2021 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Internal-Deformation Control to Bridge Fidelity Gap in Variable-Wing Aircraft Modeling
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20K21041
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
槙原 幹十朗 東北大学, 工学研究科, 教授 (60392817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀山 正樹 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30302178)
永井 大樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70360724)
川畑 成之 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 准教授 (70390507)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 柔軟展開翼 / 展開翼 / 内部変形制御 / マルチフィデリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜研究実施の概要＞構造モデルに新規概念である内部変形制御を導入すれば，表現変数の数を変えずに，構造モデルのフィデリティを自由に変えられることを発想した．内部変形制御により，可変翼機の構造モデルの忠実度・詳細度を意のままに変えられる構造解析法の確立を目指す挑戦的研究である．国際共同研究と大型風洞実験を通して，理論解析と実証実験の両面から，提案手法の有効性を明らかにする．挑戦的研究としての意義は，①前例研究が少なく知見が乏しい研究分野で，新規アイデアに基づいて，フィデリティの谷に挑む萌芽的要素があること，②内部変形制御と国際協力と大型風洞実験をフルに活用して「真のマルチフィデリティの実現」に果敢に挑戦することである．
＜実験内容＞東北大学・流体研の永井教授との共同研究において，マルチフィデリティ解析実証のために風洞装置で翼の変形実験を行った．単純形状平板翼と固定支持風洞を用いて実験実証に成功した．高フィデリティ解析の実験実証を行うため，新たに実機形状模型を製作した．複数の高速度カメラで，高フィデリティ３次元挙動解析の実験実証に挑戦した．高速並列計算用の空力解析プログラム SHARPy を利用することで，計算負荷を軽減することにも成功した．
＜数値解析と風洞試験＞すべての構造モデルにおいて，構造変数に形状関数 S を一度作用するだけで，空力モデルと空力作用点を生成できる構造空力・統一連成法を構築した．風洞実験の動的試験で翼剛性などを計測した．レーザー変位計・ひずみセンサ・加速度センサを用いた．計測値を用いて突風変形量を概算し実験での安全性を確保した．
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Research Products
(14 results)
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[Presentation] Experimental Investigation of Flutter Power Generation with Piezoelectric Film2021
Author(s)
Imagawa, K., Otsuka, K., Jia, Y., Shi, Y., Soutis, C., Kurita, H., Narita, F., and Makihara, K.
Organizer
Proceedings of the 18th International Conference on Flow Dynamics
Int'l Joint Research
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[Presentation] New MMC-Based Topology Optimization Method with Curvilinear Representation2021
Author(s)
Hirotani, S., Dong, S., Kuzuno, R., Okada, T., Otsuka, K., and Makihara, K.
Organizer
Proceedings of the 18th International Conference on Flow Dynamics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nonlinear Aeroelastic Analysis Coupling Unsteady Vortex Lattice Method and Strain-Based Beam Formulation2021
Author(s)
Otsuka, K., Dong, S., Wang, Y., Fujita, K., Nagai, H., and Makihara, K.
Organizer
Proceedings of the 18th International Conference on Flow Dynamics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Multibody Dynamics Formulation Based on Canonical Theory2021
Author(s)
Dong, S., Otsuka, K., Wang, Y., Fujita, K., Nagai, H., and Makihara, K.
Organizer
Proceedings of the 33rd International Symposium on Space Technology and Science
Int'l Joint Research
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