2016 Fiscal Year Research-status Report
コルゲート型モーフィング翼構造の設計解析手法の構築と実証
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15K06598
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横関 智弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50399549)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 可変翼構造 / 航空機 / 空力特性 / 構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空機の効率化のため、従来のフラップや舵面と異なる不在変形可能なモーフィング翼構造の実現のため、翼型空力解析と構造解析を連成させた設計解析モデルを構築し、モーフィング翼構造の最適化を試みる研究を実施している。空力荷重への耐荷性と自在変形を両立しうる構造コンセプトとして、コルゲート構造を採用し、翼コード方向とコルゲートの波方向を一致させて使用し、空力荷重と駆動機構を考慮した構造変形解析を行うことで、最適な空力特性が得られるモーフィング翼構造を実現するための設計解析手法の構築を主目的としている。
垂直尾翼のモーフィング化を対象として、対称翼の駆動に関し、コルゲート構造を適用した最適なモーフィング翼に関する最適化解析を実施し、形状パラメータ（可変部コード長、コルゲート形状、厚みなど）を見出した。コルゲート構造を柔軟梁とみなして構造解析を行うこととし、コルゲート構造の有効均質特性のモデル化と、空力荷重を受ける大変形柔軟梁の変形・応力を解析するための空力ー構造連成解析手法の構築を行った。詳細な有限要素解析との比較により、簡易モデルは、精度よく短時間で変形形状を得られていることを確認でき、モーフィング翼に関する簡易設計解析手法を確立した。
得られた最適モデルの検証のため、3Dプリンティングにより最適可変構造を出力・製作し、駆動機構を組み込み、変形確認試験を行った。変形形状は解析結果と良い一致を示し、解析手法と妥当性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、空力・構造解析の高度化と、具体的な適用構造を想定した最適化解析を実施した。また、製造性まで踏み込んで、小型モーフィング翼モデルを製作し、駆動機構を組み込んだ駆動試験により、設計解析の妥当性を確認できており、予定通りに成果が達成できたと判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度までの成果により、設計解析手法・最適化手法の確立が概ねできたといえる。今後は、モーフィング翼の最適構造の探索のため、構造パラメータの修正、空力モデルの高度化を検討予定で、最終的には模型製作による実証までを予定している。
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