(57)【要約】【課題】飛散物の生じる可能性のある各種風洞試験において、飛散物を回収する。【解決手段】送風機２によって空気を供給する風洞の送風路３に、模型Ｍを支持するストラット８が配置されている。ストラット８の固定ストラット８Ｂに、模型Ｍからの飛散物を回収する飛散物回収部材１１を設ける。この飛散物回収部材１１は、回収動作時には送風路３を遮断する開位置となり、非回収動作時には固定ストラット８Ｂに内蔵されあるいは固定ストラット８Ｂの表面に沿う閉位置となる。【選択図】  図１
2010271043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の風速の気流が流れる送風路に、模型を支持するストラットが配置されている風洞に用いられる風洞用飛散物回収装置であって、
前記ストラットの固定部分に、前記模型からの飛散物を回収する飛散物回収部材が設けられ、
この飛散物回収部材は、回収動作時には前記送風路を遮断する開位置となり、非回収動作時には前記ストラットの固定部分に内蔵されあるいは前記固定部分の表面に沿う閉位置となることを特徴とする風洞用飛散物回収装置。
【請求項２】
前記飛散物回収部材は、気流透過性を有し前記ストラットの固定部分に開閉可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の風洞用飛散物回収装置。
【請求項３】
前前記飛散物回収部材は、下流側端部を支点として前記固定ストラットに対し前記固定ストラットの高さ方向の回転軸回りに回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の風洞用飛散物回収装置。
【請求項４】
前記ストラットの固定部分の下流側位置と、前記送風機の上流側位置とを接続するバイパス風路と、
前記バイパス風路の途中に設けられた開閉手段とを備え、
前記模型からの飛散物の発生を検出して、前記開閉手段を開放することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の風洞用飛散物回収装置。
【請求項５】
前記風洞は、送風路が環状であり、送風機により気流が生成される連続回流式風洞であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の風洞用飛散物回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてフラッタ試験において用いられる風洞用飛散物回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機開発などのために行われる風洞試験では、翼のフラッタ（空力弾性振動）現象を確認するフラッタ試験が必須となっている。そのようなフラッタ試験では、フラッタ現象が発生する気流条件・翼条件を検証するため、模型で実際にフラッタを起こさせ、フラッタ現象が発生する条件を調べる試験を何回も繰り返す必要がある。そのため、フラッタの発生による模型破損を防止する緊急停止装置を、遷音速風洞に設けるのが一般的である（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、実際にフラッタ現象が生じると振動が急激に発散し、その結果前記模型が破壊され、風洞の送風路内に飛散し、その飛散物によって風洞を損傷する可能性がある。送風路が環状である連続回流式風洞でフラッタ試験を行うと、そのような飛散物が送風機に吸い込まれ、送風機の動静翼を破損し、送風できなくなる等の甚大な被害が生じる可能性がある。
【０００４】
そのため、フラッタ試験は飛散物の影響が比較的小さい間欠吹出式風洞で行われているのが現状である。また、翼のみの模型Ｍ’の場合に限っては、図４に示す間欠吹出式風洞１０１のように、模型Ｍ’を高速で測定部内の気流Ｓ’内に射出し、模型Ｍ’にフラッタ現象が発生したら模型Ｍ’が破壊される前に、高速で風洞１０１の気流Ｓ’外に退避させるような模型射出装置１０３が用いられる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０９０６７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】航空宇宙技術研究所報告 ＴＲ−１１９７「遷音速風洞フラッタ緊急停止装置予備試験（その１） フラッタ停止板基本性能試験」 １９９３年４月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述したような間欠吹出式風洞では、試験効率が悪く、また、模型射出装置を用いるとしても、退避タイミングの判断が難しい等の問題があった。
【０００８】
そこで、間欠吹出式風洞はもちろん、連続回流式風洞において、フラッタ現象が生じて振動が急激に発散し、万一模型が破壊され、風洞の送風路内に飛散しても、その飛散物を回収することができるようにしたいという要求がある。
