2022 Fiscal Year Annual Research Report
Bio-inspired Multidisciplinary Design of Flapping-wing Micro Air Vehicle with Flexible, Multifunctional Structures
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19K04838
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
永井 弘人 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50510674)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長崎 秀司 九州大学, 工学研究院, 助教 (00304741)
藤田 浩輝 日本文理大学, 工学部, 教授 (00315110)
有薗 仁 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (00371097)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 羽ばたき翼 / MAV / 複合領域設計 / ドローン / 生物規範工学 / 空力弾性 / 機構 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，生物の柔軟で多機能な構造や設計を羽ばたき型超小型飛翔体に適用することで，その性能向上を図ることを目的としており，そのために羽ばたき機の流体／構造／機構／機体運動／制御など多分野を統合した複合領域解析技術を確立する．４年目の２０２２年度では，以下の研究を行った．
（１）羽ばたきドローンによるの複合領域現象の計測試験：柔軟な羽ばたき翼の推力特性は，機体内部の振動や機体の飛行運動からの影響を受けるため，それらの影響を考慮した羽ばたきドローンの推力測定を行った．また，羽ばたきドローンの騒音計測を行い，回転型ドローンに発生する騒音とは異なる柔軟な羽ばたき翼に見られる現象を調べた．その成果を次年度の学会で発表する予定である．
（２）柔軟な羽ばたき翼構造の最適化：翼に波型の断面形状を採用したコルゲート型羽ばたき翼と異方性材料を用いた羽ばたき翼について，数値空力弾性応答成解析を行い，両者の利点と欠点を明らかにした．また，昆虫の翅に見られる翅脈の複雑な補強パターンを再現するパターン生成モデルを開発し，生物的な複雑な補強構造が，羽ばたき翼の空力弾性特性に与える影響について考察し，学会発表を行った．
（３）駆動機構部の柔軟性を考慮した羽ばたき翼の最適設計：従来は羽ばたき翼の変形のみを考慮して空力弾性解析を行っていたが，駆動機構部の弾性および慣性も弾性羽ばたき翼の応答や性能に大きな影響を与えるため，それらも考慮した複合領域解析を行い，機構部の弾性および慣性の影響について学会発表を行った．
（４）数値最適化手法を用いた羽ばたき運動パターンの最適化：柔軟な翼を用いた場合の羽ばたき運動パターンは複雑な波形となるため，実際的な羽ばたき運動をフーリエ級数で表し，そのフーリエ係数を設計変数として，ホバリングおよび前進飛行時の羽ばたき運動パターンの最適化を行った．その成果を次年度の学会で発表する予定である．
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