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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Dynamic Flow Control of Model Aircraft with Electric Micro Device and the Flight Demonstration

Research Project

Project/Area Number 18H03816
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

藤井 孝藏  東京理科大学, 工学部情報工学科, 教授 (50209003)

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, 教授 (10370008)
関本 諭志  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (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)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements

フライト実証と各要素研究という2つの目的に対する成果をまとめる.新型コロナパンデミック下での研究活動なので,各グループそれぞれに研究を実施することとし,定期的なオンライン打ち合わせを行った.
(フライト実証)理科大を中心とした市販模型飛行機を利用したフライト実証その2は残念ながら新型コロナの影響により令和3年度も含めて実施できなかった.その間,その1で実施した試験データを総合的に評価し,大気中フライトでのプラズマアクチュエータによる翼の失速制御の実証として学術誌に公表した.一方,帝京大によるフライト試験は学内の試験飛行場を利用したことである程度実施でき,不十分ながら独自製作の小型航空機による抵抗低減と揚抗比向上の確認ができた(一部は2021.1の米国航空宇宙学会にて発表,その後の成果は今後学術発表を予定).
(要素研究ー小型電源の開発)小型無人航空機への搭載を想定した小型ナノ秒パルス高電圧電源の試作に成功した.最終出力電圧はピーク値10kVのパルス高電圧を200Hzの繰り返し周波数で発生することができた(学術誌成果,学会発表などを参照).
(要素研究ー翼端効果の評価)前年度実施した風洞試験の結果を整理して2021.1の米国航空宇宙学会で発表した.シミュレーションの成果についても,その後の検討を含めてこれまでの成果を整理し,学術誌に投稿,公表した.
これらと並行して,(1)動的な流れ制御のシミュレーションによる研究(学術誌に公表)(2)機械学習を利用した制御効果向上に関する実験研究(学術誌にて公表),(3)プラズマ現象モデルの高度化(学術誌にて公表),(4)プラズマアクチュエータとガーニーフラップの併用による揚抗比改善(2021.1の米国航空宇宙学会で発表)などで成果が挙がっている.なお,扱うデータ量が大量になったためPIVのデータ処理に利用していた実験用PCを更新した.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] In-Flight Demonstration of Stall Improvement Using a Plasma Actuator for a Small Unmanned Aerial Vehicle2022

    • Author(s)
      S. Sekimoto, H. Kato, K. Fujii, H. Yoneda
    • Journal Title

      Aerospace

      Volume: 9(3) Pages: -

    • DOI

      10.3390/aerospace9030144

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dynamic Burst Actuation to Enhance the Flow Control Authority of Plasma Actuators2021

    • Author(s)
      T. Ogawa, K. Asada, S. Sekimoto, T. Tatsukawa and K. Fujii
    • Journal Title

      Aerospace

      Volume: 8(12) Pages: -

    • DOI

      10.3390/aerospace8120396

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A high-fidelity body-force modelling approach for plasma-based flow control simulations2021

    • Author(s)
      D. Chen, K. Asada, S. Sekimoto, K. Fujii, and H. Nishida
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 33(3) Pages: -

    • DOI

      10.1063/5.0040987

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Computational Study of Wing Tip Effect for the Flow Control Authority of DBD Plasma Actuator2021

    • Author(s)
      T. Abe, K. Asada, S. Sekimoto, K. Fukudome, H. Mamori, T. Tatsukawa, K. Fujii, and M. Yamamoto
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 59(1) Pages: 104-117

    • DOI

      10.2514/1.J059706

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 非定常流れ場の分析に向けた簡易渦構造同定手法2021

    • Author(s)
      立川智章,小川拓人,浅田健吾,藤井孝藏
    • Journal Title

      可視化情報

      Volume: 41(162) Pages: 25-26

  • [Journal Article] Plasma Actuator by Battery-Driven Compact High Voltage Power Supply2021

    • Author(s)
      H. Akamatsu, K. Yagi, H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Plasma Application and Hybrid Functionally Materials

      Volume: 30 Pages: 19-20

  • [Journal Article] Closed-Loop Flow Separation Control Using the Deep Q-Network over Airfoil2020

    • Author(s)
      S. Shimomura, S. Sekimoto, A. Oyama, K. Fujii, H. Nishida
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 58(10) Pages: 4243-4259

    • DOI

      10.2514/1.J059447

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 無人航空機への搭載を目的としたプラズマアクチュエータ用の小型ナノ秒パルス高電圧電源の開発2020

