低ソニックブーム設計概念実証落下試験（ D-SEND#1 ）の ソニックブーム推算
石川敬掲
1，牧本卓也
2，大平啓介
2，牧野好和
3，橋本敦
31
三向ソフトウェア開発株式会社，
2株式会社 菱友システムズ，
3宇宙航空研究開発機構
Sonic-boom prediction of D-SEND#1 drop models
by
Hiroaki Ishikawa, Takuya Makimoto, Keisuke Ohira, Yoshikazu Makino and Atsushi Hashimoto ABSTRACT
JAXA is promoting a new supersonic flight test project named D-SEND(Drop test for Simplified Evaluation of Non-symmetrically Distributed sonic boom) in order to verify the aerodynamic design technology for low sonic-boom airplane. D-SEND comprises two series of balloon drop tests(D-SEND#1 and D-SEND#2). In D-SEND#1, two axisymmetrical bodies(N-wave model and low boom model) are dropped from a balloon at an altitude of 20-30km. The sonic-booms of these bodies are measured with microphones above the ground up to an altitude of 1km. In this paper, the sonic-booms of the D-SEND#1 models are predicted by numerical simulations. The near-field pressure signatures obtained by using the unstructured/structured overset grids CFD method are extrapolated to the measurement position by the propagation tool based on Burgers equation.
１．はじめに
次世代の超音速旅客機の実現に向けて最も重要な課題の ひとつが超音速飛行時に発生するソニックブームの低減で ある．宇宙航空研究開発機構（
JAXA：
Japan AerospaceExploration Agency)
では，このソニックブームを低減する超
音速機の設計手法の確立と実証を目的とした「低ソニック ブーム設計概念実証（
D-SEND：
Drop test for Simplified Evaluation of Non-symmetrically Distributed sonic boom）」プ ロジェクト
1)が進められている．この
D-SENDプロジェク トはソニックブームを低減するように設計された供試体を 成層圏気球を用いて高度
20～
30kmの上空から落下させる ことで超音速まで加速させ，供試体から発生したソニック ブームを計測し，その効果を実証するものである．
D- SENDプロジェクトは単純な軸対称の供試体を落下させる 第１フェーズ
(D-SEND#1)と，航空機形態の供試体をブーム 計測システムの上空まで誘導・制御する第
2フェーズ
(D-SEND#2)
からなる．本研究では，
D-SEND#1のソニックブ
ームを数値解析により推算し
D-SEND#1試験の成立性を検 討することを目的とし，その予測結果と成立性について報 告する．
２．D-SEND#1 試験の概要
D-SEND#1試験は
①空中ブーム計測技術の確立
②低ブーム波形計測可能性の確認
(N波形と低ブーム波形の 比較
)を目的として，軸対称の供試体を
2種類作り，気球で供試 体を上空まで運び，連続して落下させ発生したソニックブ ームを計測するものである．試験の概要を図
2-1に示す．
2つの供試体のうち，一方は低ソニックブーム設計を適用し ない
N型の圧力波形を発生する供試体
(NWM: N WaveModel)
，もう一方は低ソニックブーム設計技術を用いてソ
ニックブームを低減する様に設計した供試体
(LBM: Low Boom Model)である（図
2-2）．
NWMは全長
5.6m,重量
700kgで，
LBMは全長
8.0m,重量
630kgであり，両者とも に
4つのフィンで方向安定をとり，フィンを含まない最大
径は共に
0.613mである．
2つの供試体は，ほぼ同一のマッ
ハ数履歴をたどり，斜め前方に発生したソニックブームは 地上および空中のブーム計測システムにより計測される．
落下中の供試体は，搭載した
GPSにより位置，速度データ が計測される．
発生したソニックブームは，試験場内の
4箇所の計測点 に設置するブーム計測システム（
BMS: Boom MeasurementSystem
）により計測される．
D-SEND#1供試体を吊り下げ
た気球の軌道は試験日の風に依存するため，試験場内
4箇 所に計測点を設け，落下地点から一番近い
1箇所を計測点 とする．
図
2-1.試験概要
図
2-2. D-SEND#1供試体の概要
３．結果および考察 ３－１．推算手法の概要
ソニックブームの推算はパネル法や
CFD解析等から機体 全長の数倍程度離れた近傍場での圧力波形を求め，地上な どの遠方まで伝播解析を行う手法がよく用いられている．
本研究でもこの方法を用いており，近傍場圧力波形の計算
には“非構造／構造重合格子法”
2,3)を適用した
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