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飛翔体の空気力学に関する研究

1.編隊飛行における翼端渦の干渉

編隊飛行時の翼端渦の可視化
編隊飛行時の翼端渦の可視化

V字型飛行に代表される鳥の編隊飛行は,群れ全体の空気力学的な効率(揚抗比)の向上をもたらすため,長距離を移動する雁の群れなどで見られる飛行形態である.有翼飛翔体が編隊飛行する場合においても,下流に位置する翼は上流の翼から流れ出る後引き渦(翼端渦)の誘起速度場の影響をうけ,誘導抵抗低減および実効迎角の増加により揚力増加が考えられる.本研究では,同一水平面内に配置した同一水平面内に配置した前後2つの翼について,翼幅方向の重なりをいくつか変化させ,編隊飛行配置の翼における翼端渦の干渉と空力特性との関係を明らかにする.研究成果はJournal of Aircraft (vol.49 No.1, 2012, pp.206-213) に掲載されています.

2.人力飛行機の空気力学研究

主翼境界層の発達に対する表面波打ちの影響

人力飛行機主翼まわりの流れの可視化
人力飛行機主翼まわりの流れの可視化

人力飛行機の主翼は,一般にリブ構造に薄いフィルムを張ることで製作される.これは,機体の軽量化には有利であるものの,容易に変形するフィルムを限定された箇所で固定するため,翼面にはリブを凸とする緩やかな凹凸が周期的に生じてしまう.本研究では,人力機で用いられるDAE21翼を対象に,翼表面の緩やかな凹凸が境界層の発達や空力性能に与える影響について実験的に調べている.低迎角時において層流剥離が生じる場合,リブ位置および凹凸に対応して剥離位置のスパン方向への波打ちが現れるが,空力性能に与える影響を小さい.一方,高迎角時の失速特性については,凹凸を有する翼の後縁失速が滑面の場合よりも抑えられるなどの特徴が観察されている.

翼の迎角急変に対する空力応答<br /><br />

現在主流となっている人力飛行機はエルロンを装備せず尾翼のみで操縦しなくてはならない上,尾翼も全可動翼である点など通常の飛行機とは構造が異なっており,機体を安定して操縦することは難しく,その結果,操縦に起因する事故も増えつつある.本研究では人力飛行機の操縦性能向上を目指し,気流の向きに対して迎角を急変化させたときのNACA0009翼型の空力特性を実験的に調べている.負圧面に剥離領域がない迎角範囲あるいは剥離泡が生じる迎角範囲で迎角変化に対する応答が顕著に異なる様子が観察された.

3.超軽量動力機(ULP)の製作・飛行

超軽量動力機MX2 Sprint
超軽量動力機MX2 Sprint

研究室では学生主体の教育研究プロジェクト「ULPの設計製作から飛行まで」を立ち上げ,その第一段階として,市販の超軽量動力機(ULP:ウルトラライトプレーン)“MX2 Sprint”を製作し,初飛行に成功した.現在,この機体を用いて,超軽量動力機の飛行特性や安全性に関する研究を行っている.同時に,1/10精密スケールモデルを用いた風洞での空力性能試験も行っている.

 
 
 
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