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航空宇宙:高揚力空力

航空宇宙分野の非定常高揚力シミュレーションソリューション

現代の航空機設計では高揚力システムの開発が大きく発展しているため、航空機全体の性能とコストに多大な影響を及ぼします。開発者は、性能、最大揚力、重量、コスト、騒音など、さまざまな要素のトレードオフを考慮しなければなりません。高揚力システムの設計とテストには、何か月にもわたる風洞実験が必要とされるのが現状です。このような試験にはコストがかかる上に、設備効果が結果に影響し、小さいスケールモデルでは詳細な形状を完全に捉えることができません。また飛行時のレイノルズ数とマッハ数を再現することも困難であるため、通常は実際の飛行条件を正確に再現することはできません。

技術課題

航空宇宙産業では、これら課題に対する答えはCFDにあると考えています。シミュレーションは、風洞実験や飛行試験に先立ち、準備段階と概念設計段階で実行することができます。シミュレーションであれば、代替設計の検証も、風洞実験に比べて柔軟にかつ低コストで行うことができます。CFDは、少なくとも理論上は、風洞での設備やスケールによる影響を受けることがありません。

高揚力の翼上の極めて非定常かつ複雑な流れを正確にシミュレートし、特に最大揚力を予測することは、従来のCFDツールでは困難です。ウィング全体のメッシュを作成するには何週間もかかる上、かなりの簡易化が必要になり、精度に対する影響度は不明です。また一般的にシミュレーションでは定常状態を解析するため、実世界の非定常な特性による重要な影響、特に広範囲に剥離した非定常な流れが揚力性能を左右する状態での、高角度の迎え角は考慮されません。


3翼素高揚力翼の失速時における非定常シミュレーション

ソリューション

高揚力の翼について、スラット、フラップ、ブラケット、フェアリングなど、すべての形状の詳細を再現できるため、簡易化する必要がありません。PowerFLOWによるシミュレーションは本質的に非定常であるため、高揚力システム上部の非定常な流れを最大揚力以上まで正確に予測することができます。業界のパートナーによる膨大な検証を通じて、PowerFLOWでは従来のCFDツールよりも正確に高揚力の空力を予測できることが実証されています。最新のコンピュータを活用することで、非常に複雑で詳細な形状であっても、一晩で結果を得ることができます。

弊社の高揚力空力アプリケーションでは、以下が可能です。

  • cL,Maxの予測
  • スラットとフラップの構成最適化
  • ボルテックスジェネレーターの設計と設置
  • 着陸装置と高揚力システムとの相互作用
  • フラップエッジとスラットの騒音低減
  • 流れの制御


複雑な3翼素の高揚力翼における非定常の流れ



上2つの画像:トラップ翼の揚力形状での異なる迎え角における揚力について、実験による測定値とPowerFLOWによる予測との比較。 ブラケットの構成についてよい一致点が得られる(緑色の点)。

 

 

EXA SOFTWARE USED FOR THIS APPLICATION

Simulation Preparation: 
Simulation: 
Results Analysis: