2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic Flow Control of Model Aircraft with Electric Micro Device and the Flight Demonstration
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18H03816
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
藤井 孝藏 東京理科大学, 工学部情報工学科, 教授 (50209003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤松 浩 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10370008)
関本 諭志 東京理科大学, 工学部情報工学科, 研究員 (50783817)
米田 洋 帝京大学, 理工学部, 教授 (60734506)
藤田 昂志 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80774471)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 流体制御 / プラズマアクチュエータ / 飛行試験 / 塗布電極 / 風洞試験 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各要素研究とフライト実証に向けた準備という設定された２つの目的に対して以下に成果をまとめる．
電源の小型化・軽量化(要素研究１）は，欧州の電源との比較から増田研究所の電源を利用することを決定した．本研究のみならず関連研究者が今後利用できるよう，電源の基盤化を依頼，価格の低価格化も図った．また，神戸高専を中心に新概念による小型化の可能性検討を開始した．次年度にかけて，既存の大型電源と比較のため，電源特性の再確認，静止流中での誘起流れの確認，2次元的な翼での制御効果の確認を実施している（次年度に成果発表を予定）．塗布電極の利用検討（要素研究２）については，材料の確認と調達を行い，銅テープなどに劣らない誘起流れを確認した．高い自由度を持つ電極形状の作成を今後検討する．3次元翼を対象とした風洞試験（要素研究３）は予定通り模型の選定と制作を実施した．翼型は代表的な非対称翼とした．また，数値シミュレーションの実施から，流れ場の変化を詳細に確認し，翼端の効果を確認した（国内発表１，国際会議発表１（ベストペーパー賞を受賞），さらなる成果を次年度の米国航空宇宙学会にて発表を予定）．
フライト実証に向けた準備としては，2度の会合での議論に基づいて帝京大が機体の概念を決定，その制作に着手した．同時に，機体を選定し，宇都宮の飛行試験場にて既存の模型飛行機による予備的なフライト試験を実施した．得られたデータの解析結果からプラズマアクチュエータの設置の効果を確認した（次年度に成果発表を予定）．天候上の課題が生じたことを受けて，今後のフライト試験実施のための簡単な設備を準備することとした．
これらと並行して，本デバイスが誘起する流れに関する解析研究と利用拡大のためのいくつかの研究を進めている（国内発表複数，次年度に複数の成果発表を予定）．以上のように研究は予定通り進んだ．
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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
研究実績に記載の通り，計画のほとんどが予定通りに進み，いくつかの学会発表も実施できた．すでに複数の研究内容に関して次年度の海外での発表が予定されている．実験模型の制作，小型電源の特性計測，次年度の本格的なフライト試験用の模型設計などが進んだ．フライト試験については，予備的なフライト試験の実施など当初計画を越えて研究活動が実施できている．
制作会社（海外）の作業遅れから電極塗布に関する海外調達品を入手するのが遅れ，年度末近くになってやっと手に入った．ただ，他の研究項目を優先して実施したため，全体として特に問題なく研究は進捗している．また，秋から冬にかけて計測用のレーザ装置に故障が発生し，小型電源の性能確認に遅れが出たが，年度内の目標は予定通りに達成している．
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り，2019年度に本格的なフライト試験を複数回実施する．
本研究課題内で設計する機体に関しては，機体のフライト状況や機体上の流れ場の詳細計測に向けて，機体上へのCCDカメラの設置，流れ場計測用のタフトの設置などは検討済みである．機体が完成次第，この機体を利用したフライト試験に入る（帝京大，理科大）．
開発機体のフライト試験に向けた準備期間は，市販のモデル航空機機体を利用したフライト試験を継続する．機体上の流れ場計測を除いた機体の運動データの取得は可能なので，プラズマアクチュエータの効果の実証をさらに進めるとともに，効果実証のための最適なデータの処理方法をさらに検討する（理科大）．
３つの要素研究はそれぞれ予定通りに実施する．H30年度制作の3次元翼模型を利用した計測を実施し，翼端の影響などを評価する（理科大，東北大）．本研究課題ではじめて本格的に利用する小型電源は，航空機のみならず自動車や列車などの地上交通手段をはじめプラズマアクチュエータの利用を大きく広げる可能性がある．多くの研究者が利用を希望しているので，性能や特性に関する計測結果を早めに公表する．神戸高専を中心にさらなる新たな電源の開発可能性を継続する（神戸高専）．塗布電極に関しては，主に小型風洞を利用した試験によりその特性把握を進め，新たな電極形状やその活用法などを検討する（理科大）．
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| Remarks |
科学研究費補助金（特別研究員奨励費）により，同大学の研究者（欧州での当該分野の代表的研究者の一人）が秋まで研究室に滞在した．塗布電極や実験計測に種々の有用なアドバイスをもらえた．共同で数値シミュレーションも実施・継続しており，次年度以降の成果発表を目指している．
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