宇宙往還機・惑星探査機の極超音速空力特性解明の為の極超音速ルートヴィーク管の試作

高超音速路德维希管原型生产，用于阐明航天器和行星探测器的高超音速空气动力特性

基本信息

批准号：
11750785
负责人：
溝端一秀
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Muroran Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

航空宇宙工学分野において我が国にとって最も重要な「再使用型宇宙輸送機や帰還型惑星探査機の自主開発」に資することを狙って、これらの機体が大気飛行する際に周囲の空気流からどのような力およびモーメントを受けるか(空気力学的特性)を詳細に同定するために最適な「無隔膜式ルートヴィーク管」の試作を進めた。本研究で試作したルートヴィーク管の構成としては、長さ12m程度の貯気管の一端に高速開閉弁、ラバルノズル、測定胴、およびダンプタンクを取り付ける事を想定している。高圧空気を貯気管に蓄え、測定胴を真空ポンプによって低圧に保ち、高速開閉弁を開いて貯気管の高圧空気をノズルに導くことにより、低乱れ・高レイノルズ数の極超音速流が測定胴内に生成される。その構成要素のうち、貯気管と高速開閉弁は平成11年度に設計製作された。平成12年度は、残りの基本構成要素の設計・製作を進めると共に、それらを接続してルートヴィーク管としてまとめるために必要な補器類の設計・製作・調整を行った。則ち、1.貯気管と高速開閉弁を接続するためのジョイントを設計・製作した。2.貯気管内の圧力波伝播を捉えるための圧力センサーの取付プラグを設計・製作した。3.高速開閉弁の作動特性試験を実施した。4.貯気管、高速開閉弁、およびマッハ3円錐ノズルを組み上げることにより、ルートヴィーク管の超音速作動を確認した。5.機体サブスケール模型に働く空気力・空力モーメントのすべてを同時計測するための「6分力天秤」の設計・特注製作を行った。

为了为日本在航天工程领域最重要的“可重复使用的宇宙运输工具和可返回的行星探测器的独立开发”做出贡献，我们的目标是分析这些飞机如何受到周围气流的影响为了详细识别最适合详细识别其所受到的力和力矩（空气动力学特性）的“无隔膜路德维希管”，我们开始进行原型制作。本研究中原型路德维希管的配置设想包括一个高速开关阀、一个拉瓦尔喷嘴、一个测量筒和一个连接到空气存储管一端的转储罐，该储气管长约 12 m长的。通过在储气管内储存高压空气，用真空泵使量筒保持低压，打开高速开关阀将储气管内的高压空气引导至喷嘴，量筒内可产生低湍流、高雷诺数的高超音速流动。其中储气管和高速开关阀是1999年设计制造的。 2000财年，我们继续设计和制造剩余的基本部件，并设计、制造和调整连接它们并将它们组织到路德维希管中所需的辅助设备。即： 1、我们设计并制造了一个连接储气管和高速开关阀的接头。 2.我们设计并制造了压力传感器安装插头，以捕获储气管内的压力波传播。 3.对高速启闭阀的操作特性进行了试验。 4.通过组装储气管、高速开关阀和3马赫锥形喷嘴，证实了路德维希管的超音速运行。 5. 我们设计并定制了“六分量力天平”，以同时测量作用在飞机小比例模型上的所有气动力和气动力力矩。