宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-19-002

機体騒音低減技術の飛行実証(FQUROH)実機改修設計解析
報告書番号：R18JA2800
利⽤分野：航空技術
URL：https://www.jss.jaxa.jp/ar/j2018/8950/
責任者
⼭本⼀⾂, 航空技術部⾨ FQUROH プロジェクトチーム
問い合せ先
⼭本 ⼀⾂( yamamoto.kazuomi@jaxa.jp )メンバ
⼭本 ⼀⾂, 伊藤 靖, ⾼⽯ 武久, 村⼭ 光宏, 坂井 玲太郎, 平井 亨, ⽥中 健太郎, ⾬宮 和久, 中野彦, ⽯⽥ 崇

事業概要
航空機の⾼揚⼒装置及び降着装置から発⽣する機体騒⾳を低減する技術は, 空港周辺地域の騒⾳低減を実現するために国際的にも注⽬されている. FQUROH プロジェクトでは, その技術成熟度を, 将
来の旅客機開発ならびに装備品開発に適⽤可能な段階にまで⾼めることを⽬的としている. これにより, 国内航空産業界における国際競争⼒強化に貢献するとともに, 空港周辺地域社会における騒⾳被害, エアラインの運航コスト (着陸料) の軽減に貢献する. FQUROH プロジェクトの⽬的の⼀つは,スパコン利⽤を前提に, 数値解析技術を⽤いて実⽤的な低騒⾳化コンセプトを探り, 低騒⾳化設計を⾏い, 実機で実証することである. 本事業は⾵洞試験における Reynolds 数効果や半裁模型による影響などを確認し, また実験機の⾳源計測時や圧⼒計測時の流れ場を理解するために実施した.
参考 URL: http://www.aero.jaxa.jp/research/ecat/fquroh/

JSS2 利用の理由
空⼒的に重要な部分は細部まで模擬した実機形状での Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 解析を, 想定されている⾶⾏エンベロープ内 (複数の迎⾓, 横滑り⾓を考慮する必要性) で, 想定されている複数の⾶⾏形態 (フラップ舵⾓の設定の違い, 脚位置の違いなど) にて実施可能であるからである. また, ⾵洞試験のみでは困難な, 低騒⾳化デバイス及び計測装置の空⼒的な影響を事前に⼗分に評価し, 確認するためである.

－312－

This document is provided by JAXA.

JAXA スーパーコンピュータシステム利用成果報告 （ 2018 年 4 月～ 2019 年 3 月）

今年度の成果2017 年度に実施された⾶翔を⽤いた 2 回⽬の⾶⾏実証試験結果を補強するための追加解析を実施した. ⼀例として, ⾶⾏実証試験での低騒⾳化改造形態では, ⾵洞試験で⾒られなかったピーク⾳が⽣じていた. その原因を調査するために遷移モデルを⽤いた RANS 解析を実施し, フラップ Protruding
Rounded Lower-Edge (PRLE) 低騒⾳化デバイスを回り込む流れが Reynolds 数により変化することが分かった (図 1). 実機⾶⾏条件でのみ発⽣するピーク⾳をキャビティ⾳として説明できる可能性が⽰された.
さらにリージョナルジェット騒⾳解析三次元形状の空⼒特性を調べるとともに, 半裁模型を⽤いた
⾵洞試験に向けた RANS 解析技術向上のため, JAXA ⾼揚⼒装置半裁模型 (JAXA Standard Model;JSM) の解析を実施し, ⾵洞床⾯境界層が JSM 模型の失速特性に影響を与えることを確認した (図 2).

図 1: 遷移モデルを⽤いたフラップ間流れの Reynolds 数効果確認 (乱流運動エネルギー分布)

図 2: 壁⾯からの距離で⾊付けした JSM 模型周りの正規化した 0.995 全圧等値⾯ (上⾯側と正⾯から⾒た図; 迎⾓ 20.59°): (a) 対称⾯を仮定した
free-air の場合; (b) 境界層排除板とともに⾵洞床⾯境界層を模擬した場合(JSM 模型下⾯で堰き⽌められた床⾯境界層の⼀部が主翼周りに向かう様⼦が分かる)－313－

This document is provided by JAXA.

宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-19-002

成果の公表-査読付き論⽂
1) Ito, Y., Murayama, M., Yokokawa, Y., Yamamoto, K., Tanaka, K., Hirai, T., Yasuda, H., Tajima, A.,
and Ochi, A., "JAXA's and KHI's Contribution to the Third High Lift Prediction Workshop," Journal ofAircraft, 2019, pp. 2019/01/19, DOI: 10.2514/1.C035131, in press.
-査読なし論⽂1) Yamamoto, K., Takaishi, T., Murayama, M., Yokokawa, Y., Ito, Y., Kohzai, M., Arizono, H., Sakai,R., Shoji, H., Ueno, Y., Tsuchimoto, Y., Isotani, K., Hayama, K., Kumada, T., and Shimada, A.,"FQUROH: A Flight Demonstration Project for Airframe Noise Reduction Technology--the 2nd Flight
Demonstration," AIAA Paper 2018-4087, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA,June 2018, DOI: 10.2514/6.2018-4087.
2) Murayama, M., Yokokawa, Y., Ito, Y., Takaishi, T., Sakai, R., Yamamoto, K., Ueno, Y., Isotani, K.,Tsuchimoto, Y., Hayama, K., Hirai, T., and Tanaka, K., "Noise Reduction Design for Flap Side-edges
toward FQUROH Second Flight Demonstration," AIAA Paper 2018-4085, 2018 AIAA/CEAS
Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, June 2018, DOI: 10.2514/6.2018-4085.
3) Yokokawa, Y., Murayama, M., Takaishi, T., Ura, H., Kohzai, M., Ito, Y., Sakai, R., Yamamoto, K.,Isotani, K., Ueno, Y., Tsuchimoto, Y., and Hayama, K., "Acoustic Wind Tunnel Test with 18% Scale
Half-span Model toward FQUROH Second Flight Demonstration," AIAA Paper 2018-4086, 2018
AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, June 2018, DOI: 10.2514/6.2018-4086.
4) Kohzai, M., Yokokawa, Y., Takaishi, T., Ito, Y., Yamamoto, K., Omotani, H., Kato, T., and Hirai, T.,"Flap Surface Pressure Measurements with 3D printed Pressure Belts in FQUROH Flight
Demonstration," AIAA Paper 2019-2111, AIAA Scitech 2019 Forum, San Diego, CA, January 2019,
DOI: 10.2514/6.2019-2111.
5) Ito, Y., Murayama, M., Yokokawa, Y., Yamamoto, K., Tanaka, K., and Hirai, T., "Wind TunnelInterference Effects on Japan Aerospace Exploration Agency's Standard Model," AIAA Paper 2019-2178,
AIAA Scitech 2019 Forum, San Diego, CA, January 2019, DOI: 10.2514/6.2019-2178.
-⼝頭発表1) ⼭本⼀⾂, ⾼⽯武久, 村⼭光宏, 横川譲, 伊藤靖, ⾹⻄政孝, 有薗仁, 坂井玲太郎, 少路宏和, 上野陽亮, ⼟本雄⼤, 磯⾕和秀, 葉⼭賢司, 熊⽥俊⾏, 島⽥彰久, "機体騒⾳低減技術の⾶⾏実証 FQUROH
プロジェクト-⾶翔による⾶⾏実証-," 第 49 期⽇本航空宇宙学会年会講演会, 1A08 (JSASS-2018-1008),
東京⼤学 ⽣産技術研究所, 2018 年 4 ⽉.
2) 村⼭光宏, 横川譲, 伊藤靖, ⾼⽯武久, 坂井玲太郎, ⼭本⼀⾂(JAXA), 上野陽亮, 磯⾕和秀, ⼟本雄⼤, 葉⼭賢司, "⾶翔のフラップ低騒⾳化設計と FQUROH ⾶⾏実証," 第 49 期⽇本航空宇宙学会年会講演会, 1A10 (JSASS-2018-1010), 東京⼤学 ⽣産技術研究所, 2018 年 4 ⽉.

－314－This document is provided by JAXA.

JAXA スーパーコンピュータシステム利用成果報告 （ 2018 年 4 月～ 2019 年 3 月）

JSS2 利用状況
 計算情報プロセス並列⼿法

MPI

スレッド並列⼿法

⾮該当

プロセス並列数1728

１ケースあたりの経過時間

40 時間

 利⽤量
総資源に占める利⽤割合※1 (%)：1.35
内訳
計算資源
計算システム名

コア時間(コア・h)

資源の利⽤割合※2 (%)

SORA-MA

12,367,998.81

1.51

SORA-PP

3,431.47

0.03

SORA-LM

2.35

0.00

SORA-TPP

0.00

0.00

ファイルシステム資源
ファイルシステム名

ストレージ割当量(GiB)

資源の利⽤割合※2 (%)

/home

82.16

0.09/data

9,422.64

0.17/ltmp

2,520.07

0.22

アーカイバ資源
アーカイバシステム名
J-SPACE

利⽤量(TiB)
268.29

資源の利⽤割合※2 (%)
9.39※1 総資源に占める利⽤割合：3 つの資源(計算,ファイルシステム,アーカイバ)の利⽤割合の加重平均※2 資源の利⽤割合：対象資源⼀年間の総利⽤量に対する利⽤割合－315－This document is provided by JAXA.