2016 Fiscal Year Research-status Report
主流乱れを受ける超音速機の着陸降下時における空力操舵計画に対する時系列的最適化
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16K06888
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
金崎 雅博 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (10392838)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 空力―飛行力学連成計算 / 数値流体力学 / 超音速旅客機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は，①航空機の経路設計のための，空力―飛行力学連成計算法の構築，と②デルタ翼を有する超音速旅客機に対する数値流体力学，の2点を中心に実施した．
①においては，従来型機に対し，迎角やマッハ数などの主流条件に対して，semi-empiricalな計算法であるDATCOM及び，非構造格子法に基づく数値流体力学を用いて空力データベースを構築し，4次精度ルンゲクッタ法により運動方程式を解くことにより，着陸進入経路の計算を行った．また，舵面や推力制御をパラメータとした最適化の試行を行った．数値流体力学による空力データベースから求めた連成計算の結果は，概ね他研究による実機を用いた検討結果と一致した．空力の推定に最尤推定法を用いたことから，計算時間は汎用PCで20分程度となり，既存研究はスパコンにより数十時間かかる計算コストを劇的に低減させることができた．
②では本研究で目標とする超音速旅客機形態に対して，数値流体力学を実施した．当年度は格子依存性の調査を行ったほか，静的状態の計算のみを実施し，動的状態の計算は次年度目標とする．
以上の結果は，AIAA，IEEE，進化計算学会などにおいて口頭発表を行ったほか，査読付き論文誌"Aerospace Science and Technology"に飛行計算技術の効率化について投稿を行い，採録された．
本研究で構築した空力―飛行力学連成計算法は，多段式有翼ロケットの打ち上げ時のブースター段フライバックの計算などにも用いた．
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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
当年度において，①航空機の経路設計のための，空力―飛行力学連成計算法の構築，と②デルタ翼を有する超音速旅客機に対する数値流体力学，の2点を実施し，目標を達成した．手法は旅客機以外に，有翼ロケットなどの他の事例にも適用され，有用性を示すことができている点で，申請研究は概ね順調に進捗していると言える．
当年度においては，数値流体力学を用いた超音速旅客機の動特性取得が完了できていないが，計算時間の制約が問題であり，次年度では並列度や計算格子の最適性などを見直しつつ，完遂できる見込みである．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は概ね予定通り進捗しており，手法面での基盤構築は達成できている．
平成29年度以降は，超音速旅客機形態を中心に，高精度数値流体力学に基づく空力計算結果に基づく空力―飛行力学連成計算の実施と着陸進入経路の最適化を目指す．
さらに，デルタ翼の空力計算においては，迎角やマッハ数の増減方向に対するヒステリシスに十分注意する必要があるが，ラベル付けをするなどによりヒステリシスを考慮できる手法を目指すものとし，年度内に翌年度実施を目指した方策を示すことができるようにする．
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| Causes of Carryover |
当年度においては，ハード・ソフトとも，既存の資源を流用することができたため，大きな金額の購入物は不要であったため，計画より残額が多くなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度においては，データマイニングと流れの可視化用ソフトウェアとサーバーを購入・整備する予定である．総計7,00千円程度を見込んでいる．
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