世界を巡るNASAの研究モデルが精度を向上

NASAとその国際パートナーは、同じ一般的な形状の翼設計を使用して、離着陸時に航空機の周囲の空気がどのように動くかをより深く理解するための物理モデルとデジタル研究モデルを作成しています。

さまざまな組織が計算ツールを使用してコンピューターモデリングを行い、NASA 主導の取り組みである同じ高揚力共通研究モデル (CRM-HL) を使用して風洞テストを実施しています。

これにより、テスト条件や施設の違いにかかわらず、航空宇宙コミュニティは正確な回答を得ることができます。

2019 年に自発的なパートナーシップとして始まったものが、5 か国 10 のパートナーを擁する CRM-HL エコシステムに成長しました。チームは 8 つの風洞モデルを構築しており、今後 3 年間で 8 つの風洞でテストされる予定です。

「今日私たちが学んでいることは、私たちだけでやろうとすれば10年はかかるでしょう」とCRM-HL研究を率いるNASAの変革ツールと技術プロジェクトのサブプロジェクトマネージャー、メリッサ・リバーズ氏は語る。「パートナーは互いの研究を全員の利益のために利用しているのです。」

チームは、世界中で 14 回以上のテストで一般的な風洞条件を定義および評価します。

「この研究を通じて、複数の風洞で複数の同一の飛行機モデルを製作しテストする際に生じる違いについて学んでいます」とリバーズ氏は語った。

研究者は、これらの風洞試験から得たデータを使用して、計算流体力学を使用する研究ツールが航空機の物理現象を正確に予測しているかどうかを確認できます。

「コンピューターシミュレーションと数値流体力学ツールは、この国際パートナーシップの重要な貢献です」と、このプロジェクトの主任研究者であるNASAのムジブ・マリク氏は述べた。「 [tests] 私たちが知らないことを把握し、何をテストしたいのかを決定するために重要です。」

パートナーは、モデルと風洞試験の結果を誰もがよりよく比較できるように、データを伝達するための標準的な方法を開発しています。

NASA はまた、各パートナーにデータへのアクセスを提供し、協力を促進するためのクラウドベースのソリューションも開発しています。

この高揚力研究の取り組みは、遷音速に焦点を当てた以前の共通研究モデルの取り組みの成功に基づいています。

2008年から2014年にかけて、多くの組織がNASAのモデルの独自バージョンを構築し、世界中のトンネルでそのモデルをテストした。

遷音速モデルは、巡航時の航空機の物理現象をコミュニティがより深く理解するのに役立ちました。現在の高揚力モデルは、航空機が巡航時よりも低速で飛行しているときの離陸と着陸の飛行部分に重点を置いています。

低速テストを実行できる風洞が増えたため、現在のコラボレーションにはより多くのパートナーが参加できるようになりました。

CRM-HL に取り組んでいるパートナーは、米国、英国、フランス、ドイツ、日本の 5 か国にまたがり、次の組織が含まれます。

• 米航空宇宙局（NASA）
• ドイツ航空宇宙センター
• フランス航空宇宙研究所、国立航空宇宙研究事務所
• JAXA（宇宙航空研究開発機構）
• 欧州遷音速風洞
• 航空宇宙技術研究所
• ボーイング
• 川崎重工業
• キネティQ
• エアバス

CRM-HL 研究活動から得られたデータは、NASA の高揚力予測ワークショップ シリーズにも活用されています。このシリーズは、アメリカ航空宇宙学会の応用空気力学技術委員会が後援しています。

ワークショップは、航空業界全体をこうした取り組みに参加させ、世界中の研究者に刺激を与えることを目的としています。

この研究のもう一つの目標は、NASAの計算流体力学ビジョン2030研究の主要目標をサポートする分析による認証の実現を支援することです。。

NASA、産業界、学界は、将来の計算能力を開発し、計算流体力学のソフトウェアとハードウェアのニーズを満たすための長期計画を立てるためにこの研究を開発しました。

航空宇宙業界では、航空機の周囲の空気の動きを効率的かつ正確に予測するために、これらのリソースが必要になります。この作業は、航空機の分析と設計にも役立ちます。