【０００９】
また、風洞試験では、フラッタ試験以外にも、小部品の飛散を伴う試験や、各種投棄・投下試験等、飛散物の生じる可能性のある試験が数多くあるが、そのような試験においても、風洞の送風路内に飛散した飛散物を回収できるようにしたいという要求がある。
【００１０】
本発明は、飛散物の生じる可能性のある各種風洞試験において、飛散物を回収することができる風洞用飛散物回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、所定の風速の気流が流れる送風路に、模型を支持するストラットが配置されている風洞に用いられる風洞用飛散物回収装置であって、前記定ストラットの固定部分に、前記模型からの飛散物を回収する飛散物回収部材が設けられ、この飛散物回収部材は、回収動作時には前記送風路を遮断する開位置となり、非回収動作時には前記ストラットの固定部分に内蔵されあるいは前記固定部分の表面に沿う閉位置となることを特徴とする。ここで、前記送風路に流れる気流は、送風機によって供給される場合のほか、貯気槽から供給される場合も含まれる。
【００１２】
このようにすれば、非回収動作時には、飛散物回収部材が前記ストラットの固定部分に内蔵され、あるいは前記ストラットの固定部分の表面に沿って設置されているので、飛散物回収部材は空気の流れの抵抗となることがなく、フラッタ試験およびその他の各種風洞試験は、従来と何ら変わりなく行うことができる。つまり、風洞試験の際に、風洞の送風路を流れる気流の抵抗とならないように、飛散物回収部材が設置され、試験中に模型からの飛散物が生ずると、その飛散物が飛散物回収部材によって回収され、拡散されるのが回避される。よって、風洞の損傷も未然に防止される。
【００１３】
請求項２に記載のように、前記飛散物回収部材は、気流透過性を有し前記ストラットの固定部分に開閉可能に設けられている構成とすることができる。
【００１４】
このようにすれば、飛散物を回収する回収動作時には、飛散物回収部材は開位置となり送風路を遮断することになるが、飛散物回収部材は気流透過性を有するので、飛散物回収部材は大きな空気抵抗とならず、気流の動圧によって飛散物回収部材が破損するおそれもほとんどない。
【００１５】
請求項３に記載のように、前記飛散物回収部材は、下流側端部を支点として前記固定ストラットに対し前記固定ストラットの高さ方向の回転軸回りに回転可能に取り付けられていることが望ましい。
【００１６】
このようにすれば、送風路を流れる気流によって、前記飛散物回収部材の開放動作が補助され、大きな動力を必要とせずに開放動作が可能となる。よって、回収動作時には、飛散物回収部材の上流側部分を送風路内に押し出せば、送風路を流れる気流によって飛散物回収部材が回転し、飛散物回収のために送風路が遮断される。
【００１７】
請求項４に記載のように、前記ストラットの固定部分の下流側位置と、前記送風機の上流側位置とを接続するバイパス風路と、前記バイパス風路の途中に設けられた開閉手段とを備え、前記模型からの飛散物の発生を検出して、前記開閉手段を開放する構成とすることが望ましい。
【００１８】
このようにすれば、模型からの飛散物を検出して、飛散物回収部材が開位置となり、回収状態になると共にバイパス風路が開放されるので、飛散物回収部材の作動による送風路内の抵抗の変動、すなわち送風機の負荷変動が緩和される。
【００１９】
請求項５に記載のように、前記風洞は、送風路が環状であり、送風機により気流が生成される連続回流式風洞とすることができる。
【００２０】
このようにすれば、飛散物が送風機に吸い込まれ、送風機動静翼を破損し送風不可となる等の甚大な被害が生じるのを回避することができる。フラッタ試験を始めとする飛散物の生じる可能性のある各種風洞試験を、試験効率の高い連続回流式風洞においても、送風機等の損傷を避けて安全に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、上記のように、模型からの飛散物を回収する飛散物回収部材を、固定ストラット内に内蔵させ、あるいは前記固定ストラットの表面に沿って設置し、飛散物回収部材が非回収動作時に送風路内の気流の抵抗とならないようにしているので、送風路を流れる気流の抵抗とすることなく、飛散物回収部材を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態である連続回流式風洞に飛散物回収装置を設けた実施の形態を示す説明図である。
【図２】ストラット付近の詳細図である。
【図３】間欠吹出式風洞に飛散物回収装置を設けた実施の形態を示す説明図である。
