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四角錐台型5孔プローブを用いた広速度域飛行速度ベクトル計測システム

国内特許コード P990001938
整理番号 KN000416
掲載日 2000年6月1日
出願番号 特願平09-159300
公開番号 特開平10-332728
登録番号 特許第2884502号
出願日 平成9年6月3日(1997.6.3)
公開日 平成10年12月18日(1998.12.18)
登録日 平成11年2月12日(1999.2.12)
発明者
  • 中谷 輝臣
  • 桑野 尚明
  • 中村 正剛
  • 半沢 麻雄
出願人
  • 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 四角錐台型5孔プローブを用いた広速度域飛行速度ベクトル計測システム
発明の概要 先端が四角錐台型をなしてその頂点に総圧孔を有し、且つ各四角錐台面に圧力孔を設けてなる四角錐台型5孔プローブが検出する5つの圧力情報を、電気信号に変換して演算処理器に取り込み、気流の迎角圧力係数、横滑り角圧力係数から対気流角圧力係数を得る第1次演算処理、およびマッハ数・迎角・横滑り角に対する各圧力校正係数とで、多項近似式からなる演算処理式を構成して、マッハ数の大きさを決定し、次いで求まったマッハ数で速度域を決定して、該速度域における前記各圧力校正係数を呼び出して、前記近似多項式で飛行速度ベクトル(M、α、β)を算出する第2次演算処理とからなることを特徴とする広速度域飛行速度ベクトル計測システム。
従来技術、競合技術の概要 従来四角錐台型5孔プローブを用いて飛行速度ベクトルを計測する飛行速度ベクトル計測システムとして、本発明者らが提案したものが知られている。従来の四角錐台型5孔プローブを用いた飛行速度ベクトル計測システムは、主としてプローブが圧縮性及び衝撃波の影響を受けない低速度領域を対象とし、飛行速度ベクトルの演算は動圧を基準にしている。飛行速度ベクトルは、四角錐台型5孔プローブから得られる5つの圧力情報(即ち、総圧と角錐面上の4つの圧力)と予め求めてある各圧力校正係数を多項近似式に代入してニュートン・ラフソン法(繰返し計算法)で計算している。また、圧力校正係数の決定は、速度変化における動圧とプローブ角度変化毎の5つの圧力情報から算出している。
産業上の利用分野 低速から超音速の広速度域において四角錐台型5孔プローブで得られたエアデータから演算処理により飛行速度ベクトルを計測することができる広速度域飛行速度ベクトル計測システム
特許請求の範囲 【請求項1】 先端が四角錐台型をなしてその頂点に総圧孔を有し、且つ各四角錐台面に圧力孔を設けてなる四角錐台型5孔プローブが検出する5つの圧力情報を、電気信号に変換して演算処理器に取り込み、前記プローブの上下圧力孔の差圧情報から気流の迎角圧力係数Cα、左右圧力孔の差圧情報から横滑り角圧力係数Cβをそれぞれ求め、且つ得られた迎角圧力係数Cαと横滑り角圧力係数Cβから対気流角圧力係数Cγを得る第1次演算処理、前記迎角圧力係数Cα、角圧力係数Cβ及び対気流角圧力係数Cγと、演算処理器に予め記憶させておいた広速度域を複数に分割した各速度域毎の前記プローブのマッハ数M・迎角α・横滑り角βに対する各圧力校正係数と、未知量のマッハ数M、迎角α及び横滑り角βとで、多項近似式からなる演算処理式を構成して、マッハ数の大きさを決定し、次いで求まったマッハ数で速度域を決定して、該速度域における前記各圧力校正係数を呼び出して、前記近似多項式で飛行速度ベクトル(M、α、β)を算出する第2次演算処理とからなることを特徴とする広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項2】 広速度域をマッハ数が0.2以下と、亜音速からマッハ数1.0までの速度域(0.2<M<1.0)と、マッハ数1.0以上の速度域の3速度域に分割し、該速度域毎に迎角圧力校正係数テーブル、横滑り角圧力校正係数テーブル、マッハ圧力校正係数テーブルを作成して前記演算処理器のROMに記憶させておくことを特徴とする請求項1記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項3】 前記広速度域を4速度域以上に多分割し、該速度域毎に迎角圧力校正係数テーブル、横滑り角圧力校正係数テーブル、マッハ圧力校正係数テーブルを作成して前記演算処理器のROMに記憶させておくことを特徴とする請求項1記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項4】 前記第1次演算処理及び第2次演算処理の各演算処理式を外部ROMに記憶させ、該外部ROMと前記演算処理器を接続して、逐次外部ROMより呼び出して処理する請求項1~3記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項5】 予め風洞試験により四角錐台型5孔プローブの種類に応じて対気流角圧力係数Cγとマッハ圧力係数Cmとマッハ数との関係を速度域ごとに求めて各速度域マッハ数テーブルを作成して演算処理器に記憶させておき、前記第2次演算処理において、マッハ数は、前記第1次処理で得られた対気流角圧力係数Cγとマッハ圧力係数Cmとで、前記マッハ数テーブルから直接マッハ数を決定するようにした請求項1~4何れか記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項6】 予め風洞試験により四角錐台型5孔プローブの種類に応じて対気流角圧力係数Cγとマッハ圧力係数Cmとマッハ数との関係を広速度域で求めて広速度域マッハ数テーブルを作成して演算処理器に記憶させておき、前記第2次演算処理において、マッハ数は、前記第1次処理で得られた対気流角圧力係数Cγとマッハ圧力係数Cmとで、前記マッハ数テーブルから直接マッハ数を決定するようにした請求項1~4何れか記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項7】 前記演算処理器に慣性基準装置及び全地球測位装置が係合され、該慣性基準装置及び全地球測位装置からの情報により、前記プローブ軸に対する速度ベクトルを機体軸に対する飛行速度ベクトルに換算する第3次処理を含むでいる請求項1~6何れか記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。

【請求項8】 各速度域毎の前記プローブのマッハ圧力校正係数・迎角圧力校正係数・横滑り角圧力校正係数の決定は、前記四角錐台型5孔プローブを低速風洞、遷音速風洞及び超音速風洞の支持装置に設けて、速度設定毎に前記四角錐台型5孔プローブを気流軸に対する迎角と横滑り角を設定して、設定毎にプローブが検出した得られた5つの圧力情報と前記設定速度、設定迎角と横滑り角を前記1次及び2次演算処理の演算処理式に当てはめて最小2乗法で行ったことを特徴とする請求項1記載の広速度域飛行速度ベクトル計測システム。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 権利存続中
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