高速応答感圧塗料を用いた実機レイノルズ数における非定常圧力場の解明

使用快速响应压敏涂料阐明实际雷诺数下的非定常压力场

基本信息

批准号：
16J02503
负责人：
杉岡洋介
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，実飛行状態における非定常圧力場の解明を目指し，実機レイノルズ数環境下での非定常圧力場の定量計測を実現する感圧塗料(PSP)技術の開発およびその技術実証を行った．本目的の実現に向け平成30年度には，「高速応答PSPの改良」，「非定常PSPを用いた旅客機上の遷音速バフェット現象の解明」，および「寿命イメージング法の改良と実機飛行試験における実証」，を行った．第1に，ポリマー／セラミック(PC)PSPの性能を向上するため，バインダへの粒子添加方法を改良し，その特性を評価した．その結果，高周波数応答性と低表面粗さの両立を目指すには，従来手法よりも提案手法の方が望ましいことが確認された．第2に，低表面粗さ高速応答PSPを回流式の遷音速風洞における旅客機模型の風洞試験に適用し，遷音速バフェットの現象解明を試みた．左右翼の下地材の違いによる塗膜温度の差異を解決するため，PCバインダに感温色素を吸着させた塗料を新たに開発した．マッハ数 0.85，レイノルズ数2.3×10^6の気流中において，旅客機模型主翼上の非定常圧力および温度を同時に計測した．温度データを用いてPSPの温度依存性の補正を行うことで，圧力係数のRMS誤差が0.05と高精度な圧力計測を行えることを確認した．また非定常圧力データを用いて，従来手法との対比によるバフェット現象の発生と流体現象の関係を明らかにした．第3に，計測対象の変形による誤差を低減する技術として「寿命イメージング法」の改良および実証を行った．昨年度までの知見を基に，2ゲート法の画像取得タイミングを系統的に選定する方法を提案した．さらに，改良を加えた寿命イメージング法を実機飛行試験に応用し，遷音速で飛行する航空機の主翼上衝撃波位置の可視化に成功した．さらに，翼面上の温度を推定することにより，飛行中の圧力定量計測の可能性を示した．

在这项研究中，我们旨在阐明实际飞行条件下的非定常压力场，并开发并演示了一种压敏涂料（PSP）技术，可以定量测量实际飞机雷诺数环境下的非定常压力场。．为了实现这一目标，2018年度我们将“改进高速响应PSP”、“利用非定常PSP阐明客机上的跨音速巴菲特现象”、“改进寿命成像方法并进行飞行试验”。实际的飞机。”我们进行了“演示”。首先，为了提高聚合物/陶瓷（PC）PSP的性能，我们改进了在粘结剂中添加颗粒的方法并评估了其性能。结果证实，为了同时实现高频响应和低表面粗糙度，所提出的方法比传统方法更优选。其次，我们将低表面粗糙度、高速响应的PSP应用于循环型跨音速风洞中的客机模型风洞试验，并试图阐明跨音速抖振现象。为了解决左右翼基材差异导致的漆膜温度差异，我们开发了一种在PC粘合剂上吸附有感温染料的新型涂料。在马赫数为0.85、雷诺数为2.3×10^6的气流中同时测量了客机模型主翼的非定常压力和温度。通过使用温度数据校正 PSP 的温度依赖性，我们确认可以实现高精度压力测量，压力系数的 RMS 误差为 0.05。此外，利用非定常压力数据，通过与传统方法的比较，阐明了巴菲特现象的发生与流体现象之间的关系。第三，我们改进并演示了“寿命成像法”作为减少测量目标变形引起的误差的技术。基于去年获得的知识，我们提出了一种使用两门方法系统选择图像采集时序的方法。此外，通过将改进的寿命成像方法应用于实际飞行测试，我们成功地可视化了跨音速飞行的飞机主翼上的冲击波位置。此外，通过估计机翼表面的温度，我们证明了定量测量飞行过程中压力的可能性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Characterization of Frequency Response of Pressure-Sensitive Paints

DOI：
10.2514/1.j054985
发表时间：
2017-04-01
期刊：
AIAA JOURNAL
影响因子：
2.5
作者：
Sugimoto, Tamao;Sugioka, Yosuke;Asai, Keisuke
通讯作者：
Asai, Keisuke

遷音速流れ場における非定常圧力計測のための感圧塗料技術の現状

跨音速流场非定常压力测量压敏涂层技术现状

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Sugioka;Daiju Numata;Keisuke Asai;Kazuyuki Nakakita;Shunsuke Koike;Tsutomu Nakajima;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努
通讯作者：
杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努

振動翼の瞬時圧力分布計測への適用に向けたPC-PSPの発光寿命特性評価

PC-PSP应用于振动叶片瞬时压力分布测量的发光寿命特性评估

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Sugioka;Daiju Numata;Keisuke Asai;Kazuyuki Nakakita;Shunsuke Koike;Tsutomu Nakajima;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，沼田大樹，浅井圭介，中北和之，小池俊輔，中島努;杉岡洋介，中北和之，野々村拓，浅井圭介
通讯作者：
杉岡洋介，中北和之，野々村拓，浅井圭介

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