【図４】従来の風洞装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の一実施の形態である連続回流式風洞１は、所定の風速の気流が送風機２にて生成され、その生成された気流をほぼ環状に連続する送風路３を通じて強制的に循環回流させるもので、途中に、送風路３の幅が徐々に狭められる縮小部３Ａ、送風路の幅が最も狭くなっている測定部３Ｂおよび、送風路３の幅が徐々に広くなる拡散部３Ｃが配置されている。この測定部３Ｂに、風洞試験の対象となる模型Ｍが配置され、所定の風速の気流が模型Ｍに対し吹き付けられるようになっている。送風路３の途中である各コーナー部には、送風路３内での気流の方向を変えるコーナーベーン６が設けられている。なお、この実施の形態では、風洞１の天井面と床面は平坦面となっているが、この発明はこのような風洞に制限されるものではない。
【００２５】
測定部３Ｂには、図２に示すように、模型Ｍを支持する模型支持装置７を支持するストラット８が配置される。このストラット８は、上流側に位置し模型支持装置７を上下方向に移動可能に支持する可動ストラット８Ａと、この可動ストラット８Ａを上下方向に移動可能に支持する固定ストラット８Ｂとを備える。この可動ストラット８Ａの上下方向の移動によって模型支持装置７が昇降し、模型支持装置７の変角動作との併用により模型Ｍの位置・姿勢を試験条件に応じて設定できるようになっている。
【００２６】
この固定ストラット８Ｂの両側面には、板状の飛散物回収部材１１が下流側端部を回転支点Ｐとして回転可能に設けられている。つまり、固定ストラット８Ｂに対し固定ストラット８Ｂの高さ方向の回転軸回りに回転可能に取り付けられている。この飛散物回収部材１１は、多孔板、金網、ネット等の材料で形成され、送風路３を流れる気流に対して大きな抵抗とならない気流透過性を有する。また、飛散物回収部材１１は飛散物を留める強度を有する。
【００２７】
この飛散物回収部材１１の上流側部分を、固定ストラット８Ｂに設けられたアクチュエータであるシリンダのピストンロッド１３によって、送風路３内に押し出せば、気流の動圧によって、ストッパ１２に当たるまで開くようになっている。このようにして、飛散物回収部材１１が、アクチュエータ(シリンダのピストンロッド１３）とストッパ１２とによって、閉位置から開位置に状態が変化させられる。その他にも、飛散物回収部材１１を送風路３内に押し出す方法として、高圧エアを噴出して押し出す方法、バネ力により押し出す方法、同極の電磁石の反発力により押し出す方法、モータで回転軸を回転させる方法なども用いることができる。
【００２８】
つまり、回収動作時には送風路３を遮断する開位置となり（図１の一点鎖線参照）、非回収動作時には固定ストラット８Ｂの凹部内に内蔵され、内蔵状態では、空気抵抗低減のために他の部分と面一になる閉位置となる。なお、飛散物回収部材１１は、閉位置では、通常の風洞と同様に各種の風洞試験を行えるように飛散物回収部材１１による空気抵抗を低減できればよく、固定ストラット８Ｂに内蔵されるほか、固定ストラット８Ｂの外表面に沿う状態とすることもできる。
【００２９】
この飛散物回収部材１１が送風路３を遮断するように開き、ストッパ１２に接触する開位置では、飛散物回収部材１１はストッパ１２との協働作用で送風路３を遮断しているので、飛散物が飛散物回収部材１１よりも下流側に飛んで行くのが回避される。
【００３０】
飛散物回収部材１１は、下流側端部を支点として上流側部分が開く構造としているので、飛散物回収部材１１は、送風路３を遮断するように開き出せば、送風路３の気流動圧により更に開方向の力を受けるため、駆動力を省力化できる。また、駆動機構も小型化・簡素化できる。これにより、送風路３内でクローズした構造とし易く、加圧型風洞、低温風洞等の、気密性が必要とされる風洞にまで適用範囲を広げることができる。
【００３１】
この飛散物回収部材１１は、風洞１で模型Ｍを支持するために従来より存在するストラット８の下流側固定部分（固定ストラット８Ｂ）に、内蔵あるいは表面に沿って設置することにより、通常時（非回収動作時）の閉位置では、風洞１の送風路３内の圧力損失を、飛散物回収部材１１を設けていない場合とほぼ同等のままに維持することができる。
【００３２】
それに加えて、送風路３の断面積が小さい測定部３Ｂに飛散物回収部材１１を設置していることから、固定ストラット８Ｂの下流側の拡散部３Ｃに設置するよりも回収断面積が小さくなり、確実な回収を実現する上で有利となっている。また、飛散物回収部材１１の大きさも小さくてすみ、製作コストを抑えることができる。
【００３３】
飛散物回収部材１１は、気流透過性を有するので、送風路３を遮断する開位置となっても、大きな空気抵抗とならないし、飛散物回収部材１１の開閉により送風路３内において抵抗が急変し送風機２の負荷が急変しようとするのも、飛散物回収部材１１の気流透過性により緩和される。なお、ストッパ１２も気流透過性を有するようにすることも可能である。
【００３４】
また、飛散物回収部材１１は、飛散物を留める強度を有するので、模型Ｍからの飛散物が拡散部３Ｃに流れることなく、かつ、飛散物回収部材１１は気流透過性を有しかつ飛散物を留める強度を有するため、模型Ｍからの飛散物を気流動圧により回収位置に安定的に留めることができる。
