の距離ｌ／重心位置０２１と前
方ピン０７の距離ｌ₁の比に等しくすることによって、
風洞模型０１は、スティングホーク０２の後端部の上下
動に拘りなく、重心位置０２１が上下動することなく、
風路部０４の中心位置に重心位置０２１を推持して、そ
のまわりに変角できる。

【００１０】また、航空機の離着陸時の空力特性を試験
する地面効果試験を行う場合においては、風洞模型０１
の迎角αを全んど変動させず、上下動式ストラット０１
７を上昇、下降させて、風洞模型０１の測定部カート０
３の底面からの高さを変化させ、地面効果を確認するこ
とが行われている。このような場合は、後方ピン０８と
ロッド０９との連結、又はロッド０９とレバー１４との
連結を解除することによって、試験を行うことができ
る。

【００１１】このように、ストラット０１７の上下動
は、風洞試験において重要な操作であるとともに、その
上下移動量は、略測定部カート０３の風路部０４高さと
同等の大きさが必要となる。一方、ストラット０１７
は、模型０１およびスティングホーク０２を支持すると
ともに、風路部０４に突出して、風洞模型０１およびス
ティングホーク０２に発生する空気力を支持する必要で
あり、また、それ自体に発生する空気力も大きくなり、
これらの荷重に耐える剛性確保のため、断面形状は大き
くせざるを得ず、大きな重量のものとなっている。

【００１２】従って、ストラット０１７を上下動させ
る、油圧シリンダ０１８は、最大重量物のストラット０
１７を含む、全支持装置の重量を支え、さらに風洞模型
０１等に生ずる空気力に打ち勝って、これらを動かせる
パワーが必要となる。

【００１３】このように、従来の風洞模型支持装置で
は、（１）風洞模型０１の変角機構が非常に複雑な構造とな
り、また、そのための部品点数も多く、しかも、試験精
度を保持するためには、製作に精密な精度を必要とする
とともに、高い組立精度を必要とし、製作・組立に多数
の時間を要し、高コストのものとなる。（２）また、上下動するストラット０１７が出入する空
間、および出入りのガイドを行うガイドローラを設置す
るため、およびレバー０１４をはじめとする変角機構を
設置するために、大きな空間を必要とし、地下ピット０
５、上部ピット０６の面積を広く取る必要がある。（３）ストラット０１７は大きく、重くなる。このた
め、ストラット０１７を上下駆動する、油圧シリンダ０
１８等の上下動駆動アクチュエータに必要なパワーが、
大きいものを必要とする。

【００１４】等の不具合がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の不具
合を解消するため、変角機構を簡略にし、装置をコンパ
クトにできるとともに、ストラットの小型軽量化を図
り、風洞試験における、ストラット駆動のための駆動力
を削減し、製作費を低減できる風洞模型支持装置を提供
することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の風洞
模型支持装置は次の手段とした。（１）風路部の上壁および下壁に、その上端および下端
をそれぞれ固定して、風路部にストラットを立設した。（２）ストラットの前方および後方でストラットを貫通
し、それぞれ駆動装置によって回動するボールネジを立
設した。（３）各ボールネジに螺合され、ボールネジの回動によ
り、その前方、および後方の少くとも一方の側部が、ス
トラットにあけられた切欠部の側面に摺接しながら、ボ
ールネジに沿って、ストラット切欠部内をそれぞれ上下
動するトラベリングナットを設けた。（４）各トラベリングナットの左、右の側部からストラ
ット外へそれぞれ突出し、前後に間隔をおいて、先端に
風洞模型を固着したスティングホークの後方を、それぞ
れ枢着するブッシュを設けた。なお、後方のトラベリン
グナットの左、右の側部から突出させるブッシュは、ス
ティングホークを回動自在に枢着するとともに、スティ
ングホークの変角時に枢着点が前後動できるようにする
ことが望ましい。

