(57)【要約】【課題】過去の試験データが自動的に反映されて効率よく風洞試験がなし得る風洞試験方法および風洞試験装置を提供する。【解決手段】風洞１０と、該風洞１０における風洞試験を支援する風洞試験支援装置３０とを備えてなる風洞試験装置Ａにより、少なくとも模型情報および通風条件に基づいて風洞試験における模型の各種状態を解析し、得られた各種状態が許容範囲内であるか否かを評価し、前記各種状態が許容範囲内であれば風洞試験を実行し、実行された風洞試験における試験データを取得し、前記試験データにより前記解析結果の妥当性を評価し、前記解析結果が妥当であると評価された場合、前記解析に用いた条件をデータベース化するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも模型情報および通風条件に基づいて風洞試験における模型の各種状態を解析する手順と、
得られた各種状態が許容範囲内であるか否かを評価する手順と、
前記各種状態が許容範囲内であれば風洞試験を実行する手順と、
実行された風洞試験における試験データを取得する手順と、
前記試験データにより前記解析結果の妥当性を評価する手順と、
前記解析結果が妥当であると評価された場合、前記解析に用いた条件をデータベース化する手順
とを含んでいることを特徴とする風洞試験方法。
【請求項２】
模型に母機模型からの投下物模型が含まれ、各種状態に前記投下物模型の予測軌道が含まれていることを特徴とする請求項１記載の風洞試験方法。
【請求項３】
試験データにより解析結果が妥当でないと評価された場合、前記試験データに基づいて解析条件を変更する手順が含まれていることを特徴とする請求項１記載の風洞試験方法。
【請求項４】
風洞と、該風洞における風洞試験を支援する風洞試験支援装置とを備えてなる風洞試験装置であって、
前記風洞試験支援装置が、入出力部と、解析部と、評価部と、風洞試験における試験データを取得するデータ取得部と、風洞試験を指令する指令部と、データベースと、それらを統括する統括部とを備え、
前記解析部が、前記入出力部からの入力データおよび／または前記データベースに格納されているデータに基づいて、風洞試験における模型の各種状態を解析し、
前記評価部が、解析された各種状態が許容範囲内であるか否かを評価するとともに、前記試験データに基づいて前記解析結果の妥当性を評価し、
前記統括部が、前記評価により妥当とされた解析条件をデータベース化する
ことを特徴とする風洞試験装置。
【請求項５】
模型に母機模型からの投下物模型が含まれ、各種状態に前記投下物模型の予測軌道が含まれていることを特徴とする請求項４記載の風洞試験装置。
【請求項６】
評価部が試験データにより解析結果が妥当でないと評価した場合、統括部が前記試験データに基づいて解析条件を変更することを特徴とする請求項４記載の風洞試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風洞試験方法および風洞試験装置に関する。さらに詳しくは、試験効率を向上できる風洞試験方法および風洞試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、航空機の機体設計や航空機から投下される投下物などの運動予測つまり軌道予測においては、コンピュータによる解析のみでは良好な機体設計がなし得ないことや、精度よく投下物などの運動予測がなし得ないことなどから、風洞内に航空機の模型や投下物の模型を、例えば特開２００２−２４３５７９号公報に提案されているような模型支持装置に支持させた状態で風洞試験を行って、コンピュータによる解析が不十分な点を補うことがなされている。
【０００３】
しかしながら、風洞試験においては航空機の模型や投下物などの模型を準備しておく必要があるため、試験準備に時間を要するという問題がある。また、準備しておいた模型や支持装置が試験途中において試験条件にマッチングしないことが判明した場合、模型や支持装置などを再製作しなければならなくなるため、試験期間が一層長期化するとともに試験コストが増大するという問題もある。
【０００４】