【００３５】
固定ストラット８Ｂの下流側位置と、送風機２の上流側位置とをバイパス風路２１で接続し、そのバイパス通路２１に開閉弁２２を設けることで、さらなる負荷変動緩和対策としている。そして、模型Ｍからの飛散物の検知あるいは飛散物回収部材１１の開と同時に開閉弁２２が開放され、バイパス風路２１が開とされ、送風機２の負担が軽くなるようにしている。
【００３６】
上記のように構成すれば、通常時（風洞試験時）は、空気抵抗を最小限に抑えるために、飛散物回収部材１１は、送風路３内を流れる気流にほぼ平行となる閉位置となっている。このとき、飛散物回収部材１１は、固定ストラット８Ｂの表面とほぼ面一にある。
【００３７】
一方、模型Ｍに異常振動が発生しフラッタ現象と判定され、実際に模型Ｍからの飛散物が発生したとき、飛散物回収部材１１の上流側部分がアクチュエータ（例えば、シリンダのピストンロッド１３）にて押されて送風路３内に突出すると、飛散物回収部材１１は、送風路３内の気流の動圧により下流側端部を回転支点Ｐとして瞬時に回転し、ストッパ１２に当たり、送風路３をストッパ１２と共に遮断する開位置となる。これにより、飛散物回収部材１１によって模型Ｍ空の飛散物が回収される。
【００３８】
ところで、飛散物回収部材１１を開くタイミングは、次に列挙するように、フラッタ現象を検知し、フラッタ現象の発生後、模型Ｍからの飛散物を、たとえばオペレータの目視（観察）により検出した瞬間である。なお、フラッタ現象が発生と判定するのは、(i)模型Ｍの状態をオペレータが観測し、模型に異常振動が発生した場合、(ii)模型（例えば、翼）に歪ゲージを貼り、歪量が異常に振動した場合、あるいは同様に加速度計を貼り、異常振動が発生した場合（前述した非特許文献１参照）、(iii)内蔵模型天秤の信号が異常に振動した場合、(iv)模型振動を画像認識させ、異常振動が発生した場合（前述した(i)の方法を画像認識装置で自動判定する場合)などで、このフラッタ現象の発生によりオペレータの注意が喚起され、その後オペレータが模型Ｍからの飛散物の有無を目視（観察）により検知することになる。
【００３９】
また、前述したオペレータによる目視（観察）のほか、次の(v)〜(vii)に示すように、フラッタ現象の発生後の模型Ｍからの飛散物をセンサなどにより直接検知し、その飛散物発生の検知に連係して前記アクチュエータを作動させるとともに開閉弁２２を開くようにすることも可能である。
【００４０】
(v)模型Ｍからの飛散物を画像認識により検知する、例えば、模型を風洞の測定部と異なる色で着色し撮影し、模型の模型位置より後方に模型の一部を見つけると、飛散物の発生と検知する。
【００４１】
(vi)模型の壁面に光センサを埋め込み、飛散物が通過したことを光センサで検出したとき、飛散物の発生と検知する。
【００４２】
(vii)フラッタ試験用の模型として、よりフラッタが発生しやすいように柔構造にて各部をワイヤで連結した模型を用いる場合、もともと内部にあるワイヤに微弱電流を流しておき、ワイヤの断線を電気的に検出し、断線を飛散物の発生として検知する。
【００４３】
本発明は、前述したほか、次のように変更して実施することも可能である。
【００４４】
(1)本飛散物回収装置は、連続回流式風洞に限らず、図３に示すように、間欠吹出式風洞１０１’へも適用可能である。この場合は、飛散物回収部材１１は、模型Ｍを支持するためのストラット１０４のうち可動ストラット１０４Ａの下流側の固定ストラット１０４Ｂに、内蔵あるいは表面に沿って設置するように設けられ、それに対応してストッパ１２が設ければよい。
【００４５】
(2)ストッパ１２は必ずしも設ける必要はなく、たとえば、前記アクチュエータ側で飛散回収部材１１が一定角度だけ回転するようにし、この一定角度回転した状態で送風路３を遮断する構成とするで、ストッパ１２を省略することも可能である。
【００４６】
(3)本発明は、主としてフラッタ試験に用いられるが、フラッタ試験以外にも、小部品の飛散を伴う試験や、各種投棄・投下試験等、飛散物の生じる可能性のある試験には用いることができる。たとえば、投下物が気流に流されるのを計測する必要がある投下試験であっても、投下後の短い期間のみの計測であれば、投下試験にも用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
Ｍ    模型
１    連続回流式風洞
２    送風機
３    送風路
４    測定部
６    コーナーベーン
７    模型支持装置
８    ストラット
８Ａ    可動ストラット
８Ｂ    固定ストラット（ストラットの固定部分）
１１    飛散物回収部材
２１    バイパス風路
２２    開閉弁（開閉手段）
【図１】
2010271043.tif 000003
【図２】
2010271043.tif 000004
【図３】
2010271043.tif 000005
【図４】
2010271043.tif 000006