2023 Fiscal Year Annual Research Report
特定方向に大きく曲げねじり変形する翼構造の提案とその性能評価
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21H01535
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
池田 忠繁 中部大学, 理工学部, 教授 (40273271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横関 智弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50399549)
小木曽 望 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70295715)
田中 宏明 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), システム工学群, 教授 (90532002)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | モーフィング翼 / 複合材料 / コルゲート構造 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コルゲート構造、ラティス構造、セルラー構造などの構造要素を適用した翼構造についての静的な構造特性、空力特性、及びフラッタ特性を考慮した多目的最適設計を試みた。様々な内部構造を表す設計変数を数式化して扱い、効率的な多目的設計手法を適用して、優れた特性を有する翼型とその内部構造を見出した。また、双安定構造に関しては、翼形態とするための外形材を取り付けた構造形態における変形特性を調べ、外形材や飛行中の大気温度による変形特性の変化の様子を明らかにした。
新たな最適化手法として、前年度に提案した「グレイスケール構造修正アルゴリズム」を多目的最適設計問題へと拡張し、例題としてコンプライアントグリッパーの形態設計を行った。3次元プリンターによりグリッパーを造形し、グリッパー部の変位と把持力の特性を実験により明らかにした。レベルセット法に基づくトポロジー最適設計をモーフィング翼に適用する研究では、非線形変形の影響を考慮に入れる手法を開発し、非線形変形の効果を取り入れた設計法を開発した。さらには、空力と構造の連成効果を考慮した最適設計問題に拡張し、目標変形形状を必要とせず、空力性能を目的関数としたトポロジー最適設計問題として定式化した。
本研究課題の集大成として、ラティス構造を適用したモーフィング翼を有する小型無人機に関する風洞実験を行うとともに、実飛行試験を実施し飛行が可能であること、モーフィングを用いた無人機の操縦が可能であることを実証した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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