(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流れる風洞内で実機を模擬した試験模型を支持装置で支持して該実機の移動を模擬する移動シミュレーションを行う移動シミュレーション試験方法において、前記試験模型の次の試験位置を現在の試験位置における試験結果から算出する次回試験位置算出ステップと、
前記試験模型が受ける空気力により前記支持装置が撓まないと仮定した場合に次回試験時に前記試験模型が位置すべき目標位置を設定する目標位置設定ステップと、
前記試験模型が前記目標位置にあると仮定した場合に前記試験模型に加わる空気力を算出する空気力算出ステップと、
前記空気力による前記支持装置の撓み量を算出する撓み量算出ステップと、
前記空気力により前記支持装置が撓んだ場合に前記試験模型が移動する予測移動位置を前記撓み量と前記目標位置とを加算して算出する予測移動位置算出ステップとを順に実行し、
前記予測移動位置と前記次の試験位置とが所定距離内にあるときには前記支持装置を前記目標位置に向けて前記試験模型を移動させて次の試験を行い、前記予測移動位置と前記次の試験位置とが所定距離内にないときには次の試験位置と予測移動位置との差を前記目標位置に加えた位置をあらたな目標位置として前記空気力算出ステップ以後の各ステップを繰り返し実行する
ことを特徴とする試験模型の移動シミュレーション試験方法。
【請求項２】
空気が流れる風洞内で支持装置に支持された試験模型の移動シミュレーション試験装置において、
前記支持装置は、前記風洞内に突設した部位の横断面が流れに沿って長軸を持つ略楕円形状の柱状構造の内部に配置され前記試験模型を所定の平面に対して垂直方向に移動させるための垂直移動機構と、
前記風洞外かつ前記柱状構造の下方に配置され当該柱状構造を前記平面内で移動させるための水平移動機構とを備え、
前記柱状構造は前記試験模型を前記長軸の延長軸上で支持し、
前記柱状構造の外板は上下方向に少なくとも２部分の上側外板と下側外板とで構成され前記試験模型の垂直移動に従ってその一方の外面と他方の内面とが摺動する
ことを特徴とする試験模型の移動シミュレーション試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、風洞内で支持された試験模型の移動シミュレーション試験方法及びそれを実現するための試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気中を移動する実機に及ぼす空力特性の取得を目的として、風洞内でその試験模型による移動シミュレーション試験がなされる。図５は、風洞内に設置される従来の移動シミュレーション試験装置１００である。かかる試験装置１００は、空気の流れ方向（同図中の矢印方向）に流線形をなす柱状の装置であり、この装置の上部に上記流れ方向を向いて突設された母機スティング１０１に母機模型１０２が支持され、この母機スティング１０１の基端部から上記流れ方向に略垂直に延出するアーム１０３に子機スティング１０４の基部１０４ａが上記流れ方向と略同一方向を向いて取り付けられている。そして、この基部１０４ａの先端部には、ここから延出して上記流れ方向に略垂直に折曲した略Ｌ字状のアーム１０５が取り付けられ、更に、このアーム１０５の先端に上記流れ方向と略同一方向を向いて取り付けられた子機スティング１０４の端部１０４ｂに母機の搭載物の試験模型１０６が支持される構造をなしている。したがって、従来の試験装置１００では、母機スティング１０１にアーム１０３などを介して子機スティング１０４が連結される態様のために、アーム１０３などが風洞内に置かれる構造となり、また、試験模型１０６の十分な可動範囲の確保が難しい構造となっている。尚、母機スティング１０１や子機スティング１０４などには、母機模型１０２や試験模型１０６をＸＹＺ軸方向の移動及びこれら軸周りの回転を可能にするためのモータなどが装着されている。
【０００３】
