Porosity分布可変翼による突風荷重軽減の研究

 翼上下面の圧力差を利用したPorosity分布可変翼による突風荷重軽減機構の研究を行っています。シンプルな機構で効果が期待されるPassiveな機構及びより効果が期待できるActiveな機構について、風洞試験やCFD解析による流れのメカニズムの解明を勧めています。

コンセプト

 航空機が突風に遭遇した際、翼の迎角が急変して表面の圧力が変わることにより、急激な荷重が作用します。本研究室では、この圧力変化を利用して、翼の上下面に透過気流を作り出し、圧力変化を抑える機構を考案しています。翼内を気流が通過するために、翼の表面を多孔壁としたり、ベーン開口部を有したりし、大きな圧力変化が生じた際に、これら開口部を空気が流れるようにしています。また、通常の飛行時には、この通過気流が生じないような機構とすること、突風時には大きな流路となること、等を考慮しつつ、できるだけシンプルな機構で構築することを目的としています。機構の実現のために、Passiveな機構とActiveな機構のそれぞれについて研究をすすめ、機体に最適な突風荷重軽減機構の構築を目指しています。

   Porosity分布可変機構の概念図スケッチ

PassiveなPorosity可変機構を用いた突風荷重軽減

 突風検出システムやアクチュエータ等の機構を必要とせず、Passive(受動的)な仕組みで突風荷重を軽減する機構についての研究を行っています。これら複雑な機構の搭載は、重量、コストにインパクトがあり、特に小型機への装備に難点がありました。Passiveな機構はこれを解決するものと期待されています。 本研究室では、翼の上下面の圧力差を利用して、突風時に翼内部を気流が通過するようなVentilation機構を用いて、さらに、気流の透過性(Porosity)を領域により変化させることで、最適な突風荷重軽減を実現できる手法についての研究を進めています

   Passive Porosity分布可変翼の風洞試験

ActiveなPorosity分布可変機構を用いた突風荷重軽減

 大型機への適用やより強力な突風荷重軽減を目指して、Active(能動的)な機構にういての研究も行っています。翼内の気流の透過をActiveに制御することにより、突風に対する荷重軽減と機体動揺の低減を目指しています。

学会発表等

谷 泰寛、関 修平、平山拓哉、麻生 茂,Passive Ventilation翼による航空機の突風荷重軽減の試み, 第48期年会講演会, 13-14 April 2017, @東大

谷 泰寛、平山拓哉、関 修平、麻生 茂,Passive Ventilation機構を用いた航空機の突風荷重軽減, 第54回飛行機シンポジウム, 24-26 Oct. 2016, @富山

Acknowledgement

 This work was supported by MEXT/JSPS KAKENHI Grant Number(16K06887).