また、従来の風洞試験においては得られた試験データは機体の改良や投下物などの運動軌道の修正のみに利用されているので、過去の試験データが風洞試験に反映されていないという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、過去の試験データが自動的に反映されて効率よく風洞試験がなし得る風洞試験方法および風洞試験装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の風洞試験方法は、少なくとも模型情報および通風条件に基づいて風洞試験における模型の各種状態を解析する手順と、得られた各種状態が許容範囲内であるか否かを評価する手順と、前記各種状態が許容範囲内であれば風洞試験を実行する手順と、実行された風洞試験における試験データを取得する手順と、前記試験データにより前記解析結果の妥当性を評価する手順と、前記解析結果が妥当であると評価された場合、前記解析に用いた条件をデータベース化する手順とを含んでいることを特徴とする。
【０００７】
本発明の風洞試験方法においては、模型に母機模型からの投下物模型が含まれ、各種状態に前記投下物模型の予測軌道が含まれているものとされてもよい。
【０００８】
また、本発明の風洞試験方法においては、試験データにより解析結果が妥当でないと評価された場合、前記試験データに基づいて解析条件を変更する手順が含まれているのが好ましい。
【０００９】
一方、本発明の風洞試験装置は、風洞と、該風洞における風洞試験を支援する風洞試験支援装置とを備えてなる風洞試験装置であって、前記風洞試験支援装置が、入出力部と解析部と評価部と風洞試験における試験データを取得するデータ取得部と風洞試験を指令する指令部とデータベースとそれらを統括する統括部とを備え、前記解析部が前記入出力部からの入力データおよび／または前記データベースに格納されているデータに基づいて、風洞試験における模型の各種状態を解析し、前記評価部が、解析された各種状態が許容範囲内であるか否かを評価するとともに前記試験データに基づいて前記解析結果の妥当性を評価し、前記統括部が前記評価により妥当とされた解析条件をデータベース化することを特徴とする。
【００１０】
本発明の風洞試験装置においては、模型に母機模型からの投下物模型が含まれ、各種状態に前記投下物模型の予測軌道が含まれていてもよい。
【００１１】
また、本発明の風洞試験装置においては、評価部が試験データにより解析結果が妥当でないと評価した場合、統括部が前記試験データに基づいて解析条件を変更するのが好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明は、前記の如く構成されているので、投下物支持装置など試験関連設備を所望の試験がなし得るように調整して試験がなし得る。そのため、試験の途中において投下物支持装置の再調整などの必要がなくなり、試験期間の短縮が図られるととともその低コスト化が実現される。また、試験データにより解析結果を評価しその妥当性が確認された場合、その解析条件をデータベース化するようにしているので、試験データが後の試験に反映されて試験の効率化が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
図１および図２に本発明の風洞試験方法に適用される風洞試験装置の一実施形態を概略図およびブロック図でそれぞれ示す。
【００１５】
風洞試験装置Ａは、図１および図２に示すように、風洞１０とこの風洞１０における風洞試験を支援する風洞試験支援装置３０とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００１６】
風洞１０は、風洞本体１１と、風洞本体１１内に所望風速の気流を生成する送風手段１２と、母機を模擬した母機模型１３と、その母機模型１３を支持しながら駆動する母機模型支持装置１４と、母機から投下される投下物を模擬した投下物模型１５と、その投下物模型１４を支持しながら駆動する投下物模型支持装置１６と、それらを制御する風洞制御装置２０とを備えてなるものとされる。
【００１７】
風洞本体１１および送風手段１２は、三音速、つまり亜音速、遷音速および超音速での試験がなし得るように調整されてなるものとされる。また、風洞本体１１には気流の速度、つまり風速および圧力を検出する風速センサ４１や圧力センサ４２が配設されている。これらのセンサ４１，４２の検出信号は風洞制御装置２０に送出される。なお、風洞本体１１および送風手段１２には、公知の各種構成を好適に用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００１８】
