2017 Fiscal Year Research-status Report
無尾翼機にTrirotorを組み込んだVTOL機Hamming Wingの開発
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17K06247
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
滝田 好宏 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (60546050)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | VTOL / 無尾翼機 / マルチロータ / UAV / 風洞実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本では地震，火山爆発，台風や豪雨などの災害が頻発しており，被災状況の把握にUAVの利用が期待されている．そこで，離着陸に場所を選ばず，長距離飛行が可能なマルチロータと固定翼機の利点を兼ね備えたVTOL型UAVが注目され，実用化が待たれている．VTOL機はチルトウィング，チルトロータおよびテールシッターなど多くの形式と研究があり，本研究において比較的ホバリング時に横風に強いチルトロータ機を研究開発の対象として進めている．
本研究以前のUAV研究において，Trirotorの二か所にシングルプロペラと一カ所に二モータ二重反転プロペラを配置したマルチロータを，翼形状を持つ機体に組み込んだ機体を試作してホバリング実験を行った．機体前方に配置したプロペラをむき出しにしないことで，長距離・長時間飛行と安全性を高めた設計とすることが必要であり，本研究の発想となった．
本年の研究ではTrirotorを搭載可能にする機体として，一般的な尾翼付飛行機に比べて空気抵抗が少ない無尾翼機に注目し，マルチプロペラの穴を有しても安定して飛行可能な機体を設計試作した．この機体を無線操縦による試験飛行を行って，穴が無い機体より安定して飛行ができることを確認した．一般的に穴は有害で，抗力が増え，揚力が減ると言われているが，制御安定性に関しては議論されていない．そこで，穴が有ることによってどのような空力特性に違いがあるかを明らかにすることにより，今後の機体の設計に役立てる必要がある．また，飛行した機体をそのまま風洞に入れて，迎角とヨー角を変化させて機体に作用する力を測定することにした．その結果，穴が無い場合より穴が有る場合の方が安定が高いという測定結果が得られた．
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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
試作した無尾翼機を無線操縦によって安定した飛行が可能になり，風洞実験を通して無尾翼機の特性を把握している．同時にCFDによる解析によって，より安定で抵抗の少ない機体とするための研究を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
無尾翼機の中央にプロペラ用の穴があることで抗力が大きくなり，長距離・長時間飛行には不利であることが，これまでの風洞実験により明らかになった．これまでの設計方針を飛行性能の重視に転換して，それによって失われる墜落時の安全性は制御装置でカバーすることにしたい．
そこで，今後のVTOL機は矩形翼に近いテーパ型の無尾翼機にチルト式Quadrotorを搭載するように設計・試作し，垂直離着陸および水平飛行を行う．その間に，同じ機体を風洞に入れて測定することにより，CFDとの比較に基づいて空力特性を把握して更なる性能向上を目指す．
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| Causes of Carryover |
当該年度で，EPPから翼型を切り出すための熱線カッター装置を自作し，矩形翼を持った無尾翼機を作成する予定であった．しかし，矩形翼の無尾翼機は，空力的特性と美観的観点からメリットがないとの指摘を受け，手作業で加工ができるテーパー翼に発想を転換している．そのため，熱線カッター装置用の器材購入分の費用が残ることになった．今後はこの費用を有効に利用してVTOL機の研究を進めていく予定である．
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