2023 Fiscal Year Final Research Report

Research on wing structures bending and twisting seamlessly and largely in specific directions

Research Project

PDF

Project/Area Number	21H01535
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research Institution	Chubu University
Principal Investigator	IKEDA Tadashige 中部大学, 理工学部, 教授 (40273271)
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)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	モーフィング翼 / 複合材料 / コルゲート構造 / 最適化
Outline of Final Research Achievements	Research on wing structures bending and twisting seamlessly and largely in specific directions are carried out, so that “Advanced Air Mobilities”having wings can take-off and land in a very short distance. First, fundamental structures of the wings are proposed, and their static and dynamic phenomena and behaviors are clarified theoretically and experimentally. A nonlinear topology optimization method is also developed and applied to design of a large deformation wing, and its effectiveness is shown. Finally, a radio-controlled airplane having a proposed wing structure is built, and wind tunnel tests and flight tests are performed. The results demonstrate its flight ability and controllability.
Free Research Field	航空宇宙工学関連
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	特定方向に大変形する基本構造として、コルゲート構造、格子構造、セル構造、部分補強複合材構造について、それらの変形挙動を体系的に調査した。また、静的・動的特性を考慮した多目的最適化設計法、および、大変形を扱える非線形最適化設計法を提案し、その効果を実証した。このような構造や設計法は、複雑なリンク機構を持たず、少ないアクチュエータ数で複雑な変形を可能とする新しい発想の構造であり、「空飛ぶクルマ」の可変翼のみならず、風車やポンプなどの回転機械のブレードやロボットアームなどの可変構造の設計の概念を変えるものとなり得る。