JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)

報告書番号: R25JDA102C20

利用分野: 航空技術

PDF(準備中)

• 責任者: 保江かな子, 航空技術部門航空利用拡大イノベーションハブ
• 問い合せ先: 木村桂大(kimura.keita@jaxa.jp)
• メンバ: 梶原 史裕, 木村 桂大, 田辺 安忠

事業概要

JAXA航空では次世代型回転翼機として, 従来ヘリの2倍程度の飛行速度を実現する有翼型コンパウンドヘリコプタの提案, 技術実証を進めており, より高速となった飛行条件に適合したロータブレード設計および運用技術の蓄積と実証を進めている. 翼端速度と前進飛行速度の比を前進率といい, これが大きい（=回転数に対して飛行速度が大きい）条件をハイミュー条件と呼んでいる.

本利用成果報告においては, これまでのブレード設計（ハイミューロータ）に加え, ハイミュー条件において空力性能向上に有効だと考えられる「リフトオフセット」条件に関する解析を実施し, 性能向上に加えてブレードピッチングモーメントの変化について調査を行った. 関連内容について本報告書にて記載する.

参照URL

なし

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

ヘリブレードの性能解析においては, 翼端渦との干渉など複雑な流れ場を正しく表現できる忠実度の高いツール（CFD）を用いることが必要となる. 高い分解能を確保しつつ多様なケース数の解析を実施する上では, スーパーコンピュータを利用が望ましい.

今年度の成果

　今年度はJAXA設計のコンパウンドヘリコプタモデルを対象に, リフトオフセット技術適用時の前進飛行条件の解析を実施した. リフトオフセットは, メインロータの前進側に作用する大きな動圧を揚力として有効活用することでロータ性能向上を図る技術である. 揚力中心がロータの回転中心から前進側にシフトするため, これを指してリフトオフセットと呼ばれている.

　図1には有翼型コンパウンドヘリコプタのリフトオフセット状態の概念図を示した. 揚力中心が前進側にシフトした際に発生するローリングモーメントを主翼フラップの作動によって補償するコンセプトである. これにより, ロータの実効揚抗比の向上をCFDにて確認している.

　また, リフトオフセット適用時の副次的な効果として, ブレードに加わるピッチングモーメントの低減が示唆されている. 図2にはロータ面上のピッチングモーメント分布, 図3には半径位置における平均ピッチングモーメント分布を示した. ハイミュー条件においては前進側と後退側の動圧が大きく異なるため, 特に後退側で大きなピッチ角が要求されることになり, 根本部で大きなモーメントが生じている. リフトオフセット適用によって操舵量が減るため, 結果としてブレードに加わるピッチングモーメントを減らすことが可能だと考えられる.

図1: リフトオフセット条件の概要

図2: ロータ面ピッチングモーメント分布（CmM2）

図3: 半径 vs ピッチングモーメント分布 (LO : リフトオフセット)

成果の公表

なし

JSS利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: 非該当
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 1
• 1ケースあたりの経過時間: 72 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.30

内訳

JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3のシステム構成をご覧下さい。

※1 総資源に占める利用割合：3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

ISV利用量

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)