一方、従来の試験装置１００を用いた試験模型１０６による移動シミュレーション試験では、図６のフローチャートに示すように、試験模型１０６の次のステップでの試験位置が指定され（ステップＳ１００）、しかる後に試験模型１０６が当該試験位置を目標として移動し（ステップＳ１０１）、試験模型１０６の静定を待ってから（ステップＳ１０２）、ＸＹＺ軸方向の分力及びこれら軸周りのモーメントを計測して（ステップＳ１０３）、これから試験位置での撓み量を算出し（ステップＳ１０４）、撓み量から算出した実位置と前記試験位置とを比較したときに（ステップＳ１０５）、所定のずれ量内であればこの位置を次のステップでの試験位置と決定する（ステップＳ１０６）が、所定のずれ量外であれば、適宜な補正を加えてこれを目標位置とし（ステップＳ１０７）、所定のずれ量内に収まるまで上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０５，及びＳ１０７を繰り返す方法が採られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の試験装置では、上記アームなどが風洞内に置かれる構造のために、風洞内の空気の流れを妨げて流体速度の低下や気流の乱れを引き起こし、正確なシミュレーションの実現が難しい領域があった。しかも、上記両スティング間の空間が十分でないために、シミュレーションでの試験模型の移動範囲が制限され使い勝手に劣るところがあった。
また、従来の試験装置での上記処理方法において、最初に指定された目標位置は、空気力による試験装置の撓みのために実際に到達する真の目標位置とは異なるため、真の目標位置に到達するまで上述した処理ルーチンに従って移動し、移動の都度撓み量を算出しなければならないようになっており、所定時間内でシミュレーションを完了させることが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、この種のシミュレーションを効率よく行える試験模型の移動シミュレーション試験方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、風洞内気流が広い部分で整流されて正確なシミュレーションが広い空間を利用して実現できる試験模型の移動シミュレーション試験装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る試験模型の移動シミュレーション試験方法は、空気が流れる風洞内で実機を模擬した試験模型を支持装置で支持して該実機の移動を模擬する移動シミュレーションを行う移動シミュレーション試験方法において、前記試験模型の次の試験位置を現在の試験位置における試験結果から算出する次回試験位置算出ステップと、前記試験模型が受ける空気力により前記支持装置が撓まないと仮定した場合に次回試験時に前記試験模型が位置すべき目標位置を設定する目標位置設定ステップと、前記試験模型が前記目標位置にあると仮定した場合に前記試験模型に加わる空気力を算出する空気力算出ステップと、前記空気力による前記支持装置の撓み量を算出する撓み量算出ステップと、前記空気力により前記支持装置が撓んだ場合に前記試験模型が移動する予測移動位置を前記撓み量と前記目標位置とを加算して算出する予測移動位置算出ステップとを順に実行し、前記予測移動位置と前記次の試験位置とが所定距離内にあるときには前記支持装置を前記目標位置に向けて前記試験模型を移動させて次の試験を行い、前記予測移動位置と前記次の試験位置とが所定距離内にないときには次の試験位置と予測移動位置との差を前記目標位置に加えた位置をあらたな目標位置として前記空気力算出ステップ以後の各ステップを繰り返し実行するようにしたものであり、本試験方法によれば、従来のように次の試験位置と判定されるまで何回も移動し、移動の都度撓み量を算出しなければならない煩雑さを要せず、目標位置に移動するようになるため、この種のシミュレーションを所定時間内で効率よく行える。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る試験模型の移動シミュレーション試験装置は、空気が流れる風洞内で支持装置に支持された試験模型の移動シミュレーション試験装置において、前記支持装置は、前記風洞内に突設した部位の横断面が流れに沿って長軸を持つ略楕円形状の柱状構造の内部に配置され前記試験模型を所定の平面に対して垂直方向に移動させるための垂直移動機構と、前記風洞外かつ前記柱状構造の下方に配置され当該柱状構造を前記平面内で移動させるための水平移動機構とを備え、前記柱状構造は前記試験模型を前記長軸の延長軸上で支持し、前記柱状構造の外板は上下方向に少なくとも２部分の上側外板と下側外板とで構成され前記試験模型の垂直移動に従ってその一方の外面と他方の内面とが摺動するようにしたものであり、かかる装置によれば、試験模型の移動範囲が制限されないために使い勝手が向上し、また、広い範囲で風洞内の空気の流れが妨げられないために、効率のよいシミュレーション試験を実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の試験模型の移動シミュレーション試験装置、及びこの装置を用いた移動シミュレーション試験方法に係る実施の形態を図１〜４を参照して説明する。