【００１７】

【作用】本発明の風洞模型支持装置は、上述の手段によ
り、（１）ストラットは、風路部の上、下壁面で固定されて
いるため、両端固定梁となり、構造上高剛性にできると
ともに、上下動させるための装置が不要となり、板厚を
薄くすることができ、重量軽減が達成できる。これによ
り、風路部の流路を塞ぐ面積が小さくできる。また、風
路部の上方、および下方に必要としていた上部ピットお
よび地下ピット、およびこれらのピットに配設するガイ
ドローラをなくすることができる。（２）ボールねじを設けて、風洞試験で必要とする風洞
模型、天秤、およびα変角機構等の変角機構を含むステ
ィングホークのみを上下動させ、重量の大きいストラッ
トの上下動を不要としたので、その上下動に必要な駆動
装置を小さくできる。（３）ホールねじに螺合され、ボールねじの回動によ
り、両端固定のストラットの側面に摺接しながら、それ
ぞれボールネジに沿って上下動する、トラベリングナッ
トの左右からブッシュを突出して、スティングホークの
後端部の２個所を枢着したので、前方のトラベリングナ
ットと後方のトラベリングナットの差動により、スティ
ングホークの先端に固着された風洞模型の変角操作がで
きる。これにより、部品点数の多い複雑な機構で、しか
も、高精度を必要とする変角装置が不要となり、製作コ
ストを低減できるとともに、組立がきわめて容易にな
る。また、スティングホークの長さが変っても、風洞模
型の重心位置を、前後のトラベリングナットの上下動に
より、正確に、風路部中心に設置できるとともに、地面
効果試験等も変角機構の修正を行うことなく行え、しか
も、測定部カート底面近傍での変角操作を、併せて行う
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による風洞模型支持装置の一実
施例を、図面に基づき説明する。図１は測定部カートを
側方から見た側面図、図２は図１に示す矢視Ａ−Ａの一
部を平面図で示す断面図、図３は図２の部分詳細図で、
図３（Ａ）は図２のＡ部詳細斜視図、図３（Ｂ）は図２
のＢ部詳細斜視図である。

【００１９】図に示すように、風洞の計測カート１の風
路部２の中心部分に、その上端部、および下端部が、計
測カート１の頂面（上壁）および底面（下壁）に、それ
ぞれ固着され、ストラット３が立設、固定されている。
ストラット３は、前端および後端を楔状に形成し、風路
部２を通過する空気の抵抗を小さくした板状のものから
なり、その前方部分、および後方部分にボールねじ６，
７が上下に貫通し、回動できる空間が上下に設けられて
いる。

【００２０】また、ボールねじ６，７が貫通する空間が
設けられたストラット３の上下方向中央部には、左右に
開口部を設けた切欠部４，５が設けられている。このう
ち、後方に設けた切欠部５は前方に設けた切欠部４よ
り、上下方向に長くされている。ストラット３を貫通す
るボールねじ６，７は、それぞれ計測カート１の底面下
方および頂面上方に設けられた軸受で支持されるととも
に、その上端は計測カート１の上部に設置されたサーボ
モータ８，９の出力軸にそれぞれ連結され、サーボモー
タ８，９の回転数制御により、それぞれが独立した回転
数の回動ができるようにされている。

【００２１】また、ストラット３の切欠部４，５を上下
に通過するボールねじ６，７には、外形が直方体にさ
れ、直方体の面体の中心部を貫通してねじが設けられ、
切欠部４，５内を余裕をもって上下動できるトラベリン
グナット１０，１１が、それぞれ螺合して設けられてい
る。トラベリングナット１０，１１の後方側面には、リ
ニアモーションベアリング１２，１３がそれぞれ設けら
れており、また、リニアモーションベアリング１２，１
３は、ストラット３の切欠部４，５後方の側面に垂直に
設置された摺動材１４，１５に、それぞれ遊嵌させてあ
る。

【００２２】従って、トラベリングナット１０，１１と
ストラット３とはリニアモーションベアリング１２，１
３と摺動材１４，１５にて、上下動のみ可能な様に接続
され、トラベリングナット１０，１１が、それぞれ螺合
したボールねじ６，７に、トラベリングナット１０，１
１を介して作用する外力が、働かない構造となってい
る。

【００２３】さらに、トラベリングナット１０，１１の
左右の両側面には、ストラット２の左右両側面よりも、
さらに外側に突出させたアームの先端部に、前方ブッシ
ュ１６および後方ブッシュ１７が設けられている。これ
らのブッシュ１６，１７は、風洞模型１８を内挿式６分
力天秤を介して先端に取付けた、スティングホーク１９
の後端部の前方および後方の２ケ所を枢着している。前
方ブッシュ１６は、スティングホーク１９の後端部前方
を枢着するだけの構造とされているが、スティングホー
ク１９の後端部後方を枢着する後方ブッシュ１７は、ス
ティングホーク１９の回動を許容だけではなく、スティ
ングホーク１９との枢着点を前後にスライドできる構造
のものとしている。