母機模型１３は母機を所定比率で縮小したものとされて、それに作用する力、圧力、応力などを検出するための力センサ４３、圧力センサ４４、応力センサ４５などが適宜位置、例えば母機模型１３の機首や翼に装着されてなるものとされる。これらのセンサ４３，４４，４５による検出信号は、母機模型支持装置１４を介して風洞制御装置２０に送出される。
【００１９】
母機模型支持装置１４は、母機模型１３を支持しながら風洞本体１１の長手方向に沿って移動させるようにされてなるものとされる。なお、母機模型支持装置１４には、この種の支持装置における公知構造を好適に用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
投下物模型１５は投下物を母機と同比率で縮小したものとされて、それに作用する力、圧力、応力などを検出するための力センサ４３、圧力センサ４４、応力センサ４５などが適宜位置、例えば投下物模型１５の頭部や上部に装着されてなるものとされる。これらのセンサ４３，４４，４５による検出信号は、投下物模型支持装置１６を介して風洞制御装置２０に送出される。
【００２１】
投下物模型支持装置１６は、投下物模型１５を支持しながらその姿勢を適宜姿勢、例えば、ロール角を適宜角度としたり、ヨー角を適宜角度としたり、ピッチ角を適宜角度としたり、その高さ位置を適宜位置としたりするようにされるとともに、それらの検出がなし得るようにされている。すなわち、この投下物模型支持装置１６には、投下物模型の姿勢を検出する姿勢センサ４６、つまりロール角を検出するロール角検出センサ、ヨー角を検出するヨー角検出センサ、ピッチ角を検出するピッチ角検出センサ、高さセンサ４７などが設けられている。なお、投下物模型支持装置１６には、この種の支持装置における公知構造を好適に用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
風洞制御装置２０は、例えばマイコンとされて送風手段１２、母機模型支持装置１４および投下物模型支持装置１６を制御するとともに、各センサ４１，４２，４３，…からの検出信号を風洞試験支援装置３０に送出するものとされる。この場合、センサ４１，４２，４３，…による検出信号は一般的に微弱であるので、風洞制御装置２０に増幅器を設けて増幅した後に風洞試験支援装置３０に送出されるようにしてもよい。
【００２３】
風洞試験支援装置３０は、図２に示すように、入出力部３１と解析部３２と評価部３３とデータ取得部３４と指令部３５とデータベース３６とこれらを統括する統括部３７とを備えて風洞試験を支援するものとされる。風洞試験支援装置３０は、具体的には、前記各部３１，３２，３３，…の機能を実現するようにプログラムされたコンピュータとされる。
【００２４】
入出力部３１は、ＣＡＤシステム５０や入力手段６０から入力される、通風条件や母機模型１３の形状データ、投下物模型１５の形状データ、投下物模型支持装置１６の形状データ（例えば、スティングの形状データ）、母機模型支持装置１４の動作可能範囲に関するデータ、投下物模型支持装置１６の動作可能範囲に関するデータ、風速に関するデータ、母機模型１３の許容応力、投下物模型１５の許容応力、投下物模型支持装置１６の許容応力など（以下、入力データという）を風洞試験支援装置３０に取り込む一方、解析結果、評価結果、取得した試験データなどを画像表示装置やプリンタなどの出力手段７０に送出するものとされる。
【００２５】
解析部３２は、入力データに基づいて流体の流れを三次元的に解析するプログラム（以下、単に３次元解析プログラムという）などにより、風洞本体１１内の圧力分布（図３参照）、および模型の各種状態、例えば母機模型１３の空力データ、母機模型１３に発生する応力、投下物模型１５の空力データ、投下物模型１５に発生する応力、投下物模型支持装置１６に発生する応力、投下物模型１５の運動予測つまり投下物模型１５の予測軌道などを解析する。
【００２６】
評価部３３は、解析部３２により得られた模型の各種状態が許容範囲内か否か評価する。例えば、母機模型１３に発生する応力、投下物模型１５に発生する応力、投下物模型支持装置１６に発生する応力が許容応力内であるか否かを評価したり、試験範囲における投下物模型１５の予測軌道が投下物模型支持装置１６の動作可能範囲内に収まるか否かを評価したりする。
【００２７】
例えば、図４に示すような投下物模型１５の予測軌道が得られた場合、投下５秒後には投下物模型支持装置１６が風洞本体１１下部から突出した位置（図４（ｃ）参照）となるので、計画されているスティングを有する投下物模型支持装置１６だけでは予定している試験がなし得ず、別形状のスティングが必要となると評価する。