本試験装置Ａは、図１に示すように、空気が流れる風洞（図示せず）内で母機模型２を支持する母機支持装置３と、それとは独立して試験模型４を支持するようにした子機支持装置１を有している。即ち、母機支持装置３は、その横断面が空気の流線（空気流体の流速方向で、本実施の形態ではＸ−Ｘ軸方向）に沿う流線形をした柱状構造をなし、この柱状構造の中間部には、上記流れ方向に対向して突設された母機スティング３ａを介して母機模型２が支持されている。さらに、子機支持装置１は、本体（風洞内に突設した部位）１ａの横断面が扁平な略楕円形状でその長軸が空気の流線に平行をなす柱状構造をしていて、本体１ａ上部には、上記長軸の延長軸上にその基部５ａを配する一方、本実施の形態では、この基部５ａから略Ｌ状に折曲されて当該基部５ａと平行をなす端部５ｂに試験模型４を支持する子機スティング５が取り付けられており、子機支持装置１は、試験模型４の移動範囲が制限されないように、試験模型４を母機支持装置３とは独立に支持する構成を採っている。
【００１０】
また、子機支持装置１では、上述した本体１ａの柱状構造の形態に加え、試験模型４の移動及び回転が風洞内の空気の流れを妨げることのないようにすることを基本としている。即ち、図２に示すように、風洞（図示せず）外で、且つ、本体１ａを載置した底板１ｂの下方に、当該本体１ａ、即ち、試験模型４をＸＹ軸で形成される所定平面内（図１参照）で移動させるための一対のボールネジ機構（移動機構）６，７が直交して配設され、更に、本実施の形態では、試験模型４をＺ軸（図１参照）周りに回転させるためのヨー角変位回転機構８が上記ボールネジ機構７上に配設され、かかるヨー角変位回転機構８上に本体１ａが底板１ｂを介して載置されるようになっている。このように機構６〜８は、積層形態の構成が採られるが、それぞれ独立に移動及び回転可能になっている。
【００１１】
また、子機支持装置１では、図２に示すように、本体１ａ内にボールネジ機構（移動機構）９が配設され、これにより試験模型４がＺ軸方向に移動するようにしている。このために、本体１ａは、同図に示すように、底板１ｂに固着された外板１ｃに対し内板１ｄがボールネジ機構９による進退に従って摺動する構成を採っている。更に、本実施の形態では、図１に示すように、Ｙ軸周りに回転させるためのピッチ角変位回転機構１０が本体１ａ内の上方に配設されている。更にまた、本実施の形態では、試験模型４をＸ軸周りに回転させるためのロール角変位回転機構１１が、子機スティング５の端部５ｂに配設されている。
【００１２】
次に、本試験装置Ａを用いて行う試験模型４の移動シミュレーション試験方法について図３，４のフローチャートを参照して説明する。但し、本フローチャートのサブルーチンでは、後述するようにステップＳ２５を設け、次の試験位置と支持装置１の撓みを考慮して予測される予測移動位置との差が所定値以下になった場合に、予測移動位置に至るために目標とした目標位置を試験模型４が移動するときの目標位置と決定する処理をしている。
ところで、試験模型４を移動させるためのボールネジ機構６，７及び９に対する移動指令は、本試験装置Ａで行ってもよく、或いは、例えばコントロール室内の制御装置で行ってもよい。
【００１３】
まず、メインルーチンのステップＳ１において現在の位置での試験データから試験模型４の次の試験位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）が決定される。そして、ステップＳ２でサブルーチンが呼び出され、サブルーチンでは、ステップＳ２１で次の試験位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）で試験模型４に加わる空気力を算出し、ステップＳ２２で上記空気力から当該位置での支持装置１の撓み量（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）を算出する。そして、ステップＳ２３において、次の試験位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を目標位置として仮に見立て、ステップＳ２４で、目標位置に向い移動した場合に支持装置１の撓みにより目標位置からずれて試験模型４が移動すると予測される予測移動位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を算出する。
【００１４】