【００２４】本実施例の風洞模型支持装置は、上述のよ
うに構成されているので、空気流を発生させた風路部２
にセットされた風洞模型１８に、一様流に対して、αの
迎角になるように姿勢角を変える場合は、サーボモータ
８およびサーボモータ９を制御することによりボールね
じ６，７を回動させる。ボールねじ６，７の回動により
トラベリングナット１０，１１は、ボールねじ６，７の
回転方向に伴う、上方又は下方へ移動する。トラベリン
グナット１０，１１の上下動により、トラベリングナッ
ト１０，１１の左右両側面に枢着されているスティング
ホーク１９は、図１の鎖線で示すように傾けられ、ステ
ィングホーク１９の先端に装着されている風洞模型１８
は一様流に対し正、又は負の迎角にセットできる。

【００２５】この場合、サーボモータ８およびサーボモ
ータ９の回転数を制御することにより、風洞模型１８の
重心位置は、風路部２の上下方向中心位置に保持されて
姿勢角を変えることができる。また、迎角が大きくなる
とともに、トラベリングナット１１とスティングホーク
１９の枢着点の位置を、前方に移動させる必要がある
が、これは後方ブッシュ１７に設けたスライド機構によ
り達成できる。さらに、トラベリングナット１０，１１
は、上、下端が計測カート１の頂面、および底面に固着
された両端固定梁構造のストラット３の摺動材１４，１
５に沿って、上下動するので、風洞模型１８、スティン
グホーク１９の作用する空気力が伝達されても、ボール
ねじ６，７との螺合部には全んど作用せず、上下動をス
ムーズに行うことができる。

【００２６】ストラット３は、風洞模型８、スティング
ホーク１９に発生する空力荷重に耐える剛性をもつ、鋼
製の薄板で形成されており、風路部２を通過する気流Ｆ
の通過面積を可能な限り狭くしないようにするととも
に、それ自体に発生する空力荷重を小さくするために、
流線形に形成され、上述の通り、上端部および下端部が
上壁、および下壁に固着されて、両端固定梁構造の強固
をものとされている。

【００２７】これにより、計測カート１の上壁、又は下
壁から外部へ突出することがなく、特に、頂面および底
面を貫通して上方および下方へ移動することがなく、従
来、計測カート１の上方および下方に必要として上部ピ
ットおよび地下ピットが不要となる。また、ストラット
３の上下動のために必要としていた大容量の駆動装置が
不要となる。

【００２８】以上、本実施例について説明したが、本発
明は、これらの実施例に限定されるものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の風洞模型支
持装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により、次
の効果が得られる。（１）部品点数の多い複雑な機構で、しかも、高精度を
必要とする変角操作が不要となり、製作コストを低減で
きるとともに、組立がきわめて容易になる。また装置を
コンパクトに纏めることができる。（２）ストラットが、構造上高剛性にできるとともに、
上下動させるための装置が不要となり、板厚を薄くする
ことができ、重量軽減が達成できる。

【００３０】これにより、風路部の流路を塞ぐ面積が小
さくできる。また、風路部の上方および下方に必要とし
ていた上部ピットおよび地下ピット、およびこれらのピ
ットに配設するガイドローラをなくすることができる。（３）風洞模型の変角操作が必要な駆動力を低減できる
とともに、駆動装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風洞模型支持装置の一実施例を示す側
面図、

【図２】図１に示す矢視Ａ−Ａでの断面図、

【図３】図２に示す実施例の部分詳細図で、図３（Ａ）
はＡ部詳細斜視図、図３（Ｂ）は図２のＢ部詳細斜視
図、

【図４】従来の風洞模型支持装置の一例を示す図で、図
４（Ａ）の側面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢視Ｂ−
Ｂでの断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の矢視Ｃ−Ｃで
の断面図、図４（Ｄ）は図４（Ａ）の矢視Ｄ−Ｄでの断
面図である。

【符号の説明】

１計測カート２風路部３ストラット４（前方）切欠部５（後方）切欠部６（前方）ボールネジ７（後方）ボールネジ８，９サーボモータ１０（前方）トラベリングナット１１（後方）トラベリングナット１２，１３リニアモーションベアリング１４，１５摺動材１６前方ブッシュ１７後方ブッシュ１８風洞模型１９スティングホーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スティングホークの先端に装着された風
洞模型を計測を行う、風路部に設置するための風洞模型
支持装置において、前記風路部の上壁、および下壁に、
それぞれ上端、および下端を固定し、立設したストラッ
トと、前記ストラットの前方、および後方の内部に立設
され、駆動装置で回動するボールねじと、前記ボールね
じのそれぞれに螺合し、前記ボールネジの回動により、
前記ストラットに設けた切欠部の前方、若しくは後方の
少くとも一方に側部が摺接して上、下動するトラベリン
グナットと、前記トラベリングナットの左、右の側部か
ら前記ストラットの外方へ突出し、前記スティングホー
クの後端部を枢着するブッシュを設けたことを特徴とす
る風洞模型支持装置。