【００２８】
また、評価部３３は、データ取得部３４により取得された試験データと解析結果とを比較して、解析部３２における解析の妥当性の評価も行う。例えば、解析結果による迎角変化時の揚力変化と、試験データによる迎角変化時の揚力変化とを比較して揚力係数の妥当性を評価する。例えば、図５に示すように、解析結果による迎角変化時の揚力変化が試験データによる迎角変化時の揚力変化より大きければ、解析に用いた揚力係数が大きすぎると評価する。
【００２９】
データ取得部３４は、センサ４０、例えば風洞本体１１内に設置されている風速センサ４１や圧力センサ４２、母機模型１３内に設けられている力センサ４３や応力センサ４５、投下物模型１５内に設けられている力センサ４３や応力センサ４５、投下物模型支持装置１６に設けられている姿勢センサ４６などからの検出信号を受信する。
【００３０】
指令部３５は、統括部３７からの試験実行の指示を受けて風洞制御装置２０に指令信号を送出する。例えば、送風手段１２の送風量、母機模型支持装置１４の動作量、投下物模型支持装置１６の動作量を風洞制御装置２０に送出する。
【００３１】
データベース３６には、風洞本体１１の基本データ、送風手段１２に関するデータ、揚力係数などの解析に必要なデータ、試験データなどが格納される。
【００３２】
統括部３７は、入出力部３１における入出力の管理をしたり、入力データおよびデータベース３６のデータの解析部３２への送出を管理したり、評価部３３の評価結果に基づいて試験の実行を指令部３５に指示したり、評価部３３の評価結果に基づいて試験条件の変更（例えば、通風条件の変更、使用するスティングの形状変更など）を指示したり、評価部３３の評価結果に基づいてデータベース３６のデータの更新を実行したりする（例えば、揚力係数を試験データに基づいて更新する。）。また、試験条件の変更は、出力手段７０から出力される。
【００３３】
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、かかる構成とされている風洞試験装置における風洞試験について説明する。
【００３４】
（１）ＣＡＤ装置５０や入力手段６０から模型情報、つまり母機模型１３の形状データや投下物模型１５の形状データ、母機模型１３の許容応力、投下物模型１５の許容応力、母機模型支持装置１４の動作可能範囲、投下物模型支持装置１６の動作可能範囲、投下物模型支持装置１６の許容応力など、および通風条件を風洞試験支援装置３０に入力する（ステップ１）。
【００３５】
（２）風洞試験支援装置３０は入力された模型情報および通風条件、ならびにデータベース３６に格納されている揚力係数などのデータに基づいて、解析部３２により３次元解析プログラムなどを用いて模型の各種状態についての解析を実行する（ステップ２）。例えば、母機模型１３に発生する応力、投下物模型１５の予測軌道、投下物模型支持装置１６に発生する応力などを解析する。
【００３６】
（３）風洞試験支援装置３０は、解析により得られた投下物模型支持装置１６の動作範囲が動作可能範囲であるか否かを評価部３３により評価し（ステップ３）、動作可能範囲内と評価されればステップ４に移行する一方、動作可能範囲外と評価されればステップ９に移行する。
【００３７】
（４）風洞試験支援装置３０は、解析により得られた母機模型１３の応力、投下物模型１５の応力、投下物模型支持装置１６の応力が許容応力内であるか否かを評価部３３により評価し（ステップ４）、各応力が許容範囲内と評価されればステップ５に移行する一方、許容範囲外と評価されればステップ１０に移行する。
【００３８】
（５）風洞試験支援装置３０は指令部３５から風洞制御装置２０に風洞試験の実行を指示する（ステップ５）。
【００３９】
（６）風洞制御装置２０はセンサ４０からの検出信号を風洞試験支援装置３０に送出する（ステップ６）。
【００４０】
（７）風洞試験支援装置３０は、取得された試験データに基づいて解析結果の妥当性を評価部３３により評価し（ステップ７）、解析結果が妥当であると評価されればステップ８に移行する一方、妥当でないと評価されるとステップ１１に移行する。
【００４１】
（８）風洞試験支援装置３０は、解析条件をデータベース３６に格納してそれらをデータベース化して処理を終了する。
【００４２】
（９）模型情報（例えばスティングの形状）を変更してステップ１に戻る（ステップ９）。
【００４３】
（１０）通風条件を変更、例えばマッハ数を下げてステップ１に戻る（ステップ１０）。