次のステップＳ２５で、次の試験位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と予測移動位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）との差に対する判定を行い、両者の差が所定値より大きいと判定されると、ステップＳ２６において、上記目標位置の座標値に、上記差（Ｘ０−ｘ０，Ｙ０−ｙ０，Ｚ０−ｚ０）を加えた座標値で示される位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を新たな目標位置として仮に見立て、ステップＳ２７で新たな目標位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）で試験模型４に加わる空気力を算出し、ステップＳ２８で上記空気力から当該位置での支持装置１の撓み量（ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＺ１）を算出し、上記ステップＳ２４に戻って新たな予測移動位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を算出し、ステップＳ２５の判定で両者の差が所定値より小さいと判定されるまでステップＳ２４〜Ｓ２８を繰り返す。
一方、上記ステップＳ２５で両者の差が所定値より小さいと判定されると、ステップＳ２９において、（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）が目標位置と決定され、当該決定は、メインルーチンのステップＳ３においてサブルーチンからの応答として取得される。
【００１５】
そして、ステップＳ３において、サブルーチンからの応答により移動する際の目標位置を取得したメインルーチンでは、ボールネジ機構６，７及び９に対し移動指令を発し、これにより試験模型４は目標位置に向けて移動し（ステップＳ４）、同時に、当該位置での撓み量及び撓み方向から角変位回転機構８，１０，１１に対する姿勢制御指令が発せられる。ところで、ボールネジ機構６，７及び９などを駆動する，例えばＤＣモータやステッピングモータは加減速制御されるとともに、移動した位置での静定を早める振動対策がなされている。そして、試験模型４が目標位置に移動して、ＸＹＺ軸方向の分力及びこれら軸周りのモーメントを計測し（ステップＳ５）、計測結果から、ステップＳ１において新たな次の試験位置が決定される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の試験模型の移動シミュレーション試験装置によれば、試験模型の移動範囲が制限されないために使い勝手が向上し、また、風洞内の空気流体の流れが妨げられない。
また、本発明の試験模型の移動シミュレーション試験方法によれば、移動前に試験装置の撓みを計算して試験模型の移動位置を予測し、予測される移動位置が次の試験位置と所定の誤差範囲で一致してから移動するようにしたので、一回の移動で次の試験位置に移動することができ、この種のシミュレーションを所定時間内で効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る試験模型の移動シミュレーション試験装置を含むシミュレーションシステムの構成図である。
【図２】  本試験装置に配設される移動機構の構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係る試験模型の移動シミュレーション試験方法におけるメインルーチンのフローチャート図である。
【図４】  本発明の実施の形態に係る試験模型の移動シミュレーション試験方法におけるサブルーチンのフローチャート図である。
【図５】  従来の移動シミュレーション試験装置の構成図である。
【図６】  従来の移動シミュレーション試験方法のフローチャート図である。
【符号の説明】
１                      本試験装置
１ａ                    本体（風洞内に突設した部位）
２                      母機模型
３                      母機支持装置
３ａ                    母機スティング
４                      試験模型
５                      子機スティング
５ａ                    基部（長軸の延長軸上）
５ｂ                    端部
６，７，９              ボールネジ機構（移動機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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