遷音速後退翼上のボルテックスジェネレータによる衝撃波剥離制御メカニズム

摘要

JAXA では遷音速バフェット抑制のために2011 年から風洞試験と数値流体力学 (CFD) 解析により、ボルテックスジェネレータ (VG) の研究を行った。この中では、VG の設置パラメータ (Dv, Hv, Av など) を変更しながらVG が流れに及ぼす影響を調べたが、基礎的な二次元翼 [1] や、最近の遷音速旅客機設計を踏まえた研究用機体モデルであるNASA CommonResearch Model (CRM) [2, 3] を用いて風洞試験及びCFD 解析を実施した [4, 5]。二次元翼上ではVG を密に配置しても (Dv/Hv = 10)、VG で発生し下流に伸びる縦渦 (以降、VG 渦と呼ぶ) が高迎角時の翼上面の衝撃波剥離を抑制する効果 (以降、VG 効果と呼ぶ) は期待されたほど大きなものではなかった。一方、後退翼など遷音速旅客機の三次元的な特徴を有するCRM 上では二次元翼と異なり、VG 間隔が大きくても (Dv/Hv = 80) VG 効果を確認することができた。この結果から、翼後退角によってもたらされる横流れがVG 効果に大きな影響を与えることが予想された。