【００４４】
（１１）解析条件（例えば揚力係数）を変更する（ステップ１１）。
【００４５】
（１２）風洞試験支援装置３０は、変更された解析条件により再度解析を実行してステップ７に戻る（ステップ１２）。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、風洞試験の前に風洞試験支援装置３０により模型情報および通風条件に基づいて模型の各種状態について解析を行い、予定されているスティングにより所定の試験がなし得るか否かなどを評価し、その評価において問題がないとされた条件で試験を行うので、試験条件にマッチしたスティングなどを事前に用意しておくことができ、つまり試験関連設備を試験条件にマッチさせて調整することができ、それにより試験が円滑になされて試験の無用の長期化が防止され、かつ、その低コスト化が図られる。また、試験における通風条件を母機模型１３や投下物模型支持装置１６などの許容応力範囲となるように設定して試験を行うので、試験中に母機模型１３や投下物模型支持装置１６などが損傷するおそれもない。その上、試験データに基づいて風洞試験支援装置３０のデータベース３６を更新するようにしているので、試験データが後の試験に有効に活用できて風洞試験の効率化が図られる。
【００４７】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態では投下物模型の風洞試験を例に取り説明されているが、本発明の適用は投下物模型の風洞試験に限定されるものではなく、各種風洞試験に適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、投下物支持装置などの試験関連設備を所望の試験がなし得るように調整して試験がなし得るという優れた効果が得られる。そのため、試験の途中において投下物支持装置の再調整などの必要がなくなり、試験期間の無用の長期化が防止されるとともに、その低コスト化が実現されるという優れた効果も得られる。
【００４９】
また、本発明によれば、試験データにより解析結果を評価してその妥当性が確認された場合、その解析条件をデータベース化するようにしているので、試験データが後の試験に反映されて試験の効率化が図られるとともに、解析者の解析ノウハウの向上がなされ、将来的には風洞試験の回数を減少させ解析だけでも信頼性の高い機体設計がなし得ることが期待されるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風洞試験方法に適用される風洞試験装置の概略図である。
【図２】同ブロック図である。
【図３】風洞試験装置の解析による風洞内の圧力分布のコンピュータグラフィックである。
【図４】風洞試験装置による投下物模型の投下シミュレーションのンピュータグラフィックであって、同（ａ）は投下直後の状態を示し、同（ｂ）は投下３秒後の状態を示し、同（ｃ）は投下５秒後の状態を示す。
【図５】迎角変化時における揚力変化を時系列的に示すグラフである。
【図６】本発明の風洞試験方法における手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０        風洞
１１        風洞本体
１２        通風手段
１３        母機模型
１４        母機模型支持装置
１５        投下物模型
１６        投下物模型支持装置
２０        風洞制御装置
３０        風洞試験支援装置
３１        入出力部
３２        解析部
３３        評価部
３４        データ取得部
３５        指令部
３６        データベース
３７        統括部
４０        センサ
４１        風速センサ
４２        圧力センサ
４３        力センサ
４５        応力センサ
４６        姿勢センサ
５０        ＣＡＤシステム
６０        入力手段
７０        出力手段
Ａ        風洞試験装置
【図１】
2004361091.tif 000003
【図２】
2004361091.tif 000004
【図３】
2004361091.tif 000005
【図４】
2004361091.tif 000006
【図５】
2004361091.tif 000007
【図６】
2004361091.tif 000008