    • Author(s)
      八木楓,山口鳳太,赤松浩,関本諭志,藤井孝藏
    • Journal Title

      プラズマ応用科学

      Volume: 28(2) Pages: 90-96

  • [Journal Article] Compact Nanosecond Pulsed Power Supply for Plasma Actuator on Unmanned Aerial Vehicle2020

    • Author(s)
      H. Akamatsu, K. Yagi, H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Plasma Application and Hybrid Functionally Materials

      Volume: 29 Pages: 69-70

  • [Journal Article] 模型飛行機へのプラズマアクチュエータの適用と関連要素研究2020

    • Author(s)
      関本諭志,藤井孝藏
    • Journal Title

      日本流体力学会誌「ながれ」

      Volume: 39(4) Pages: 222-229

  • [Presentation] Interactions of Wing Tip Vortex and DBD Plasma Actuator Induced Flows and Their Effect on the Aerodynamic Characteristics2021

    • Author(s)
      K. Fujii, T. Abe, T. Ogawa, M. Yamamoto
    • Organizer
      ICTAM2020+1(The 25th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics )
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Flow-Control Experiment around Half-Span Wing Model for DBD-PA Application on UAV2021

    • Author(s)
      S. Sekimoto, K. Fujita, K. Fujii
    • Organizer
      AIAA Scitech2021 (Virtual Event)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flight Test of UAV with DBD-Pa Flow Control2021

    • Author(s)
      H. Yoneda, A. Goto, H. Kato, S. Sekimoto, K. Fujii
    • Organizer
      AIAA Scitech2021 (Virtual Event)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanism of flow separation control with DBD plasma actuator obtained by Ape X Deep Q Network Control2021

    • Author(s)
      S. Shimomura, S. Sekimoto, A. Oyama, K. Fujii, H. Nishida
    • Organizer
      AIAA Scitech2021 (Virtual Event)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DBDプラズマアクチュエータによるガーニーフラップ付きNACA0015翼周り流れ制御のLES2021

    • Author(s)
      稲向 隆, 浅田 健吾, 福留功二, 山本誠, 藤井 孝藏
    • Organizer
      第35回数値流体力学シンポジウム
  • [Presentation] DBDプラズマアクチュエータによるガーニーフラップ付きNACA0015翼周り流れ制御のLES2021

    • Author(s)
      稲向 隆, 浅田 健吾, 福留功二, 山本誠, 藤井 孝藏
    • Organizer
      乱流制御研究会
  • [Presentation] バッテリー駆動式小型バーストパルス電源によるプラズマアクチュエータの駆動2021

    • Author(s)
      岡亮佑, 井手寛介, 猶原拓海, 赤松浩
    • Organizer
      令和3年 電気関係学会関西支部連合大会
  • [Presentation] バッテリー駆動式小型ナノ秒パルス高電圧電源によるプラズマアクチュエータの駆動2021

    • Author(s)
      井手寛介, 猶原拓海, 岡亮佑, 赤松浩
    • Organizer
      令和3年 電気関係学会関西支部連合大会
  • [Presentation] プラズマアクチュエータを用いた急拡大部を有する流路内の流れ制御2021

    • Author(s)
      関本諭志,浅田健吾,藤井孝藏
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
  • [Presentation] プラズマアクチュエータ初心者用の超簡単高電圧電源2021

    • Author(s)
      赤松浩,井手寛介,岡亮佑,猶原拓海
    • Organizer
      プラズマアクチュエータ研究会第7回シンポジウム
  • [Presentation] 小型ナノ秒パルス高電圧電源によるプラズマアクチュエータデバイスの駆動2021

    • Author(s)
      赤松 浩, 八木 楓, 山口 鳳汰
    • Organizer
      The 38th Symposium on Plasma Processing / The 33rd Symposium on Plasma Science for Materials
  • [Presentation] DBDプラズマアクチュエータによるガーニーフラップ付きNACA0015翼周り流れ制御のLES2020

    • Author(s)
      稲向隆,浅田健吾,関本諭志,福留功二,山本誠,藤井孝藏
    • Organizer
      第34回数値流体力学シンポジウム
  • [Presentation] DBD-PAの小型航空機適用に向けた片翼模型の風洞試験2020

    • Author(s)
      関本諭志,藤田昂志,藤井孝藏
    • Organizer
      日本機械学会2020年度年次大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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