惑星環境風洞試験 - 安部・船木研究室 安部・船木研究室

Report
宇宙航空開発研究機構 宇宙科学研究所 安部研究室
前川 啓

将来の火星探査における探査機の候補
– 展開型柔軟エアロシェル
– パワードパラグライダー型探査機
→二つを組み合わせた小型の探査機

パラフォイルの利点
– 省スペース
– 推進機による巡航飛行

火星の環境
– 大気密度が低い
– 突風が発生する
→通常のラム圧式のパラフォイルではなく密閉型のパラフォ
イルを検討
◦ 過去の研究から密閉型パラフォイルの揚抗比は約4
(CL=0.52,CD=0.132)

風洞試験によってパラフォイルの空力特性や挙動を調べ,
低圧状態でのパラフォイルの挙動と揚抗比の変化を明らか
にする.
今回は予備試験として、ホビー用ラジコンパラフォイ
ルの傘体に対して、実施した惑星環境風洞試験の
結果を報告する。



スパン長1.6m,コード長0.6m,アスペクト比2.6のホビー用
ラム圧型パラフォイルを使用した
試験内容
– 風洞内の気圧を下げること
により低圧状態での揚抗比
の取得,パラフォイルの挙動
を調べた
風洞気流
– 大気圧からパラフォイルがつぶれるまで減圧
– 風速:15[m/s]~27[m/s]

空気力の測定は、6分力計を用いた
左図の6分力計に治具を装着して行った.
アイボルトにパラフォイルを付ける
6分力計:共和電業製 型番:LFX-A-1KN
6分力計の電圧出力は、下記の干渉補正マトリックスを使用して力に変換する
(MxとFy、MyとFxに大きな干渉がある6分力計であるので、これを補正する)
aFx
aFy
aFz
aMx
aMy
aMz
Fx
0.6421
-0.0079
-0.0039
0.0189
0.2667
0.0043
Fy
0.0061
0.6407
0.0029
-0.2593
0.0235
0.0047
Fz
0.0020
0.0007
0.6683
0.0001
-0.0008
-0.0095
Mx
0.0002
0.0024
0.0001
0.0256
0.0000
0.0000
My
-0.0025
0.0002
0.0000
0.0000
0.0256
0.0000
Mz
0.0001
0.0001
-0.0002
0.0001
-0.0002
0.168
念の為、簡易の校正を行い、上記のマト
リックスが正しいことを確認した。→
風洞内の減圧により気流は以下のように変化した
(気流の速度は設定可能な最低風速に設定)

140
25
120
20
100
動圧[Pa]
風速[m/s]
30
15
10
80
60
40
5
20
0
0
20
40
60
80
風洞内圧[kPa]
100
120
0
0
20
40
60
風洞内圧[kPa]
80
100
120

低圧状態での挙動について
40kPa付近までは安定している.
約9kPaで潰れてしまう.
低圧状態での揚抗比について
風洞内圧と揚抗比の関係
4.50
JAXA調布大型風洞で
試験した時の結果
4.00
3.50
揚抗比

3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0
10
20
30
40
50
60
風洞内圧[kPa]
70
80
90
100
110
•計測結果は以下のようになった.
P0[kPa]
V[m/s]
q[Pa]
Lift[N]
Drag[N]
CL
CD
L/D
100
14.7
125.43
41.72
26.57
0.34
0.22
1.57
90
15.3
122.29
38.24
24.24
0.32
0.20
1.58
80
15.8
115.92
37.13
23.79
0.33
0.21
1.56
70
16.5
110.62
35.91
22.85
0.33
0.21
1.57
60
17.6
107.88
34.36
21.57
0.33
0.21
1.59
50
18.7
101.49
33.39
18.67
0.34
0.19
1.79
40
20
92.87
29.87
18.16
0.33
0.20
1.65
30
21.6
81.24
26.85
14.02
0.34
0.18
1.92
20
23.3
63.02
21.66
9.53
0.35
0.16
2.27
10
27.2
42.94
13.33
3.30
0.32
0.08
4.03
風洞内圧によらず揚力係数は一定であるが、
低圧では、抵抗係数が下がり、揚抗比が増したように見えた。

惑星環境風洞にてラム圧型のホビー用パラフォイルを用い
て風洞試験を行った.
– 低圧状態でのパラフォイルの挙動がわかった.約9[kPa]
で潰れることがわかった.
– 低圧状態での揚抗比の変化を調べた.
ただし、現時点では、以前のJAXA調布の大低試験
との結果の整合がとれていないため、結果の信頼
性は乏しい。
11月下旬の惑星環境風洞試験で、追試験を実施
する予定である。

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