2015 Fiscal Year Annual Research Report
惑星飛行探査に向けた機体展開・運動制御融合型航空機の開発
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15J12217
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
藤田 昂志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 飛行機 / 探査 / 火星 / 航空機設計 / 展開機構 / 運動解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度ははじめに，JAXAの専門家に対して，主探査機に対する相乗りをするにあたって，どこにどの程度のすきまがあるのかについて聞き取り調査を実施した．
次に，ミッション内容，搭載機器，機体諸元の関係を調査した．ここでは，折り畳み式の展開翼を仮定して飛行機の概念設計を実施した．これにより，収納時の大きさと搭載機器の質量に対する，機体諸元及び航続距離の関係を明らかにした．
その後，展開機構について検討した．まず，代表的な展開機構の一つである折り畳み式について検討した．折り畳み式展開翼の展開トルクや展開タイミングが空中での翼展開挙動に対してどのように影響するかを，マルチボディダイナミクスを用いてシミュレーションした．展開のタイミングを適切にすることでより小さなトルクで翼を展開できることが分かった．この計算の中で，ヒンジ軸を傾けることで，空気力を展開に利用でき，さらに小さなトルクでも翼を展開できるのではないかという着想を得た．そこで次に，ヒンジ軸を傾斜させることが展開運動にどう影響するかを調べた．計算の結果，翼前縁側を開くようにヒンジ軸を傾斜させると，小さな展開機構トルクでも展開可能であり，動力なしであっても空気力のみで翼を展開できることが分かった．これにより機体の軽量化，小型化，簡素化が可能となった．
また，種々アクチュエータを調査し展開翼への適用性を検討した．そして，それらの検討したアクチュエータの中から，誘電エラストマ型の人工筋肉に着目した．誘電エラストマ型人工筋肉を飛行機の展開機構に適用することで，今までにない展開機構を生み出すことができると考えている．今年度はその専門家とコンタクトを取り，協力を取り付けた．特にシート型とロール型の二つの誘電エラストマ型人工筋肉が本研究に適していると考えられ，これらについて来年度に性能確認試験を予定している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
誘電エラストマの調査・性能検討など，情報収集の結果をうけて追加で行うことが増えたので，その分やや遅れている．
また，受け入れ機関の風洞設備を使用するつもりであったが，当初の想定以上に混雑しており，十分に試験を実施できなかったため，やや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画書のほか，以下2点を追加する．
今年度のこれらの検討を進める中で，飛行機の推進系の見積もりが火星飛行機全体の設計に大きな感度を持っていることが明らかとなった．そのため，推進系の検討も今後実施していく予定である．
また，誘電エラストマの専門家に協力してもらえることになり，展開機構への適用を見据え，そのアクチュエータの性能評価等も実施する予定である．
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