遷音速における薄翼上衝撃波のエルロン振動による非定常挙動について

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航空機のエルロン・バズは高速飛行において非常に危険な現象である。特に薄翼の航空機では、衝撃波による境界層はく離の発生が抑えられる結果、翼面での衝撃波振動自体がエルロン・バズの発生に直接結びつき、急速にエルロン振動が成長する。このようなエルロン・バズ現象に対する情報は薄翼航空機の存在が少ないため非常に少ない。一方、超音速旅客機の様な高速で飛行する航空機ではこのエルロン・バズの検討が必須となるため、将来の先進的高速航空機開発に対するデータ蓄積のため同エルロン・バズ現象の検討を行う必要がある。この必要性のもと、翼弦長の25%の長さのエルロンを持つNACA0003翼に対し、エルロンに強制的な振動を与えた場合の衝撃波の振動とエルロンに働くモーメントの関係について検討を進めた。本研究では、マッハ数、翼の迎角、及び、エルロン振動の振幅と振動数を変化させ、翼周りの流れに対するこれらの影響、及び、エルロンに働く非定常モーメントとの関係を、流体力学シミュレーション技術を用いて調べた。この結果、衝撃波が定常衝撃波位置に比べて上流側で振動する現象が見られ、これには粘性が強く影響していることが判明した。また、エルロン舵角を調和振動的に変化させても、衝撃波の位置は調和振動的にならないことが観察され、これには衝撃波前後の圧力比が調和振動的に変化しないことが影響していると考えられた。以上、エルロン・バズ発生に直接関係する衝撃波の運動は、単純な線形空気力学では扱えない要素を含んでいることが明らかとなった。

遷音速における薄翼上衝撃波のエルロン振動による非定常挙動について

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